隨著因特網(wǎng)用戶數(shù)量的急劇增長(zhǎng),以及網(wǎng)絡(luò)實(shí)施應(yīng)用程序的興起亟需一種高速網(wǎng)絡(luò)。通訊介質(zhì)的傳輸速度已經(jīng)達(dá)到高速網(wǎng)絡(luò)的需求,制約網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的關(guān)鍵在于通訊介質(zhì)之間的傳輸節(jié)點(diǎn)(路由器、交換機(jī))的轉(zhuǎn)發(fā)速度。新的IPv6協(xié)議,要求更長(zhǎng)的IP地址位數(shù)和更快的傳輸速率,因此設(shè)計(jì)出一種高速低功耗的轉(zhuǎn)發(fā)模塊來(lái)解決這一問(wèn)題。 論文提出了一種基于三元內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器(Ternary Content AddressableMemories)的芯片來(lái)解決地址查找和轉(zhuǎn)發(fā)的問(wèn)題。TCAM是一種具有“位屏蔽”功能的硬件查找表,可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的查表運(yùn)算,非常適合網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)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(dú)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(shí)只要通過(guò)簡(jiǎn)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(duì)每一小塊進(jìn)行架構(gòu)級(jí)和電路級(jí)的兩級(jí)優(yōu)化,在架構(gòu)級(jí)優(yōu)化中提出了搜索線分塊策略以及對(duì)匹配線進(jìn)行預(yù)搜索、主搜索兩級(jí)搜索的方法降低功耗同時(shí)提高速度,在電路級(jí)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(jìn)一步降低了搜索功耗。此外論文還就TCAM中的優(yōu)先級(jí)編碼器進(jìn)行了低功耗優(yōu)化,通過(guò)使用動(dòng)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(guò)使用Cadence IC50系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)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(dá)到62.5MHz。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(yīng)用在于可實(shí)現(xiàn)快速的搜索一匹配操作，這種操作是通過(guò)圖2.2中的“搜索線” (searchline)、“匹配線” (matchline)和四個(gè)實(shí)現(xiàn)比較功能的晶體管Nl實(shí)現(xiàn)的，其搜索操作與讀、寫操作是完全獨(dú)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(yù)充至VDD;從條步兩一一最后搜索關(guān)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(guān)鍵字與SRAM單元內(nèi)存儲(chǔ)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(guān)斷，匹配線ML仍然保持高電平表示“匹配”。否則如果搜索關(guān)鍵字與儲(chǔ)存數(shù)據(jù)不相符，則其中一條ML到GND的路徑就會(huì)把匹配線拉到低電平，表示“不匹配”。在匹配線預(yù)充階段之前將搜索線SLI和SLlc放電是為了保證所有預(yù)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(shè)靜態(tài)SRAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是‘1’，那么此時(shí)V點(diǎn)電壓為‘1’vc點(diǎn)電壓為‘0，，當(dāng)搜索關(guān)鍵字為‘1’時(shí)，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(dāng)搜索關(guān)鍵字為‘0’時(shí)，SU二‘0’，c=‘1’比較管中Nl和NZ被同時(shí)打開(kāi)形成電流通路將匹配線ML上預(yù)充的電荷掉，ML從‘1’變?yōu)椤?’，表示搜索結(jié)果不匹配，若當(dāng)靜態(tài)SRAM單元內(nèi)存儲(chǔ)數(shù)為‘0’并且搜索關(guān)鍵字為‘1’即不匹配時(shí)，N3和N4被同時(shí)把開(kāi)，ML仍然被拉低電平，表示搜索結(jié)果不匹配。SRAM存儲(chǔ)‘1’時(shí)CAM的邏輯狀態(tài)如下表:表2.1SRAM存儲(chǔ)‘1’時(shí)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(dāng)TCAM單元的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)為“o”(即BIBZ二10)時(shí)，圖2.5中的N2導(dǎo)通、N4截止，如果di二o，則sLi=o，SLZ=1，則Nl截止，N3導(dǎo)通，比較管兩側(cè)各有一個(gè)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(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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

本文編號(hào)：2840851