65纳米工艺下低功耗cam的研究与设计

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者张产支竭签字啡≯听年石月6日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽大学可以将学位论文

2、的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者鲐手吏蠲签字日期：矽／4，年‘月6日导师签名：签字日期：年月日摘要内容可存取存储器(CAM，ContentAddressableMemory)由于其并行比较可以获得非常快的比较速度而被广泛应用于需要快速查找的应用中，比如微处理器中全相联TLB(TranslationLook．asideButier)、Cache中的Tag比较器、图像编码、Huffman编码与译码等，但是其并行比较带来的大功耗问题同样

3、也是不可忽视的。因此，除了提高CAM的查找速度之外，设计具有更高稳定性以及更低功耗CAM已经成为热点。本文研究目的正是要设计一款更低功耗和更高稳定性的CAM，研究重点是基于低功耗CAM设计技术中的混合型CAM构架进行的优化设计。本文首先对低功耗CAM存储器的设计方法进行探讨，然后对CAM整体组织构架进行分析。并重点分析了几种CAM匹配线构架的优缺点，尤其是混合犁匹配线构架，并对现有的几种混合型CAM构架的设计进行对比分析。最后，提出一种优化的混合型CAM构架，使得其中的匹配线电压摆幅降低了一个阈值电压的幅度，大大降低整个CAM的功耗。同时对

4、于匹配线放电路径的调整，使得匹配线上的电平抖动大大降低，增加了CAM的工作稳定性，减小匹配错误率。另外。本文还针对这种优化结构进行了版图绘制及后仿，并给出后仿结果。基于SMIC65nm标准CMOS仿真工艺，忙1．2V，仿真结果表明：通过对于其中的匹配线电压摆幅的降低(约350mV)，使得平均功耗降低了约23％左右，并使得匹配线的电平抖动改善了约660mV(从1．09V下降到0．43V)。关键字：CAM，匹配线构架，与非型，或非型，混合型ABS‘IRACTABSTRACTBecauseparallelcomparisoncanobtainhi

5、gh-speed，ContentAddressableMemory(CAM)iswidelyusedinmanyapplicationswhichrequirefasttablelookup．SuchasthefullyassociativeTLBs(TranslationLook-asideBuffer)inMicro-processors，TagcomparatorinCachedesign，imageencoding，HuffmancodinganddecodingandSOon．However,thelargepowerconsum

6、ptionofCAMwouldbevitalfortheseadvancedapplications．InadditiontohowtoimprovethematchingspeedofCAM，howtodecreasethepowerconsumptionandenhancetheoperatingstabilityhasbecomearesearchfocus．ThepurposeofthisthesisistoachieveaCAMdesignwithlowerpowerandhigherstability，andthefocusis

7、theoptimizeddesignofthehybrid-typeCAMarchitectureFirstly,thispapermakesasummaryofthedesignmethodsofthelowpowerCAMathomeandabroad，andexplainsthewholefi'ameworkoftheCAMindetailThenthethesisputsanemphasisontheanalysisofthemachline(ML)structureofCAM，especiallyonthehybridtypema

8、tchinglinestructure．Furthermore，acomparativestudyhasbeenmadeamongtheexistinghybridtypeCAM