Soft Error Tolerant CAM

8/8/2019 Soft Error Tolerant CAM

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IEEE2 0 0 6CustomI n t e r g r a t e dC i r c u i t sC o n f e r e n c e( C I C C )

A S o f t - E r r o rTo l e r a n tC o n t e n t - A d d r e s s a b l eMemory(CAM)U s i n gAnE r r o r - C o r r e c t i n g -M a t c hS c h e m e

Ko s t a sP a g i am t z i s ,N a v i dA z i z i ,a n dF ar id N .NajmD e p a r t m e n to f E l e c t r i c a la n dC o m p u t e rE n g i n e e r i n gU n i v e r s i t yo f To ro n to , To ro n to ,O n t a r i o ,C a n a d a

{ p a g i am t ,n a z i z i ,n a j m }@ e e c g . t o r o n t o . e d u

A b s t r a c t -Moderni n t e g r a t e dc i r c u i t sr e q u i r ec a r e f u la t t e n t i o n S e a r c h - d a t awordt o t h e s o f t - e r r o rr a t e ( S E R )r e s u l t i n gf r o mb i tu p s e t s ,w h i c ha r e I j i 2 i k F D ] D a t aCAMB i tn o r m a l l yc a u s e db y a l p h ap a r t i c l eo r n e u t r o nh i t s .T h e s ee v e n t s , P a r i t yE n c o d e r P a r i t yCAMB i ta l s or e f e r r e dt o a s s i n g l e - e v e n tu p s e t s( S EU s ) ,w i l lb e c o m emore 1 0 2 Onp r o b l em a t i ci n f u t u r et e c h n o l o g i e s .T h i sp a p e rp r e s e n t sa b i n a r yc o n t e n t - a d d r e s s a b l ememory( C AM )d e s i g nw i t hh i g hi mmu n i t y Mt oS EU s .Con v e n t i o n a l l y,e r r o r - c o r r e c t i n gc o d e s( E C C )h a v eb e e nu s e di n SRAMst o a d d r e s st h i si s s u e ,b u t t h e s et e c h n i q u e sa r eXn o t i mm e d i a t e l ya p p l i c a b l et o CAMsb e c a u s et h e yd e p e n do n - Dp r o c e s s i n gt h ef u l lc o n t e n t so f t h ememoryw o r do u ts i d e t h ea r r a y, Dw h i c hi s n o t p o s s i b l ei n a n o r m a lCAM a c c e s s .T h ep r o po s e d -2d e s i g nc o n s i s t so fa newm a t c h i n gt e c h n i q u et h a tu s e sc o d i n gt oi n c r e a s et h e Hammingd i s t a n c eb e t w e e nwo r d s ,i n c o n j u n c t i o n ML SAw i t ha mo d i f i e dm a t c h l i n es e n s i n gs c h e m e .The r e s u l ti s a CAM SLO SLoL 1 SE1SL2 SL2LSL* (n-k) P a r i t yB i t sd e s i g nt h a t r e d u c e st h e SE Rw i t hn o i n c r e a s ei n d e l a y o rp o w e rd i s s i p a t i o n ,a n dw i t ho n l ya 12% i n c r e a s ei n a r e a . F i g .1 . S i m p l i f i e db l o c kd i a g r amo f t h ep r o p o s e dCAMu s i n ge r r o r - c o r r e c t i n

m a t c hw i t ht h r e ewo r d s .E a c hw o r dh a st h r e ed a t ab i t sa nd o n ep a r i t yb i t .I . INTRODUCTION

C o n t e n t - a d d r e s s a b l em em o r i e s( C AM s )a r eSRAMmemo r i e se n h a n c e dw i t hc om p a r i s o nt r a n s i s t o r st h a te n a b l es e a r c h i n ga i n t h e a m o u n to f t i m e i t t a k e st o r e f r e s ha l l e n t r i e s i nt h ew o r da c r o s sa l lmemoryc o n t e n t si n a s i n g l ec l o c kc y c l e[ 1 ] CAM.One p r o b l e mw i t ht h i sa p p r o a c hi s t h a ts i n g l e - e v e n tA CAM r e t u r n st h e l o c a t i o no f t h ei n p u two r d ,e f f e c t i v e l yu p s e t s( S EU s )t h a th a p p e nb e f o r ea w o r di s o v e rw r i t t e nl e a dp e r f o rm i n ga t a b l el o o k u po p e r a t i o n .T h et a b l el o o k u po p e r a t i o nt o i n c o r r e c to p e r a t i o ni n t h eCAM.F u r t h e r m o r et h ea d d i t i o n a l

