一种增强型TL-TCAM查表型硬件搜索引擎制造技术

一种增强型TL

【技术实现步骤摘要】
一种增强型TL
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TCAM查表型硬件搜索引擎


[0001]本专利技术属于信息
，涉及一种增强型TL
‑
TCAM查表型硬件搜索引擎。

技术介绍

[0002]专利技术人在此电路上继续研究发现，若将TCAM单元Tcell每2位组合，优化形成新的电路单元TL
‑
Tcell，可以使匹配线寄生电容降低一半，搜索线翻转耗电的概率降低一半，搜索性能大幅提高。TL
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Tcell单元中存储的数据需要从TCAM中处理得到。
[0003]TCAM(Ternary Content
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Addressable Memory)是一种高速的硬件搜索引擎，广泛的应用于搜索密集型操作中，如Internet中的主干网/边沿网的路由器中，实现路由表查找及数据包转发，BiCAM(Binary CAM)只能存储1bit数据0或1，而TCAM可以存储0、1、X三个值，这里X是通配符，既可以表示0，也可以表示1。
[0004]根据工作原理的区别，TCAM(Ternary Content
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Addressable Memory)的匹配线主要分为NOR型和NAND型两种，如图1所示，它主要由存储单元、匹配线ML、搜索线SL、比较管M1
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M4组成。其中，存储单元是6管SRAM单元，图1省略了2个读写访问管，单元电路的功能描述见表1。
[0005]表1 TCAM单元编码
[0006][0007]NOR型TCAM字电路是将NOR型TCAM单元并行的连接在一起组成。NAND型TCAM字电路是将NAND型TCAM单元串联在一起组成。如图2所示。其中NOR型匹配线结构是将NOR型TCAM单元的匹配线ML并行连接，而NAND型匹配线是将NAND型TCAM单元串行连接。TCAM就是由字电路组成的阵列、译码器、优先级编码器组成，如图3所示。TCAM工作时，所有的字电路同时启动，导致TCAM的功耗很高，一个典型的TCAM芯片功耗为25瓦左右。如何在不影响搜索速度的情况下降低功耗是国内外学者的一个主要研究方向。
[0008]2007年N.Mohan等人提出了一种NOR型低寄生电容的TCAM单元结构(详见[1]N.Mohan,et al.,“Low
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capacitance and charge
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shared match lines for low
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energyhigh
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performance TCAMs,”IEEE JSSC,vol.42,no.9,pp.2054
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2060,Sept 2007.)，如图4所示。其匹配线ML上只有一个管子M1，而传统的16T NOR型TCAM单元(见图1(a))的ML上连接了2个管子M1和M2。寄生电容降低，功耗也就得到了降低，电路速度也能加快。
[0009]2017年张建伟等人提出了紧凑查表硬件搜索引擎及其数据转换方法(详见[2]张建伟等，紧凑查表硬件搜索引擎及其数据转换方法，专利技术专利，专利号：201711402026.9；
[3]Jianwei Zhang,etc.,Lookup
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table hardware search engine,US patent,No.:US 10,831,487B2)。
[0010]2017年张建伟等人提出了查表型硬件搜索引擎(详见[4]张建伟等，查表型硬件搜索引擎，专利技术专利，专利号：201711402362.3)，如图5所示。
[0011]但现有技术中还是存在功耗大、速度慢的问题，提出了一种增强型TL
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TCAM(ETL
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TCAM)硬件搜索引擎。

