在三元凸轮减少能源使用电荷共享技术

希尔帕。C, Siddalingappa.C.Biradar

打开学生,部门的建设,黄宗泽理工的卡纳塔克邦,印度班加罗尔
助理教授,部门建设,黄宗泽理工学院,班加罗尔,印度卡纳塔克邦

文摘

三元内容可寻址内存使用匹配线传感方案。这里选择性预先充电结合电荷共享技术来减少匹配行能源消耗。这种技术可以提高速度。不同于许多现有方案这个计划使用数量的控制信号需要生成的片外。新的匹配线传感方案三元内容可寻址存储器(TCAM)提出了。匹配行感觉这里使用放大器是为了匹配线高,当数据是匹配的。匹配行读出放大器(二)由充电单元、传感单元和差分放大器。微分放大器比较电压和输出结果取决于数据匹配和不匹配。电荷在一段可以与下一个段,因此减少了能源消耗。

关键字

二、电荷共享、ML段、能源消费、选择性预先充电,内容可寻址内存,三元。

介绍

在这篇文章中,三元内容可寻址存储器(TCAM)为应用程序提供了基于硬件的解决方案需要高速并行搜索操作。基于硬件的解决方案是比软件解决方案。所以,TCAM已经成为一个有吸引力的选择应用,如互联网协议(IP)数据包转发和分类进行网络路由器和交换机。“三元”意味着它可以储存三个州,如“0”(01),“1”(10)和不关心国家或面具“X”(00)。能够存储不在乎国家允许搜索范围内,可以导致多个匹配。优先编码器用于选择匹配与最少的不在乎国家即与最长前缀匹配[1]。TCAM电池由两个SRAM细胞和一个比较逻辑。TCAM的词是多个TCAM单元连接到共同的集合匹配线(ML),如图1所示。提供的搜索词是通过搜索线(SLs)。高度的并行搜索操作期间,频繁切换电容MLs和SLs造成巨大的能源消耗。 This reduces the speed advantage of TCAM so, energy reduction is a key issue for the TCAM designer.

毫升传感方案预先充电MLs高和SLs地面开始前搜索操作。如果TCAM词匹配搜索词那么相应的ML仍脱离地面,从而保持它的电压。在不匹配的情况下,毫升进行地面道路通过和类型比较逻辑。所以它排放为零电压。匹配行读出放大器(二)感官毫升电压和产生高输出匹配毫升或低输出不匹配毫升。

摘要当前的种族类型传感方案结合电荷共享和选择性预先充电使用。在当前的比赛技术,匹配线(MLs)对地放电。在搜索操作的费用高。搜索线(SLs)不需要预先对地放电。这减少了交换活动,从而节省了SL的能量。为一个完全匹配的单词相应的美国职业足球大联盟获得迅速向一个阈值导致读出放大器输出高。不匹配的话,MLs放电路径。电荷共享技术使用一个单独的电容储存电荷或分段的毫升,在预先充电或部分比较阶段。下一阶段这个电荷共享剩余毫升或ML段。选择性预先充电方案毫升分为两个或多个段,段段并执行比较。选择性预先充电一直由美国职业足球大联盟分区实现最大化不匹配的方法检测在第一段比较。 IP version 4 (IPV4) uses 32 bit long IP address. If the most significant 8 bits (the first segment) of the destination addresses of the IP packets are used in the initial comparison then 98% of the mismatched words can be identified [3] and for these MLs comparison of the remaining 24 bits is not required. Only in case of full match in the first segment, the second segment is activated. Instead of charging the second segment in this phase, the charge stored during the first phase in the matched first segment is distributed among both the segments. This will cause greater energy saving than the charge shared MLSA proposed in [4]. The resulting ML voltage is used for making match decision. Here Dummy Match line is used to control the charging duration of the first segment and to deactivate the second segment MLSA. Figure 2 is a TCAM with two SRAM cell and a comparison logic.