s pe ed s u pa v a r i e t yo f l o o k u p - i n t e n s i v ea p p l i c a t i o n s ,b u t t h e eDRAM b l o c kh a sa h i g ha r e ao v e r h e a d .mo s tp e r v a s i v eu s eo f CAM t o d a yi s i n r ou t e r s f o rt h ep u r p o s e s F i g .1 s h o w sa s im p l i f i e db l o c kd i a g r a mo f ou r p r o p o s e do f p a c ke t f o rw a rd i n ga n dc l a s s i f i c a t i o n[ 2 ] . FT h eb i t s t o r a g ei n CAMsu s e s SRAM c e l l s ,w h i c ha r e e r r o r - c o r r e c t i n g -m a t c hs c h e m et h a tt o l e r a t e ss o f te r r o r si n

s u s c e p t i b l et o s o f te r r o r sc a u s e dp r i m a r i l yb ya l p h a - p a r t i c l ea n d CAMs.T h ei n p u t s e a r c h - d a t aw o r di s f e di n t oa p a r i t ye n c o d e rn e u t r o nr a d i a t i o n[ 3 ] .I n a n SRAMm em o r y ,t h es o f t - e r r o rr a t e t h a to u t p u t st h es e a r c h d a t aa l o n gw i t hg e n e r a t e dp a r i t yb i t s( SER )i s r e d u c e dt o a n a c c e p t a b l el e v e lb yu s i n ge r r o r - c o n t r o la s t h es e a r c hc o d e w o r di n t ot h eCAM.T ot o l e r a t es i n g l e - b i tc od in g (E C C) .R e d u n d a n tb i t sa r e a d d e dt o e a c hmemory e r r o r s ,wemo d i f yt h ema t c h l i n es e n s ea m p l i f i e r(MLSA)s owo r dt h a ta r e u s e db ye r r o r - c o r r e c t i o nc i r c u i t r yt o c o r r e c ta n y t h a tw o r d st h a te i t h e rm a t c he x a c t l yo r h a v ea s i n g l e - b i tm i s sb i te r r o r sd u r i n gt h er e a do p e r a t i o n .ECCt e c h n i q u e sa r e n o t c o n s t i t u t ea s u c c es s f u ls e a r c h ,wh i l ea l l o th e r c as esc o n s t i t u t ei mm e d i a t e l ya p p l i c a b l et oCAMsb e c a u s et h e yt y p i c a l l yd e p e n d a nu n s u c c e s s f u ls e a r c h .T h en e ws c h e m er e d u c e st h eSERw i t ho n p r o c e s s i n gt h ef u l lc o n t e n t so f t h ememoryw o r do u t s i d en o i n c r e a s ei n d e l a yo rp ow e r ;t h em a i nc o s to f o u rs c h e m ei st h ea r r a y .T h i si s n o tp o s s i b l ei n a n o rm a lCAM a c c e s sa s a l l d u et o t h ei n c r e a s e ds i l i c o na r e af o rt h ep a r i t yb i t s .

memorywo r d sa r e

s e a r c h e ds i m u l t a n e o u s l y . T h er e m a i n d e ro f t h i sp a pe r p r oc e e d sa s f o l l ow s .S e c t i o nI I

