AMAT 0190-00318

   CAM表的匹配位取决于全局屏蔽寄存器的定义。屏蔽寄存器为0的位要求数据项的对应位作匹配操作；为1，则对应位无需匹配。典型的应用中用户总是把数据项的高位序位定义为“待匹配字节”，低位序位定义为“结果输出字节”。64位中的任何位都可以定义为“匹配操作”，但实际上输出到匹配口MQ0～MQ31总线上的总是***低32位数据，并非可任意编程输出的。如果设置的输出结果字节超过32位，则是无意义的。

    通常情况下，MCM69C232通过写控制口数据和指令来准备匹配操作。一般步骤是把数据项装入4个I／O寄存器，然后往操作代码寄存器写入操作代码，即可完成一种指令的操作。指令完成后，CAM表的内容可能会被修改，标志寄存器的相应位会被置位，错误代码寄存器会返回错误码，当使能时，还会触发中断。芯片的操作指令如表1所列。

    MCM69C232操作指令

    复位。复位同步于主时钟的上升沿，一个时钟周期的复位就能清空CAM表和输入数据项队列，置标志寄存器为1C，错误代码寄存器为FFFF，几乎满寄存器为FFF，并清除中断屏蔽。控制口时序。访问控制口如同处理器访问RAM一样，时序较为简单。

    匹配口时序。访问匹配口分两种情况：一种是匹配字节小于等于32位，只用LH／***信号装载匹配数据，LL信号无用；另一种是匹配字节大于32位，先用LL信号装载匹配数据低位部分，再由LH／***信号装载高位部分。匹配结果由MC信号和MS信号指示，使能G信号读取匹配结果数据。匹配口时序见参考文献。

    两口同时匹配。控制口模拟匹配和匹配口匹配同时进行时，匹配口优先权较高。另外控制口模拟匹配操作之前要求输入队列为空，以便接收结果。深度扩展。芯片简单级联即可扩展深度，具体的扩展连线方法请参见参考文献。

    3MCM69C232芯片的应用

    3．1MCM69C232在交换机中的应用

    在以太网上．交换机维护一张用于二层交换的地址表(通常称为“CAM表”)，该表维护MAC地址与出接口的对应关系。样每当接收到一个以太网数据帧，交换机就会进行判断。如果该数据帧不是发送给自己的，则根据数据帧的目的MAC地址查询CAM表；如果能命中(所谓命中，就是在CAM表中找到与该MAC地址对应的转发项)，则根据查询的结果(通常是一个出接口列表)进行转发；如果不能命中，则向所有端口广播该数据帧。

    交换机的这张CAM表可以通过多种方式获得，比如静态配置、动态学习。针对多播，还可以通过各种多播协议(如IGMP窥探、GMRP协议等方式)获得(多播转发表不能通过学习获得，而且多播转发项跟普通转发项不同，与其对应的出口可能不只一个，而是一个出口集合)；但对于单播，***重要的一种建立方式是动态学习。

    当交换机接收到一个数据帧时，提取出该数据帧的目的MAC地址，并以此为根据进行CAM表查询。如果能查找到结果，则根据结果进行数据帧的转发；如果不能命中，则对除接收端口外的所有端口进行***。在进行数据转发的同时，交换机还进行一个学习的过程。它把数据帧的源MAC地址提取出来，查询CAM表，看CAM表中是否有针对该MAC地址的转发项。如果没有，则把该MAC地址和接收到该MAC地址的端口绑定起来，插入CAM表项。这样当接收到一个发送到该MAC地址的数据帧时，就不需要向所有端口广播，而仅向这个端口发送即可。需要注意的是，数据帧的转发是依据目的MAC地址查询CAM表，而CAM表的学习则是以源MAC地址为依据的。

    之所以在交换机中使用CAM，是因为交换机对性能要求特别高。交换机中的嵌入式实时控制系统的性能主要取决于两方面：硬件平台的运算性能和算法的优越性。其中，硬件平台的运算性能***为关键，这一点在交换机中表现得尤为突出。按照设计要求，以太网帧的MAC地址的检索时间一般都是μs级，因此首先要保证数据检索任务的响应速度；除了十分繁重的数据检索任务外，交换机还必须完成SNMP(SimpleNetworkManagementPmtocol)协议处理、命令行处理等任务，所以还必须解决数据检索对系统资源的占用问题。利用软件实现对以太网帧的MAC地址检索并不复杂，但由于检索次数频繁，大量的系统资源被占用，致使系统的响应速度大大降低，满足不了大流量数据通信的要求。因此纯软件算法解决不了数据检索部分占用大量资源的问题，为提高系统的响应速度，

    必须将这数据检索的任务分离出来由硬件实现，而协议处理部分仍由CPU完成。数据检索模块和协议处理模块并行工作，利用硬件实现数据检索还可以提高检索速度，降低系统资源的占用率。在这里CAM的优势就体现出来了。

    3．2检索操作

    当进行MAC地址检索时，CPU首先以MAC地址为关键字通过MAC-CAM表的检索得到对应的索引值，然后再根据索引值找到RAM表中该MAC地址对应的相关信息的存储位置，并由此地址获得相关配置信息。在RAM中的相关配置信息中可以存放诸如MAC地址、用户端口、有效标志域等其他信息。CAM表与RAM的映射关系如图3所示。