憶阻器是一種使能器件,具有阻值非易失、低功耗、高耐久度、易于集成、CMOS工藝兼容性等特性�；趹涀杵鞯臓顟B(tài)邏輯計算能夠?qū)崿F(xiàn)計算和存儲的真正融合,并且是邏輯完備的,從而有望突破馮·諾依曼架構(gòu)的限制,有效緩解存儲墻瓶頸問題。這些優(yōu)異特性使得憶阻器相關(guān)研究受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。鑒于此,從憶阻器所具有的狀態(tài)邏輯計算特性出發(fā),綜述面向應(yīng)用的計算存儲融合體系結(jié)構(gòu)的研究進展。首先詳細分析了狀態(tài)邏輯的實現(xiàn)原理和改進方法;接著梳理了基于憶阻器交叉桿的狀態(tài)邏輯設(shè)計,包括基本邏輯并行實現(xiàn)、拷貝操作和比較操作;然后概括了基于憶阻器的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理和實現(xiàn)結(jié)構(gòu);在此基礎(chǔ)上,探討了面向應(yīng)用的計算存儲融合體系結(jié)構(gòu)技術(shù);最后,對該方向研究存在的問題進行了總結(jié),并對未來的發(fā)展方向進行了展望。 

【文章來源】：計算機工程與科學(xué). 2020年11期 北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

惠普蘊含邏輯

3M1R邏輯就是對惠普蘊含邏輯的一種改進[17,28]。3M1R邏輯基本計算結(jié)構(gòu)由通過字線WL(Word Line)和位線BL(Bit Line)相連的3個憶阻器A、B、Y和1個分壓電阻RC構(gòu)成,如圖2[17]所示。通過在A和B上施加電壓脈沖VR,在Y上施加電壓脈沖VDD,3M1R可以1步實現(xiàn)與非(NAND)操作,而IMP邏輯和FALSE邏輯需要分3步才能實現(xiàn)NAND邏輯。3M1R電路結(jié)構(gòu)本質(zhì)上和惠普蘊含邏輯是一樣的,所以它也具備邏輯完備性,它的優(yōu)點是邏輯操作不會破壞輸入狀態(tài)。而MAGIC邏輯采用另一種改進思路[18]。MAGIC在實現(xiàn)或非(NOR)邏輯時,其基本電路單元由2個正向并聯(lián)的憶阻器和1個反向憶阻器串聯(lián)構(gòu)成,如圖3[18]所示。和3M1R一樣,MAGIC不會破壞輸入狀態(tài)。和IMP、3M1R相比,MAGIC可以較高效地實現(xiàn)所有的邏輯操作,并且采用全憶阻器實現(xiàn),從而容易實現(xiàn)交叉桿集成。此外,MAGIC運算時只需要1個電壓V0就可實現(xiàn)邏輯操作。MAGIC的缺點是脈沖電壓V0約束要求很高,實現(xiàn)不同的邏輯運算時的V0值不同,實際實現(xiàn)難度較大。

而MAGIC邏輯采用另一種改進思路[18]。MAGIC在實現(xiàn)或非(NOR)邏輯時,其基本電路單元由2個正向并聯(lián)的憶阻器和1個反向憶阻器串聯(lián)構(gòu)成,如圖3[18]所示。和3M1R一樣,MAGIC不會破壞輸入狀態(tài)。和IMP、3M1R相比,MAGIC可以較高效地實現(xiàn)所有的邏輯操作,并且采用全憶阻器實現(xiàn),從而容易實現(xiàn)交叉桿集成。此外,MAGIC運算時只需要1個電壓V0就可實現(xiàn)邏輯操作。MAGIC的缺點是脈沖電壓V0約束要求很高,實現(xiàn)不同的邏輯運算時的V0值不同,實際實現(xiàn)難度較大。2.3 狀態(tài)邏輯分類

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于3D憶阻器陣列的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存計算架構(gòu)[J]. 毛海宇,舒繼武.  計算機研究與發(fā)展. 2019(06)
[2]基于動態(tài)權(quán)衡的新型非易失存儲器件體系結(jié)構(gòu)研究綜述[J]. 張明喆,張法,劉志勇.  計算機研究與發(fā)展. 2019(04)
[3]基于憶阻器的非易失邏輯研究前沿[J]. 徐麗瑩,楊玉超,黃如.  中國基礎(chǔ)科學(xué). 2019(02)
[4]基于憶阻器的存儲與計算融合理論與實現(xiàn)[J]. 李祎,繆向水.  國防科技. 2016(06)
[5]基于非易失性存儲器的存儲系統(tǒng)技術(shù)研究進展[J]. 舒繼武,陸游游,張佳程,鄭緯民.  科技導(dǎo)報. 2016(14)
[6]A memristor-based architecture combining memory and image processing[J]. ZHOU Jing,YANG XueJun,WU JunJie,ZHU Xuan,FANG XuDong,HUANG Da.  Science China(Information Sciences). 2014(05)

博士論文
[1]基于憶阻器的圖像處理技術(shù)研究[D]. 周靜.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[2]基于憶阻器的自治容錯技術(shù)研究[D]. 黃達.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]基于憶阻器的存儲加密體系結(jié)構(gòu)技術(shù)[D]. 朱玄.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014



本文編號：2925472