One m e t h o df o ra v o i d i n gs o f te r r o r si n CAMsi s t o u s e r e v i e w sCAM b a s i c sa n dd e s c r i b e st h ec o n v e n t i o n a lc u r r e n t -DRAM c e l l s ,w h i c hh a v eh i g hs o f t - e r r o ri mm u n i t y ,a s t h e r a c ema t c h l i n e(ML) s c h e m e .S e c t i o nI I Id e s c r i b e st h ee r r o r -s t o r a g ei n s t e a do fSRAMc e l l s[ 4 ] .U s i n gDRAM ce l l s ,h owev e r ,c o r r e c t i n gc o d eu s e da n dhowwema i n t a i nc o r r e c to p e r a t i o ni nr e s u l t si n i n c r e a s e dd e s i g nc om p l e x i t ya n df a b r i c a t i o nc o s t s . a CAM i n t h ep r e s e n c eo f SEUsu s i n ga n e r r o r - c o r r e c t i n gMLAn o t h e rme t h o df o rr e d u c i n gt h eSERi nCAM im p l em e n t sa n s c h em e .S e c t i o nI V p r e s e n t ss im u l a t i o nr e s u l t si n a 0 . 1 8Mme m b e d d e dDRAM (eDRAM)b l o c ka l o n g s i d ea n S R AM - b a s e dCMOS p r o c e s st h a tv e r i f y t h ee r r o r - c o r r e c t i n gma t c h s c h e meCAM [ 5 ] ;t h eeDRAM b l o c k ,w h i c hi n c l u d e sECCc i r c u i t r y ,o p e r a t e sc o r r e c t l y .S e c t i o nV d i s c u s s e st h ee x t e n s i o no f t h i si s u s e dt o c o n t i n u o u s l yw r i t ec o r r e c td a t ai n t ot h eCAM.T h u s , s c h e m et o a l l owf o rc o r r e c to p e r a t i o nu n d e rm u l t i p l eb i tu p s e t si n t h ewo r s tc a s e ,a n ys o f te r r o ri n t h eCAM i s o v e rw r i t t e na n dS e c t i o nVI c o n c l u d e st h ep a p e r .

1 - 4 2 4 4 - 0 0 7 6 - 7 / 0 6 / $ 2 0 . 0 00 C 2 0 0 6IEEE P - 2 5 - 1 3 0 1


2/4

j Lx i:e-1M o 111 . ERROR-CORRECTING-MATCHSCHEMEI +1ML | pre| p r e M eep |

O u rp r o p o s e de r r o r - c o r r e c t i n g -ma t c hs c h e m em a k e stwo;gVen ,Ls i ML s o =m a i nmod i f i c a t i o n st o t h eCAM s e a r c h .F i r s t ,we a d dp a r i t y

,,-- -----------------------

- ' Mw2DQ ' ' ' % p r X s e n s e b i t st oe a c hCAMwo r d ,a s s h o w ni nF i g .1 ,i no r d e rt o i n c r e a s eSLO MSL MPre t h eminimumHamm i n gd i s t a n c eb e t w e e nwo r d s .Hamm i n g

d i s t a n c ei s d e f i n e da s t h en u m b e ro f b i tl o c a t i o n st h a td i f f e rBCAMc e l l MLPE DynamicL a t c h - ,b e t w e e nt w ow o r d sa n dt h eminimumHammingd i s t a n c eo fa

F i g .2 . S c h em a t i co fc u r r e n t - r a c ema t c h l i n es e n s i n gs c h e m e[ 6 ] . c o d ed e t e r m i n e showmanyerrors t h e c o d ei s a b l et o c or r ec t .S e c o n d ,wemo d i f yt h e c u r re n t - r a c ema t c h l i n es e n s i n gs c h e m es ot h a tb o t ha m a t c ha n da o n e - b i tm i s sc o n s t i t u t ea s u c c e s s f u l

I I . BACKGROUND s e a r c ha n da l l o t h e rc a s e sc o n s t i t u t ea n u n s u c c e s s f u ls e a r c h .S i n c ewe r e d e f i n et h en a t u r eo f a m a t c hf o ro u r p r o p o s e ds c h e m e ,we u s et h et e r ms u c c e s s f u ls e a r c hf o rt h er e m a i n d e r

