
【計】 microassociative memory
decline; profound; tiny
【計】 mic-; micro-
【醫】 micr-; micro-; mikro-; mu
【計】 annex memory; annex storage; associative pushdown memory
associative storage; catalog memory; multiaccess associative memory
微相聯存儲器(Micro Associative Memory)是計算機體系結構中一種基于内容尋址的存儲技術,其核心特征是通過數據内容而非物理地址實現快速檢索。在集成電路領域,該技術通常以微型化設計集成于處理器或專用芯片内,用于優化高速緩存匹配、模式識别等場景。
從工作原理分析,微相聯存儲器采用并行比較機制:當輸入檢索關鍵詞時,所有存儲單元同時對比自身存儲内容與輸入值,并在一個時鐘周期内返回匹配結果。這種特性使其在實時數據處理領域具有顯著優勢,例如在神經網絡加速器中實現突觸權重匹配。
關鍵技術指标包括存儲密度(bits/mm²)和搜索延遲(ns級),當前主流設計采用SRAM結構實現,通過改進晶體管排列方式可提升3-5倍能效比(參見IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs)。在工業應用中,AMD Infinity Fabric架構和Intel Optane持久内存模塊均已集成相關技術要素。
權威文獻推薦參考:
相聯存儲器(Content-Addressable Memory, CAM)是一種根據内容而非地址進行數據存取的存儲器,其核心功能是通過關鍵字(Key)快速匹配并檢索數據。而“微相聯存儲器”通常指在微處理器或微架構中應用的小型化、高效型相聯存儲器模塊,主要用于提升特定場景下的數據訪問效率。以下是詳細解釋:
按内容尋址
與傳統存儲器通過地址訪問不同,相聯存儲器通過輸入的關鍵字(如數據片段)直接匹配存儲單元中的内容,并返回符合條件的數據。例如,在CPU緩存中,通過地址标籤(Tag)快速判斷數據是否存在于Cache中。
結構組成
包含檢索寄存器(存儲關鍵字)、屏蔽寄存器(過濾無關位)、對照線路(并行比較關鍵字與存儲單元)、符合寄存器(記錄匹配結果)等組件。
“微相聯存儲器”中的“微”通常指以下特性:
微型化設計
針對微處理器需求,采用高密度集成電路技術,縮小體積并降低功耗,例如集成在CPU的Cache或TLB(地址轉換旁路緩沖器)中。
高速并行匹配
在微架構中,通過硬件級并行比較(如多路對照線路),實現納秒級響應,加速虛拟地址到物理地址的轉換(TLB)或緩存命中判斷。
特定場景優化
例如用于網絡路由器的快速查表、數據庫索引加速等,通過精簡存儲字段(僅保留關鍵标記位)提升效率。
CPU緩存(Cache)
判斷CPU請求的數據是否存在于緩存行中,若命中則直接返回數據,否則從主存加載。
TLB(地址轉換緩沖器)
存儲虛拟地址與物理地址的映射關系,通過相聯檢索快速完成地址轉換。
特性 | 相聯存儲器 | 普通存儲器(如RAM) |
---|---|---|
尋址方式 | 按内容(關鍵字匹配) | 按地址訪問 |
速度 | 高(并行比較) | 較低(順序訪問) |
硬件複雜度 | 高(需對照線路) | 低 |
典型應用 | Cache、TLB、網絡路由 | 主存、通用數據存儲 |
“微相聯存儲器”是相聯存儲器技術在微處理器中的具體實現,通過微型化與硬件優化,服務于高速數據檢索場景。如需進一步了解技術細節,、和中的原理描述。
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