發(fā)布時(shí)間：2017-03-23 04:11

  本文關(guān)鍵詞：一種低功耗抗輻射的TCAM系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了解決三態(tài)按內(nèi)容尋址存儲器(TCAM, Ternary Content Addressable Memory)在深亞微米時(shí)代嚴(yán)重的軟錯(cuò)誤現(xiàn)象以及加固所帶來的高功耗問題,本文改進(jìn)了一款基于嵌入式DRAM (eDRAM, embedded Dynamic Random Access Memory)刷新機(jī)制的新型低功耗TCAM抗軟錯(cuò)誤系統(tǒng)結(jié)構(gòu),可以很好的解決上述問題。基于系統(tǒng)對低功耗的考慮,本文設(shè)計(jì)了一種折疊式NAND型TCAM匹配線以降低系統(tǒng)的搜索功耗,從而達(dá)到降低系統(tǒng)總功耗的目的。此外,左右雙半?yún)^(qū)分工模式的雙漢明編碼和譯碼糾錯(cuò)電路可以確保系統(tǒng)對全部一位翻轉(zhuǎn)以及部分兩位翻轉(zhuǎn)進(jìn)行糾錯(cuò),從而達(dá)到系統(tǒng)軟錯(cuò)誤免疫的目的。并且,三管DRAM單元的引入則大大降低了由漢明碼糾錯(cuò)帶來的復(fù)雜刷新時(shí)序。因此,該結(jié)構(gòu)是以TCAM存儲陣列為核心,利用eDRAM的高臨界電荷以及周期性刷新的特點(diǎn),通過不斷地將經(jīng)過漢明糾錯(cuò)的數(shù)據(jù)信息重寫到TCAM陣列內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)TCAM系統(tǒng)的抗軟錯(cuò)誤功能。本文在簡要介紹TCAM結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上,對當(dāng)前國內(nèi)外TCAM的低功耗、抗軟錯(cuò)誤研究進(jìn)行了詳細(xì)的分析,從中選取了符合低功耗且抗軟錯(cuò)誤條件的解決方案；接著,本文針對上述方案在深亞微米尺寸下的三處不足進(jìn)行了改進(jìn),即對其內(nèi)部的TCAM匹配線、漢明糾錯(cuò)電路以及eDRAM陣列進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn);然后,本文基于上述三處不足分別設(shè)計(jì)了各自的解決方案,并對其進(jìn)行相應(yīng)的仿真測試,以分析和證明該解決方案的正確性；本文最后搭建了一個(gè)16×16 bits的完整測試系統(tǒng)以完成無錯(cuò)誤時(shí)的功能仿真和有錯(cuò)誤時(shí)的糾錯(cuò)仿真,分析系統(tǒng)在低功耗和抗軟錯(cuò)誤領(lǐng)域的合理性。仿真結(jié)果表明,上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對所有一位軟錯(cuò)誤有著極強(qiáng)的免疫能力,對部分兩位軟錯(cuò)誤有糾錯(cuò)能力。與加固前相比,系統(tǒng)的搜索功耗只增加了29.8%,寫入速度和搜索速度基本未受影響。該結(jié)構(gòu)的提出對當(dāng)今TCAM的低功耗及抗軟錯(cuò)誤加固技術(shù)的研究具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：TCAM 刷新 抗軟錯(cuò)誤 低功耗
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 CAM及其抗輻射技術(shù)簡介8-22
• 1.1 課題背景及研究意義8-9
• 1.2 CAM簡介9-13
• 1.2.1 CAM的單元結(jié)構(gòu)10-12
• 1.2.2 TCAM的單元結(jié)構(gòu)12-13
• 1.3 軟錯(cuò)誤對存儲器的影響13-17
• 1.3.1 軟錯(cuò)誤對DRAM的影響14-15
• 1.3.2 軟錯(cuò)誤對SRAM的影響15-17
• 1.3.3 多位翻轉(zhuǎn)的影響17
• 1.4 CAM的抗輻射技術(shù)17-20
• 1.4.1 電路層次加固17-18
• 1.4.2 瞬時(shí)軟錯(cuò)誤檢測18-19
• 1.4.3 系統(tǒng)層次加固19-20
• 1.5 論文研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)20-22
• 2 新型抗軟錯(cuò)誤加固TCAM系統(tǒng)22-49
• 2.1 新型加固系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理22-25
• 2.2 新型TCAM匹配線設(shè)計(jì)25-35
• 2.2.1 傳統(tǒng)NAND型TCAM匹配線25-27
• 2.2.2 新型NAND型TCAM匹配線27-32
• 2.2.3 新型匹配線的仿真與分析32-35
• 2.3 漢明編碼和譯碼糾錯(cuò)電路設(shè)計(jì)35-40
• 2.3.1 漢明編碼和譯碼糾錯(cuò)原理36-37
• 2.3.2 漢明編碼和譯碼糾錯(cuò)電路的實(shí)現(xiàn)37-38
• 2.3.3 電路的仿真與分析38-40
• 2.4 eDRAM存儲陣列設(shè)計(jì)40-48
• 2.4.1 三管DRAM存儲單元40-41
• 2.4.2 傳統(tǒng)開放式DRAM陣列的結(jié)構(gòu)和原理41-43
• 2.4.3 本文采用的eDRAM陣列的結(jié)構(gòu)和原理43-45
• 2.4.4 eDRAM陣列的仿真和分析45-48
• 2.5 本章小結(jié)48-49
• 3 抗軟錯(cuò)誤加固TCAM系統(tǒng)的仿真與分析49-58
• 3.1 無錯(cuò)誤的仿真與分析49-54
• 3.1.1 系統(tǒng)功能驗(yàn)證49-52
• 3.1.2 功耗分析52-53
• 3.1.3 延遲分析53-54
• 3.2 有錯(cuò)誤的仿真與分析54-57
• 3.2.1 軟錯(cuò)誤模型54-55
• 3.2.2 系統(tǒng)糾錯(cuò)能力分析55-57
• 3.3 本章小結(jié)57-58
• 4 關(guān)鍵電路的版圖設(shè)計(jì)與驗(yàn)證58-63
• 4.1 集成電路版圖設(shè)計(jì)方法58
• 4.2 關(guān)鍵電路的版圖設(shè)計(jì)58-61
• 4.2.1 TCAM匹配線的版圖設(shè)計(jì)59-60
• 4.2.2 漢明編碼和譯碼電路的版圖設(shè)計(jì)60-61
• 4.2.3 eDRAM電路的版圖設(shè)計(jì)介紹61
• 4.3 版圖驗(yàn)證61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-70

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