Wed e sc r i b e t h eo p e r a t i o no f a CAM u s i n gF i g .1 . A CAM o f t h ep a p e rt o d e f i n e t h ec a s e sw h e r et h ei n p u tw o r dm a t c h e ss e a r c ho p e r a t i o nc o n s i s t so f t h et h r e ep h a s e so f d a t ab r o a d c a s t ,t h e s t o r e dwo r d ,a n dt h et e r mu n s u c c e s s f u ls e a r c ht o d e f i n ew o r dc om p a r i s o n ,a n dML e n c o d i n g .T h ed a t a b r o a d c a s t t h ec a s e sw h e r et h ei n p u tw o r dm i s m a t c h e st h es t o r e dwo r d .p h a s ec o n s i s t so f d r i v i ng t h ei n p u ts e a r c h - d a t aw o r do n t o A .C o d i n gS c h e m et h ec om p l em e n t a r ys e a r c h l i n e s(SLs )l a b e l e dS L i ,a n dS L i .I nt h ew o r dc om p a r i s o np h a s e ,t h eb r o a d c a s ts e a r c h - d a t aw o r d T o i n c r e a s et h eHammingd i s t a n c eb e tw ee n t wowo r d s ,e a c h

i s c o m p a r e dt o e a c hs t o r e dw o r di n p a r a l l e l

a n dt h e r e s u l t s s t o r e dwo r d ,w h i c h

i s mcm p so7 2CAM c e l l si s

a u gm e n t e da p p e a ro n t h ema t c h l i n e s( M L s )l a b e l e dML i .A b i n a r yCAM w i t hn i n ee x t r aCAM c e l l st o s t o r et h e p a r i t yo f a ( 8 1 ,7 2 ,4 )(BCAM)c e l l ,w h i c hu s e sa s i n g l eSRAM c e l lf o r s t o r ag e ,c a n c o d e .T h en o t a t i o n( r , k ; ,d ) d e f i n e sn a s t h et o t a ln u m b e ro fh o l de i t h e ra l o g i c0 o r 1 .D u r i n gt h ec om p a r i s o no p e r a t i o n ,b i t s ,k a s t h en u m b e ro f i n f o rm a t i o nb i t s( a n dt h u sd t n - c ki se a c hCAM c e l lc o m p a r e si t sSL b i t t ot h e s t o r e db i t .I f a t l e a s t t h en u m b e ro f p a r i t yb i t s ) ,a n dd i s t h eminimumd i s t a n c e . .o n ec e l li n a wo r dh a sa m i s m a t c h( o rm i s s )b e t w e e ni t sSL b i t By o b t a i n i n ga c o d ew i t ha d i s t a n c eo f f o u r ,w o r d st h a td i f f e ra n di t ss t o r e db i t ,t h e r ew i l lb e a p a t hf r o mt h eML t o g r o u n d b y o n eb i tw i l lh a v es t o r e dc o d e w o r d st h a td i f f e rb y f o u rb i t s .(CAMc e l ld e t a i l ss h o w ni nF i g .2 ) .On t h eo t h e rh a n d ,i f a l l T h i sd i f f e r e n c ea l l ow sma t c h e sa n dm i s s e st o b e d i s t i n g u i s h ec e l l si n a wo r dma t c h ,t h e r ei s n op a t hf r o mt h eML t o g r o u n d . e v e ni n t h ep r e s e n c eo f s o f te r r o r sb e c a u s ea m a t c h i n gw o r dT h eMLSAd e t e c t st h es t a t eo f t h ema t c h l i n e(m a t c ho rm i s s ) w i t ha 1 - b i tu p s e tw i l lb e c o m ea 1 - b i tm i s si n t h ewo r s tc a s e ;a n do u t p u t sa l o g i ch i g hf o ra m a t c ha n da l o g i cl o wf o r a a 1 - b i tm i s si s a s u c c e s s f u ls e a r c hi n o u r s c h e m e .S i m i l a r l y ,m i s s .F i n a l l y ,t h eML e n c o d e rmapst h eMLSA o u t p u t st o a a m i s m a t c h e dw o r dw i t ha 1 - b i tu p s e tw i l lr es u l t i na 3 - b i tb i n a r y - e n c o d e dma t c hr e s u l t .O v e r a l l ,a CAM i m p l em e n t st h e m i s si n t h ewo r s tc a s e .A 3 - b i tm i s si s a u n s u c c e s s f u ls e a r c hf u n c t i o no f a t a b l e - l o o k u pi n a s in g l ec l o c kc y c l eo p e r a t i o n .i n o ur s c h eme . T ab leI s h o w st h er e s u l t so f a n SEUi n t h eb i t s