通过引用[1],提供了一个快速搜索功能的数据访问数据的内容而不是它的内存位置显示一个地址。凸轮也支持搜索操作和内存。凸轮可以用于各种各样的应用,如参数曲线提取、哈夫曼编码/解码、数据库访问、模式匹配和网络IP地址查找等等。现在一天TCAM的主要应用是分类和转发网络路由器的IP数据包。凸轮的缺点是高功耗和高成本。

通过引用[3],提供如果数据比较是完成了第一部分的大多数情况下,数据是匹配的,如果是下段被激活并与剩余数据。如果有一个不匹配的早期大量能量保存为进一步其余matchlines收费。

通过引用[4],选择性预先充电执行匹配操作在一个词的前几位激活搜索剩余的部分。例如,在一个144位的词,选择预先充电最初搜索只有前3位然后搜索只剩下的141位词匹配的前3位。假设一个统一的随机数据分布,初始3-bit搜索应该只允许½的话生存第二阶段节省大约88%的matchline权力。在实践中,有两个消息来源的开销,限制节电。首先,保持速度,初始匹配实现可能画出每一点权力高于其余部分的搜索操作。第二,应用程序可能有一个数据分布不均匀,而且,在最坏的情况下,初始匹配位是相同的在所有单词在凸轮,消除任何节电。

二世。提出了方案

Figure.3显示一个TCAM方案和假词。在这第一部分匹配行读出放大器(二),它由充电装置和一个传感单元。第二段二由一个差分放大器和第二次充电装置。假词是完全匹配的,因为它存储面具TCAM细胞碎片。

匹配行复位信号(MLRST)重置所有毫升段电压,差分放大器输出(DAOP)和ML段输出即MLSO MLOP DMLSO, DMLOP为零。然后MLEN信号启动搜索操作。首先第一个8位TCAM的单词与对应的8位的搜索词。充电电流通过晶体管提供M1。对于一个完整的比赛在第一段的段1指控迅速N1和传感单元的阈值电压1产生高毫升段输出(MLSO)。DML段将作品以同样的方式作为一个匹配1毫升段。一旦DML段输出DMLSO高晶体管M1是停止进一步充电的所有美国职业足球大联盟和DML的第一段。美国职业足球大联盟的不匹配对地放电路径(s)。所以,第一段的感知阈值电压仍低于传感单元。因此MLSOs MLs的仍然很低。对于这些美国职业足球大联盟,通过晶体管(Npass)保持了和第二段仍不活跃的维持一个低毫升MLOP输出。

完全匹配的第一部分的输出二1 (MLSO)打开通过晶体管Npass允许电荷存储在共享的第一段第二段。MLSO也激活的差分放大器电路打开晶体管毫克。如果第二段是完全匹配,积累的电荷共享引起的电压。最后的电压是由电容比ML段和最初的第一段电压。微分放大器比较最后Vref及其输出电压与零电压DAOP可以变得足够高触发传感单元赋予MLOP高输出。但是如果有一个不匹配,费用可以从分段2泄漏到地面。所以第二段电压上升后暂时通过晶体管打开但最终回到零。DAOP在这种情况下,很小,不足以引发敏感元件和MLOP仍然很低。

三世。仿真结果

我们模拟了64字的x 32位TCAM数组在我们提出方案和CR方案使用45 nm制程1 v CMOS逻辑。

图7显示了电压的变化mlseg1 mlseg2,如果数据在第一段和第二段相匹配。一旦数据应用于搜索,如果这些数据与TCAM的词那么mlseg1指控迅速,因此图表明mlseg1增加时,输出高MLSO。这费用将通过打开激活第二段通过晶体管也激活了微分放大器。如果数据在第二段是完全匹配的TCAM词然后mlseg2也很高,因此输出MLOP很高。如果有任何一位不匹配,那么输出低即MLSO和MLOP很低。如果是一场比赛那么伪匹配行输出(DMLOP)将关闭晶体管M1进一步充电的第一段所有MLs和摘要。对于不匹配放电路径。所以他们的第一段电压保持在传感器的感知阈值以下。因此MLSOs MLs的仍然很低。如果是这样的话第二段仍不活跃,因此输出MLOP很低。 The output for the mismatch match condition is shown in figure 8 and 9. In which if there is a mismatch in first segment then MLSO is zero and the MLOP is also zero. The below table shows the voltage variations and the temperature variations.

4结论

本文提出了一种低能量匹配线传感方案使用CR类型二结合选择性预先充电和电荷共享。的第一阶段中使用的同一毫升段选择性预先充电是用于存储电荷,这是下一阶段期间共享第二段。这里有45纳米技术用于模拟,这样我们可以安全地忽略泄漏权力SRAM细胞和考虑能源消费总量在搜索动态能耗。大的字大小(TPv6地址)段的大小必须经过精心挑选,能保持速度和能量之间的权衡。太小的第一段第二段将导致低电压,降低速度。它还可能导致更多数量的第二段被激活,从而减少能源减少的优势。太大第一段也将降低节能morecapacitance必须负责在初始比较阶段。

引用

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