技术实现思路

[0012]为了解决上述存在的问题，本专利技术提出：提出了一种增强型TL
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TCAM查表型硬件搜索引擎，每个字电路包括多个增强型TL
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TCAM单元电路，所述增强型TL
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TCAM单元电路包括四个存储单元MC1
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MC4和十三个N型晶体管N1
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N13，存储单元MC采用双稳态电路结构，存储值位于存储单元MC的T端，存储单元MC的F端为其“非”值，N型晶体管N1的栅极与OneX相连，N型晶体管N1的源极接电源，N型晶体管N1的漏极与N型晶体管N2的源极相连，N型晶体管N2的漏极与N型晶体管N3的源极相连，N型晶体管N3的漏极与ML_X相连，N型晶体管N3的栅极与N型晶体管N7的源极相连，N型晶体管N7的栅极与XSL_11相连，N型晶体管N7的漏极与存储单元MC2的F端相连，存储单元MC2的T端与N型晶体管N6的源极相连，N型晶体管N6的栅极与LSL_11相连，N型晶体管N6的漏极与N型晶体管N5的源极相连，N型晶体管N5的栅极与LSL_00相连，N型晶体管N5的漏极与存储单元MC1的T端相连，存储单元MC1的F端与N型晶体管N4的源极相连，N型晶体管N4的栅极与XSL_00相连，N型晶体管N4的漏极与N型晶体管N12的源极相连，N型晶体管N12的栅极与字线WL相连，N型晶体管N12的漏极与位线BL1相连，N型晶体管N4的漏极通过MA线与N型晶体管N7的源极相连，N型晶体管N2的栅极与N型晶体管N8的源极相连，N型晶体管N8的栅极与XSL_10相连，N型晶体管N8的漏极与存储单元MC3的F端相连，存储单元MC3的T端与N型晶体管N9的源极相连，N型晶体管N9的栅极与LSL_10相连，N型晶体管N9的漏极与N型晶体管N10的源极相连，N型晶体管N10的栅极与LSL_01相连，N型晶体管N10的漏极与存储单元MC4的T端相连，存储单元MC3的F端与N型晶体管N11的源极相连，N型晶体管N11的栅极与XSL_01相连，N型晶体管N11的漏极与N型晶体管N13的源极相连，N型晶体管N13的栅极与字线WL相连，N型晶体管N13的漏极与位线BL2相连，N型晶体管N11的漏极通过MB线与N型晶体管N2的栅极相连，N型晶体管N5的源极通过匹配线ML与N型晶体管N9的漏极相连；
[0013]m个增强型TL
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TCAM单元电路并行连接在一起组成子段电路，m为正整数，子段电路中每个增强型TL
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TCAM单元电路的字线WL、匹配线ML、ML_x各自分别短接在一起，匹配线ML与N型晶体管N15的漏极相连，ML_x与N型晶体管N15的栅极相连，N型晶体管N15的源极接地，ML_x与N型晶体管N14的漏极相连，N型晶体管N14的源极接地，N型晶体管N14的栅极与信号线OneX_in
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Sement_b相连；多个子段电路并行连接组成一个字电路。
[0014]本专利技术的有益效果为：
[0015]该方法可以进一步降低功耗、提高速度，且普适性更高。
[0016]1、晶体管数减小。一个ETL
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强型TL
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TCAM查表型硬件搜索引擎，其特征在于，每个字电路包括多个增强型TL
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TCAM单元电路，所述增强型TL
‑
TCAM单元电路包括四个存储单元MC1
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MC4和十三个N型晶体管N1
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N13；存储单元MC采用双稳态电路结构，存储值位于存储单元MC的T端，存储单元MC的F端为其“非”值，N型晶体管N1的栅极与OneX相连，N型晶体管N1的源极接电源，N型晶体管N1的漏极与N型晶体管N2的源极相连，N型晶体管N2的漏极与N型晶体管N3的源极相连,N型晶体管N3的漏极与ML_X相连，N型晶体管N3的栅极与N型晶体管N7的源极相连，N型晶体管N7的栅极与XSL_11相连，N型晶体管N7的漏极与存储单元MC2的F端相连，存储单元MC2的T端与N型晶体管N6的源极相连，N型晶体管N6的栅极与LSL_11相连，N型晶体管N6的漏极与N型晶体管N5的源极相连，N型晶体管N5的栅极与LSL_00相连，N型晶体管N5的漏极与存储单元MC1的T端相连，存储单元MC1的F端与N型晶体管N4的源极相连，N型晶体管N4的栅极与XSL_00相连，N型晶体管N4的漏极与N型晶体管N12的源极相连，N型晶体管N12的栅极与字线WL相连，N型晶体管N12的漏极与位线BL1相连，N型晶体管N4的漏极通过MA线与N型晶体管N7的源极相连，N型晶体管N2的栅极与N型晶体管N8的源极相连，N型晶体管N8的栅极与XSL_10相连，N型晶体管N8的漏极与存储单元MC3的F端相连，存储单元MC3的T端与N型晶体管N9的源极相连，N型晶体管N9的栅极与LSL_10相连，N型晶体管N9的漏极与N型晶体管N10的源极相连，N型晶体管N10的栅极与LSL_01相连，N型晶体管N10的漏极与存储单元MC4的T端相连，存储单元MC3的F端与N型晶体管N11的源极相连，N型晶体管N11的栅极与XSL_01相连，N型晶体管N11的漏极与N型晶体管N13的源极相连，N型晶体管N13的栅极与字线WL相连，N型晶体管N13的漏极与位线BL2相连，N型晶体管N11的漏极通过MB线与N型晶体管N2的栅极相连，N型晶体管N5的源极通过匹配线ML与N型晶体管N9的漏极相连；m个增强型TL
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TCAM单元电路并行连接在一起组成子段电路，m为正整数，子段电路中每个增强型TL
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TCAM单元电路的字线WL、匹配线ML、ML_x各自分别短接在一起，匹配线ML与N型晶体管N15的漏极相连，ML_x与N型晶体管N15的栅极相连，N型晶体管N15的源极接地，ML_x与N型晶体管N14的漏极相连，N型晶体管N14的源极接地，N型晶体管N14的栅极与信号线OneX_in
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Sement_b相连，多个子段电路并行连接组成一个字电路。2.根据权利要求1所述的增强型TL
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TCAM查表型硬件搜索引擎，其特征在于，字电路阵列的LSL_00、LSL_01、LSL_10、LSL_11、XSL_00、XSL_01、XS...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建伟，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：