o f t h eCAM wo r d .T h et a b l es h o w st h a te v e ni n t h ep r e s e n c eF i g .2 s h o MLSA u s i n gt h ec u r r e n t - r a c eo fa s i n g l e - b i te r r o r ,t h er e s u l t i n gML s t a t es t i l la p p r o p r i a t es c h e m e[ 6 ] .T h eMLSA c o n s i s t so f t w o c i r c u i t s :t h eML corsod t o a ucsflsac mtho - i i s r ap r e c h a r g ea n de v a l u a t e(MLPE)c i r c u i ta n da d y n a m i cl a t c h . u n s u c c e s s f u l s e a r c h( 3 - b i ti s s o r t 4 - b i t ) m i s s ) .T h eML i s t h ei n p u tt o t h ec i r c u i t ,a n da n dt h eo u t p u ti s t h eMLs e n s eo u t p u t(MLso ) .T h es c h em eo p e r a t e sb y f i r s ta s s e r t i n gt h e B .E n c o d e rD e s i g np r es i g n a lt op r e - d i s c h a r g et h eML t o g r o u n da n dt o p r e c h a r g e T h e ( 8 1 ,7 2 ,4 ) c o d e i s o b t a i n e db y s h o r t e n i n gt h et h eML s e n s ei n p u t ,ML s i ,t o t h es u p p l yv o l t a g e .O n c et h e ( 2 5 62 4 7 , 4 )e x t e n d e dH amm i n gc o d e[ 7 ] .S i n c et h ec o m p l e x i tp r e c h a r g ei s c o m p l e t e ,t h ee n s i g n a li s a s s e r t e d ,c o n n e c t i n gt h e o f a p a r a l l e li m p l em e n t a t i o no f a n e n c o d e ri s d e t e r m i n e db yc u r r e n ts o u r c e ,IML ,t o t h eML.I n t h ec a s eo f a m a t c ht h e r e n' ' ' ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ n um b e rf l ' s i n i t sg e n e r a t o rma t n l x[ 8 ] ,we s e l e c t i v e l ys h o r t e ni s n o p a t hf r o mML t o g r o u n d ,s o t h eML v o l t a g ei n c r e a s e s t h ee x t e n d e dH a mm i n gc o d eb y r e m o v i n gt h er ows w i t ht h el i n e a r l yu n t i lt h ec u r r e n ts o u r c ei s s h u to f f .I n t h ec a s eo f a l a r g e s tn u m b e ro f I ' s ( l a rg e s tw e i g h t ) .T h e nt o r e d u c et h em i s s ,t h e r ei s a t l e a s to n eCAM c e l lp a t hf r o mt h eML t o w o r s tc a s ed e l a yo f t h ee n c o d e r ,r ow o p e r a t i o n son t h enew

g r o u n d ,a n dt h e r e f o r et h ema t c h l i n ec h a r g e st o af i n a l

v o l t a g eo f I M L R ,wh e r eR i s t h er e s i s t a n c eo f t h ep u l l d o w np a t h( R g e n e r a t o rma t r i x r c o l u n w e i g h t i n tv a r i e sw i t ht h en u m b e ro f b i t st h a tm i s s ) .T h eMLSA d e t e c t st h e d i f f e r e n c eb e t w e e nt h ema t c hc a s ea n dt h em i s sc a s e sw i t ht h r e s h o l d ,V t n ,t h et h r e s h o l d v o l t ag eo f o ft h eNMOS t r a n s i s t o r CAM SRAMeB i tS R AM S B i t sU MLS t a t e MLS t a t eMs e n s e .I f t h eML t r a v e r s e sp a s tt h eVt , t r i pp o i n t ,t h e nML s i 0 0 - p 1 I - b i tMi s si s p u l l e ddowna n dt h eo u t p u to f t h e h a l f - la t c hf l i p st o a l o g i c 1 1 - 4 0 3 b t i s 1 - b i tM i s sh i g h ,i n d i c a t i n ga ma t c h .T h em i s sc a s e sd o n o tc ro ss t h eVt n U n s u c c e s s f u l| Successut h r e s h o l da n dt hu s l ea vet h e h a l f - l a tc hi n t h ep r e c h a r g es t a t e TAB L EIo f -a m i s s . SEUPOSS IB I L I T I ESI NCAM B I T S

