一种低功耗抗辐射的TCAM系统设计.pdf

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1、大遣裡－大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士芽位记文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ一种低功耗抗辐射的ＴＣＭ系统设计学科专业微电子学与固体电子学作者姓名播！５成指忌救肺张建伟副教授２０１５５０答辩日期＿＾＾硕士学位论文一种低功耗抗辐射的ＴＣＡＭ系统设计Ｄｅｓ－－ＥｒｒｏｒａｎｔｉｎｏｆａＬｏｗＰｏｗｅｒａｎｄＳｏｆｔＴｏｌｅｒｇＴＣＡＭＳｓｔｅｍｙ作者姓名：潘阿成学科、专业：

2、微电子学与固体电子学学号：２１２０９０２８指导教师：张建伟完成日期：２０１５年５月大连理工大学ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请一学位或其他用途使用过的成果。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明

3、确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。－“：学位论文题目＂￣？＾：日期：年‘月日作者签名大连理工大学硕士学位论文摘要为了解决三态按内容寻址存储器（ＴＣＡＭ，ＴｅｒｎａｒｙＣｏｎｔｅｎｔＡｄｄｒｅｓｓａｂｌｅＭｅｍｏｒｙ）在深亚微米时代严重的软错误现象以及加固所带来的高功耗问题一，本文改进了款基于嵌入式ＤＲＡＭ（ｅＤＲＡＭ，ｅｍｂｅｄｄｅｄＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）刷新机制的新型低功耗ＴＣＡＭ抗

4、软错误系统结构，可以很好的解决上述问题。一ＡＮＤ基于系统对低功耗的考虑，本文设计了种折叠式Ｎ型ＴＣＡＭ匹配线以降低系统的搜索功耗，左右双半区分工模式的双汉，从而达到降低系统总功耗的目的。此外一位翻转以及部分两位翻转进行纠错明编码和译码纠错电路可以确保系统对全部，从而达到系统软错误免疫的目的。并且，三管ＤＲＡＭ单元的引入则大大降低了由汉明码纠错带来的复杂刷新时序。因此，该结构是以ＴＣＡＭ存储阵列为核心，利用ｅＤＲＡＭ的高临界电荷以及周期性刷新的特点，通过不断地将经过汉明纠错的数据信息重写到

5、ＴＣＡＭ阵列内部来实现ＴＣＡＭ系统的抗软错误功能。本文在简要介绍ＴＣＡＭ结构的基础之上，对当前国外ＴＣＡＭ的低功耗、抗软错误研究进行了详细的分析，从中选取了符合低功耗且抗软错误条件的解决方案；接着，本文针对上述方案在深亚微米尺寸下的三处不足进行了改进，即对其内部的ＴＣＡＭ匹配线、汉明纠错电路以及ｅＤＲＡＭ阵列进行了优化和改进；然后，本文基于上述三处不足分别设计了各自的解决方案，并对其进行相应的仿真测试，以分析和证明该解决方案的正确性本文最后搭建了一个１６ｘ１６ｂｉｔｓ的完整测试系统

6、以完成无错误时的功能仿真；。和有错误时的纠错仿真，分析系统在低功耗和抗软错误领域的合理性一，仿真结果表明，上述系统结构对所有位软错误有着极强的免疫能力对部分两位软错误有纠错能力。与加固前相比．８％入速度和搜索，系统的搜索功耗只增加了２９，写速度基本未受影响。该结构的提出对当今ＴＣＡＭ的低功耗及抗软错误加固技术的研究具有一定的参考价值。ＴＣＡＭ关键词：刷新错误；低功耗；；抗软－Ｉ－一种低功耗抗辐射的ＴＣＡＭ系统设计ｎ－－ＤｅｓｉｏｆａＬｏｗＰｏｗｅｒａｎｄＳｏｆ

7、ｔＥｒｒｏｒＴｏｌｅｒａｎｔＴＣＡＭＳｙｓｔｅｍｇＡｂｓｔｒａｃｔＦｏｒ－－ｓｓｏｌｖｉｎｇｈｉｈｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｔｉｏｎａｎｄｓｅｒｉｏｕｓｓｏｆｔｅｒｒｏｒｏｆＴｅｒｎａｒＣＡＭｓＴＣＡＭ）ｇｐｐｙ（－－ｄｉｎｄｅｅｐｓｕｂｍｉｃｒｏｎｅｒａｔｈｉｓａｅｒｒｅｓｅｎｔｓａｎｅｗＴＣＡＭｓｏｆｔｅｒｒｏｒｈａｒｄｅｎｉｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅ，ｐｐｐｇｏｎｉｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｅｍｂｅｄｄｅｄＤＲＡＭｅ．ｓｃｒｕｂｂｇｓ（

8、ＤＲＡＭｓ）－ｅｎｅｏｒＴｈｉｓａｅｒｄｅｓｉｎｓａｎｏｖｅｌＮＡＮＤｔｙｐｍａｔｃｈｉｎｇｌｉｆｒｅｄｕｃｉｎｔｈｅｓｅａｒｃｈｉｎｏｗｅｒｐｐｇｇｇｐ－ｅｃｏｄｅｒｏｆｔｈｉｓｓｏｆｔｅｒｒｏｒｈａｒｄｅｎｅｄａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ．Ｄｏｕｂｌｅｈａｍｍｉｎｇｅｎｃｏｄｅｒａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇｄ＇－－－ｌｌｃｉｒｃｕｉｓ