高速大容量区间匹配TCAM的设计与实现

发布时间：2023-02-21 14:30

　　内容可寻址存储器(CAM)本质上是一种硬件搜索引擎。它具有搜索速度快等优点,引起人们越来越多的关注,并已成为当前主干路由节点的关键技术。然而CAM的一个重要缺点是区间匹配效率低,不仅降低了报文分组分类与转发的速度,而且浪费了大量的存储空间。虽然软件算法可以提高存储利用率,但无法满足高速网络的需求。因此如何在保证高速搜索的前提下以最小的代价实现区间匹配效率高的CAM已成为CAM的一个重点研究方向,提出高效区间匹配的CAM结构对提升Internet传输速度具有重要的理论意义和实用价值。 本文对CAM的区间匹配效率问题进行了初步的研究,并提出了一种有效的解决方案和改进的电路结构。首先,针对于当前互联网协议路由节点中区间匹配高功耗问题,提出了一种改进的高效区间匹配TCAM (RM-TCAM)内核电路结构并进行了多种工艺节点条件下的电路仿真。在130nm工艺节点下,128×16bit的改进区间匹配字电路结构具有0.405ns的最大延时,且平均每次搜索只消耗2.37fJ/bit的能量,与原电路结构相比搜索速度提升了2.4%,功耗降低了89.0%。其次,针对于产品化问题,本文采用流水线结构设计了高速...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 CAM的国内外研究现状
    1.3 论文的研究思想及研究内容
2 高效RM-TCAM内核方案
    2.1 高效RM-TCAM内核总体结构
    2.2 IRMW电路的设计
        2.2.1 RMW电路的改进
        2.2.2 IRMW电路的工作原理
    2.3 电路仿真及结果分析
3 RM-TCAM接口控制器的设计与实现
    3.1 RM-TCAM接口控制器的设计
        3.1.1 接口控制器的总体设计
        3.1.2 指令译码器的设计
        3.1.3 写操作控制电路的设计
        3.1.4 读操作控制电路的设计
        3.1.5 查找操作控制电路的设计
        3.1.6 软错误校验位扫描控制电路的设计
    3.2 RM-TCAM接口控制器的实现
4 RM-TCAM的功能验证
    4.1 RM-TCAM内核功能模型的建立
        4.1.1 RM-TCAM内核功能模型总体结构
        4.1.2 Sub-Core模块的设计
        4.1.3 控制逻辑电路的设计
    4.2 RM-TCAM的功能仿真
        4.2.1 RM-TCAM的初始化操作
        4.2.2 RM-TCAM的基本功能仿真
        4.2.3 RM-TCAM的恶意测试仿真
    4.3 RM-TCAM的FPGA验证
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3747664