P - 2 5 - 2 3 0 2


3/4


4/4

s8. -. . . . . . . . . . . . . . . 6 . . . . 2 . 3 9...g1.5 e MLsoO so

F i g . a Conven t iona l E r r o r -*ML

eg 06

E l e

1u u r r e n t - r a c e c o r r e c t i n g 0 . 3 lF i . 7 .T h ee n er g y o ft h ec o n v e n t i o n a lc u r r e n t - r a c es c h e m ea n dt h ee r r o r - o 1 2 3 4 5 6c o r r e c t i n g -m a t c hs c h e m ed i v i d e di n t ot h eML e n e r g yc o m p o n e n ta n dt h eSL T i m e( n s )

e n e r g yc omp o n e n t .

F i g .8 . Wa v e f o r mp l o to fa s i n g l e - c y c l es e a r c ho p e r a t i o ni nt h ee r r o r - c o r r e c t i n gf r o ma sw i t c h i n gp o w e rs u p p l y ,t h eSL e n e r g ys a v i n g sw o u l d m a t c hs c h em e .i n c r e a s et o 3 . 4 7f J / b i t / s e a r c h .F i g .8 s h o w st h es i mu l a te d t i mi n gw a v e f o r m sf o ra s i n g l e - VI . CONCLUSION

c y c l es e a r c ho p e r a t i o ni n t h ee r r o r - c o r r e c t i n g -m a t c hs c h e m e . T hi s p ap e rp r e s e n t e da n e r r o r - c o r r e c t i n g -m a t c hs c h e m ef o rT h ec y c l eb e g i n sb y p u l s i n gt h ep r es i g n a la n dd r i v i n gt h eSL CAMst h a ti s t o l e r a n tt o b i te r r o r si n t h e s t o r e dc o n t e n t s .T h es i g n a lt o t h eCAM c e l l .O n c ep r e c h a r g ei s c omp l e t e ,t h ee n s c h e m ea d d sp a r i t yb i t st o e a c hw o r da n dmod i f i e st h eMLSAs i g n a li n i t i a t e st h eML s e n s i n gb y c o n n e c t i n gt h eIMLc u r r e n ts o t h a tma t c h e sa n d1 - b i tm i s s e sc o n s t i t u t ea s u c c e s s f u ls e a r c h ,s o u r c et o t h eML.T h ed i a g r a ms h o w st h ef i v ed i f f e r e n tML a n da l lo t h e r c a se sc o n s t i t u t ea nu n s u c c e s s f u ls e a r c h .Wemo d i f y

