本文關(guān)鍵詞：一種運(yùn)用優(yōu)化十管單元和新型雙匹配線的高性能CAM設(shè)計(jì)

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【摘要】：在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中,微處理器的處理速度一直比主存儲(chǔ)器的存取速度快得多,為了緩和微處理器和主存儲(chǔ)器速度不匹配的矛盾,最有效的方法是劃分存儲(chǔ)層次使用高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)。Cache一般由Data陣列和Tag陣列組成,Tag陣列由CAM (Content Addressable Memory,內(nèi)容尋址寄存器)實(shí)現(xiàn)。CAM通過(guò)并行搜索查找數(shù)據(jù),主要應(yīng)用于各種高速搜索應(yīng)用中。因此,高性能的CAM的設(shè)計(jì)及優(yōu)化具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和意義。 本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)CAM基本單元的詳細(xì)總結(jié)及在穩(wěn)定性、速度及面積三個(gè)方面的性能比較,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)十管單元具有最大的優(yōu)勢(shì),比較邏輯中使用PMOS管代替NMOS管傳輸高電平可避免了閾值損失�；谝陨瞎ぷ�,提出了本文匹配線結(jié)構(gòu)所使用的十管優(yōu)化CAM單元,并對(duì)存儲(chǔ)單元的尺寸和CAM單元的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析和仿真驗(yàn)證。本文匹配線結(jié)構(gòu)的提出基于電荷共享和分級(jí)匹配線結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)匹配線僅采用一條匹配線ML,本文基于電荷共享采用兩條匹配線,對(duì)匹配線CML充電之后通過(guò)電荷共享使匹配線SML充電,經(jīng)過(guò)分析可得,采用這種匹配線結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)匹配線結(jié)構(gòu)至少能夠降低匹配線上50%的平均動(dòng)態(tài)功耗,并且不需要對(duì)位線進(jìn)行預(yù)充,進(jìn)一步降低了整體功耗。最后采用分級(jí)匹配線技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化了速度性能。 采用65nm CMOS工藝,電源電壓為1.2V,每條匹配線上連接64個(gè)優(yōu)化的十管CAM單元,在此情況下對(duì)本文所述匹配線結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明本文匹配線結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)NOR型匹配線結(jié)構(gòu)可降低約60%的動(dòng)態(tài)功耗,并且大幅度的減小了峰值電流,提高了穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：CAM 基本單元 匹配線 高速 低功耗
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目錄5-7
• 第一章 緒論7-11
• 1.1 課題背景及意義7-8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究8-9
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及結(jié)果9-10
• 1.4 論文組織及結(jié)構(gòu)10-11
• 第二章 CAM基本原理11-23
• 2.1 CAM基本架構(gòu)11-13
• 2.2 CAM基本單元13-19
• 2.2.1 9管CAM單元13-15
• 2.2.2 10管CAM單元15-16
• 2.2.3 11管CAM單元16
• 2.2.4 8管CAM單元16-18
• 2.2.5 Ternary CAM單元18-19
• 2.3 傳統(tǒng)匹配線結(jié)構(gòu)19-21
• 2.3.1 傳統(tǒng)與非匹配線結(jié)構(gòu)19-20
• 2.3.2 傳統(tǒng)或非匹配線結(jié)構(gòu)20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 第三章 CAM基本單元及匹配線分析23-43
• 3.1 CAM基本單元分析23-30
• 3.1.1 工作模式及時(shí)序仿真23-27
• 3.1.2 CAM基本單元的比較27-30
• 3.2 傳統(tǒng)匹配線分析30-34
• 3.2.1 傳統(tǒng)與非型匹配線等效分析31-32
• 3.2.2 傳統(tǒng)或非型匹配線等效分析32-34
• 3.3 NOR型匹配線高速低功耗技術(shù)34-42
• 3.3.1 NOR型匹配線高速技術(shù)34-38
• 3.3.2 NOR型匹配線低功耗技術(shù)38-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 CAM電路設(shè)計(jì)及仿真43-55
• 4.1 CAM單元的設(shè)計(jì)及仿真43-50
• 4.1.1 存儲(chǔ)單元的尺寸設(shè)計(jì)43-46
• 4.1.2 本文十管優(yōu)化單元仿真46-50
• 4.2 匹配線ML的設(shè)計(jì)及仿真50-54
• 4.2.1 本文ML匹配線設(shè)計(jì)50-51
• 4.2.2 ML匹配線仿真比較51-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 工作總結(jié)55
• 5.2 未來(lái)工作展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 附圖表61-64
• 致謝64-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文65

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：874762