隨著因特網(wǎng)用戶數(shù)量的急劇增長,以及網(wǎng)絡實施應用程序的興起亟需一種高速網(wǎng)絡。通訊介質(zhì)的傳輸速度已經(jīng)達到高速網(wǎng)絡的需求,制約網(wǎng)絡傳輸速度的關鍵在于通訊介質(zhì)之間的傳輸節(jié)點(路由器、交換機)的轉(zhuǎn)發(fā)速度。新的IPv6協(xié)議,要求更長的IP地址位數(shù)和更快的傳輸速率,因此設計出一種高速低功耗的轉(zhuǎn)發(fā)模塊來解決這一問題。 論文提出了一種基于三元內(nèi)容尋址存儲器(Ternary Content AddressableMemories)的芯片來解決地址查找和轉(zhuǎn)發(fā)的問題。TCAM是一種具有“位屏蔽”功能的硬件查找表,可以在一個時鐘周期內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模的查表運算,非常適合網(wǎng)絡的應用環(huán)境。 為降低TCAM芯片的功耗,首先將512*144位芯片從整體上分割成大小為64*144位的8小塊,每一小塊都具備獨立操作的特性,大多數(shù)情況下只需要激活其中之一,而芯片系統(tǒng)集成時只要通過簡單連接就可以組成整體電路。TCAM的功耗主要消耗在了搜索操作上,論文又針對每一小塊進行架構(gòu)級和電路級的兩級優(yōu)化,在架構(gòu)級優(yōu)化中提出了搜索線分塊策略以及對匹配線進行預搜索、主搜索兩級搜索的方法降低功耗同時提高速度,在電路級優(yōu)化中提出了一種匹配線敏感放大器MLSA和一種電荷共享電路進一步降低了搜索功耗。此外論文還就TCAM中的優(yōu)先級編碼器進行了低功耗優(yōu)化,通過使用動態(tài)邏輯電路,盡可能地減小了搜索功耗之外的其他功耗。 通過使用Cadence IC50系統(tǒng)對設計的電路進行了仿真,取得了較好的結(jié)果。8*144位TCAM搜索一次的功耗為26.09mW,工作速度可達到62.5MHz。
【學位單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2009
【中圖分類】：TP333
【部分圖文】：

其中讀、寫操作與普通靜態(tài)RAM完全相同。 2.1.ZC^M的搜索操作CAM的主要應用在于可實現(xiàn)快速的搜索一匹配操作，這種操作是通過圖2.2中的“搜索線” (searchline)、“匹配線” (matchline)和四個實現(xiàn)比較功能的晶體管Nl實現(xiàn)的，其搜索操作與讀、寫操作是完全獨立的。搜索操作主要分為三步:第兩條搜索線SU和SLlc先放電至GND;第二步匹配線ML被預充至VDD;從條步兩一一最后搜索關鍵字和它的反碼分別加在SLI和SLlc上，完成搜索操作。如果搜索關鍵字與SRAM單元內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)相同即SLI=bit，SLlc=bi吵那么兩條ML到GND的路徑都被關斷，匹配線ML仍然保持高電平表示“匹配”。否則如果搜索關鍵字與儲存數(shù)據(jù)不相符，則其中一條ML到GND的路徑就會把匹配線拉到低電平，表示“不匹配”。在匹配線預充階段之前將搜索線SLI和SLlc放電是為了保證所有預充路徑

圖2.3CAM搜索操作(a)匹配偽環(huán)匹配瑰.2.35創(chuàng)趕℃hOperationsofCAM(a)MatCh偽)Mi勻.atch假設靜態(tài)SRAM中存儲的數(shù)據(jù)是‘1’，那么此時V點電壓為‘1’vc點電壓為‘0，，當搜索關鍵字為‘1’時，SLI二‘1’，SLle二‘0，，比較管Nl和N4截止，匹線ML電壓保持‘1’表示所搜索結(jié)果匹配;當搜索關鍵字為‘0’時，SU二‘0’，c=‘1’比較管中Nl和NZ被同時打開形成電流通路將匹配線ML上預充的電荷掉，ML從‘1’變?yōu)椤?’，表示搜索結(jié)果不匹配，若當靜態(tài)SRAM單元內(nèi)存儲數(shù)為‘0’并且搜索關鍵字為‘1’即不匹配時，N3和N4被同時把開，ML仍然被拉低電平，表示搜索結(jié)果不匹配。SRAM存儲‘1’時CAM的邏輯狀態(tài)如下表:表2.1SRAM存儲‘1’時CAM的邏輯狀態(tài)表

111111oooo非法(不使用)))圖中晶體管Nl一N4組成“或非”型TCAM的比較邏輯，當TCAM單元的存儲數(shù)據(jù)為“o”(即BIBZ二10)時，圖2.5中的N2導通、N4截止，如果di二o，則sLi=o，SLZ=1，則Nl截止，N3導通，比較管兩側(cè)各有一個晶體管截止，因此比較管的整體是截止的表明“匹配”。如果di二1，則SLI二1
【引證文獻】

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1 朱寶峰;高速數(shù)據(jù)記錄及無線傳輸系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

本文編號：2840851