c a s e s ,l a b e l e da sMLn,w h e r en r e p r e s e n t st h en u m b e ro f b i t s t h ec u r r e n t - r a c eML s c h e m et o c r e a t eo u re r r o r - c o r r e c t i n gMLt h a tm i s si n t h ewo r d .A r e p l i c aML t h a ti s p r o g r a m m e dt o s c h e m e .O u rd e s i g na l s or e d u c e st h eSL v o l t a g es w i n gt oh a v ea 1 - b i tm i s sc o n t r o l st h es h u t - o f fo f t h e e n s i g n a l .T h e i n c r e a s et h ed i f f e r e n c ei nML p u l l d o w nr e s i s t a n c eb e t w e e nas t o r a g eb i t si n t h er e p l i c aML a r ei m m u n et o s o f t e r r o r sb e c a u s el - b i t m i s sa n da 3 - b i tm i s s .R e d u c i n gt h eSL s w i n ga d d i t i o n a l l yt h e ya r ef o r c e dt o t h ea p p r o p r i a t ev a l u e sb y c o n n e c t i n gt h e i r r e d u c e st h ep o w e rc o n s u m e db y t h eSLs ,c om p e n s a t i n gf o rt h es t o r a g en o d e st o t h ep o w e rs u p p l yo r t o g r o u n d .T h ee n c o d e r i n c r e a s e dp o w e rc o ns u mp t i o n d u et o t h ee r r o r - c o r r e c t i n gMLSA.d e l a yo f 1 . 0 F n si s l e s st h a nt h eCAM min imumc l o c kc y c l e T h ee r r o r - c o r r e c t i n g - m a t c hs c h e m ea d d sa n a r e ao v e r h e a do ft i m ea n dt h u se n c od i n g c a nb e p e r f o r m e di n a p i p e l i n es t a g e o n l y12%t o c o r r e c t1 - b i tS BU si nCAMs.b e f o r et h es e a r c h .T h ee n c o d e rc o n s um e s1 1 2 f J / s e a r c h ,w h i c hi s e q u i v a l e n tt o t h ep o w e rc o n s u m p t i o no f1 20b i t si n t h eCAM ACKNOWLEDGMENTa r r a y ;t h u st h ee n c o d e ra dd s on ly0 . 3%e n er g y o ve r he a dt o ou r We t h a n kP r o f .F r a n kR. K s c h i s c h a n g ,o f t h eUn i v e r s i t yo fr e l a t i v e l ys m a l ls i z eCAM. To r o n t of o rv a l u a b l ed i s c u s s i o n so n t h ec o d i n gt h e o r yp o r t i o n

o f t h i swo r k .

V. DISCUSSION REFERENCEST h r o u g h o u tt h i sp a p e r ,we h a v eassumed t h a to u r s y s t e m [ 1 ] K P a g i am t z i sa n dA . S h e i k h o l e s l a m i ,"C o n t e n t - a d d r e s s a b l ememo r ys o u r c et o t h eML .T h ei a g r a ms hw s t h e f i v e d i f f e r e n t M L ( C AM )c i r c u i t sa n da r c h i t e c t u r e s :A t u t o r i a la n ds u r v ey,I E E EJ .So l i d -

n e e do n l yp r o d u c ec o r r e c tm a t c h e sf o ra s i n g l e - b i te r r o rpe r S t a t eC i r c u i t s ,v o l .41 ,n o .3 ,p p .7 1 2 - 7 2 7 ,M a r c h2 0 0 6 .w o r d .T h u swe h a v eu s e d a n e xt en de dHammingc o d et h a th a s [ 2 ]H . . Ch a o ," N e x tg e n e r a t i o nr o u t e r s ,P r o c .I E E E ,v o l .9 0 ,n o .9 ,pp .a minimum Hammingd i s t a n c eo f f o u r .Wh i l ewe c o u l dh a v e 1 51 8 - 1 5 5 8 ,S e p t e m b e r2 0 0 2 .* ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ [ 3 ]. C .B a uma n n ," S o f te r r o r si na d v a n c e ds e m i c o n d u c t o rd e v i c e s - P a r tI :u s e da c od e wi tha Hammingd i s t a n c eo f t h r e e ,w h i c hc a n T h r e er a d i a t i o n s o u r c e s ,I E EET r a n s .De v i c eMa t .R e l . ,v o l .1 ,n o .1 ,p p .c o r r e c ta s i n g l e - b i te r r o r ,t h ee x t r ab i to f Hammingd i s t a n c e 1 7 - 2 2 ,Ma r c h2 0 0 1 .

i n r e s e dt * h e a p r g i o hesS c nA [ 4 ]H .Nod a ,K I n o u eM .Ku r o iwa ,F . I g a u e ,e ta t . ,"4Ac o s t - e f f i c i e n th i g h -

s t o r a gn o d e a s e t ot n esenser s u p p l yor

ne g r o u n d .Th enoe

i n r a e oe osmto uoteerrcretn LA

h e l p s e p e r f o rm a n c edyn am i cTCAMw i t hp i p el i n ed h i e ra r ch i c als e a r c ha n ds h i f tI ng e n e r a l ,wec a ni n c r e a s et h en u m b e ro fb i t - e r r o r sp e rw o r d r e d u n d a n c ya r c h i t e c t u r e , "I E E EJ .S o l i d - S t a t eC i r c u i t s ,v o l .4 0 , n o .1 ,p p .

