对称阵列结构容错cam设计

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1、国内图书分类号：TN432国际图书分类号：621.3.049.774工学硕士学位论文对称阵列结构容错CAM设计硕士研究生：梁宽涛导申请师：肖立伊教授学位：工学硕士学科、专业：微电子学与固体电子学所在单位：微电子科学与技术系答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TN432U.D.C.:621.3.049.774DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNOFSYMMETRICALARRAYSTRUCTURESOFTE

2、RRORHARDENEDCAMCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：Affiliation:DateofDefence：Degree-Conferring-Institution：LiangKuantaoProf.XiaoLiyiMasterofEngineeringMicroelectronicsandSolid-StateElectronicsDept.ofMicroelectronicsScienceandTechnologyJune,2

3、009HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要内容可寻址存储器（CAM）又叫相关性存储器，它可以在一个时钟周期内给出搜索结果，因而具有很高的搜索效率，广泛应用于搜索密集型领域，例如Cache中的Tag部分和路由器里的IP地址前缀查找表等。CAM容易受空间辐射的影响而发生软错误，因此研究CAM的抗软错误加固具有重要的意义。CAM具有按内容寻址的特性，因此ECC编码检错纠错技术难以直接应用于CAM的加固。本文基于一种对称阵列结构的CAM，结合存储数据的读出机制，成功地将EC

4、C用于CAM的抗软错误加固中。加固后的CAM可以在搜索过程中自动进行一位软错误的容错。本文首先设计了一个规模为64×128bits的对称阵列结构的CAM，主要包括存储单元阵列、读写控制电路、I/O放大电路、地址译码器、优先选择器等几部分。然后利用数字集成电路的ASIC设计流程，设计了ECC编码/解码电路和比较器，并利用一种存储数据的选择读出机制，将ECC电路、比较器与对称阵列结构CAM结合起来构成了软错误容错CAM。最后利用Nanosim对软错误容错CAM的整体电路进行了详细地仿真验证，并进行了软错误容错CAM的版图设

5、计。本文所采用的加固方案总共增加的面积开销约为18.5%，搜索路径增加的延迟约为3.91ns，在对搜索速度要求比较严格的领域，可以利用流水线技术将探测和纠错划分到两个时钟周期，以提高工作速度。对软错误容错CAM电路的仿真结果显示，在对数据随机注入384次一位软错误错误的情况下，依然可以正确工作，起到了良好的加固效果。关键词软错误；抗软错误加固；内容可寻址存储器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractContentAddressableMemory(CAM)cancarryouthigh-speeddata

6、searchwhichisalsonamedassociativememory.DatasearchresultcanbegiveninonlyoneclockcyclebyusingCAM.Therefore,itiswidelyusedinCache,IPaddressprefixlookuptableinrouters,andmanyotherapplications.However,softerrortendstooccurinCAMwithinradioactiveenvironment.Itisimport

7、anttomitigatethesofterrorinCAM.Becauseofthecontent-addressablefunction,ECCtechniquescommonlyusedinRAMscan’tbedirectlyusedinCAM.BasedontheSymmetricalarraystructureandthedatareadingmechanismofCAM,ECCtechniqueisusedsuccessfullyinhardenedCAM.HardenedCAMcanautomatica

8、llytolerateonebitsofterrorintheoperationofdatasearch.Inthispaper,a64×128bitsSymmetricalarraystructureCAM,anECCencoder/decoderandamatchingblockhavebeendeveloped.TheSym