t h a ta r es e a r c h - c o r r e c t e db y i n c r e a s i n gt h eminimumHamming 2 4 5 - 2 5 3 ,J a n u a r y2 0 0 5 .d e l a t i s t c e lt h e l lc o d e .For. x amp l e , Ta od i s t a n c e r s i x c od ewou l d[ 5 ]H .N o d aK .D o s a k a ,F Mo r i s h i t aK .A r i m o t o ,e t a l . ,As o f t - e r r o ri m m u n e

distance ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~~~oh io r k .reapea t n eS1 oewul

Cma n t e n a n c e - f r e eTCAMa r c h i t e c t u r ew i t ha s s o c i a t e demb e d d e dDRAM , "p r o d u c ec o r r e c tr e s u l t sf o ru p t o t w ob i t - e r r o r spe rwo r d .T h e i nI E EEC u s t o mI n t e g r a t e dC i r c u i t sCo n f ,S e p t em b e r2 0 0 5 ,p p .4 5 1 - 4 5 4 .i n c r e a s e dimmunity o b t a i n e dby u s i n gs u c ha c o d er e s u l t si n [ 6 ]I . A r s o v s k i ,T .C h a n d l e r ,a n dA . S h e ik h o le s la m i ,"A t e r n a r yc o n t e n t -aii a n . i e o e a d d r e s s a b l em em o r y(TCAM)b a s e do n 4 Ts t a t i cs t o r a g ea n di n c l u d i n ga

a d d l t l o n a l ~~ ~ ~ ~ ~ ~ ~~~~~~~3 . eC . r h a Bandnn " S o fr r o r s t ln a ca d v n c ese ionach eicsPat

c u r r e n t - r a c es e n s i n gs c h e m e , "I E E EJ . S o l i d - S t a t eC i r c u l t s ,v o l .3 8 ,n o . 1 ,a d d i t i o n a lp a r i t ya b . p p .1 5 5 - 15 8 , J an ua ry2 0 0 3 .Wh i l et h i ss c h e m ep r o d u c e sc o r r e c tm a t c h e sd u r i n gt h e [ 7 ]H .B Wi c k e r ,E r r o rCon t r o lS y s t em sf o rD i g i t a lCommu n i c a t i oa n dS t o r a g e .NewJ e r s e y :P r e n t i c eH a l l ,1 9 9 5 .

s e a r c ho p e r a t i o n ,i t d o e s n o t c o r r e c t u p s e t b i t s b a c k t o [ 8 ] 5 .G r e g o r i ,A .Ca b r i n i ,0 .K h o u r i ,a n dG .To r e l l i ," O n - c h i pe r r o rc o r r e c t i n gt h e i r o r i g i n a ls t a t e .To c o r r e c tt h e e r r o r s ,e a c hword c a n b e t e c h n i q u e sf o rn e w - g e n e r a t i o nf l a s hm em o r i e s , "P r o c .I EEE ,v o l .9 1 , n o.4 ,s e r i a l l yr e a d ,c o r r e c t e da n dw r i t t e nb a c ki n t ot h eCAM i n t h e pp .6 0 2 - 6 1 6 ,Ap r i l2 0 0 3 .[ 9 ] P - F.L i na n dJ . B .K u o ," A0 .8 - V 1 28 -k bf o u r -w a ys e t - a s s o c i a t i v et w o -b a c k g r o u n d ,o r t h em e t h o do f [ 5 ]c a nb eu s e d .F u r t h e r m o r et h i s l e v e lCMOSc a c h ememoryu s in g t w o- s ta g ewo r d l i n e / b i t l i n e - o r is c h e m ed o e sn o t d e p e n do n a n ys p e c i a lp r o c e s s i n gs t e p sa n d t a g - c o m p a r e(WLOTC / B LOTC )s c h em e , "I E E EJ .So l i d - S t a t eC i r c u i t s ,i s c om p a t i b l ew i t hS E R - r e d u c i n gl a y o u ta n dp r o c e s sme t h o d s . v o l .3 7 ,no .1 0 ,pp .1 3 0 7 -1 3 1 7 , O c t o be r2 0 0 2 .

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