現(xiàn)代計算機采用計算存儲分離的體系結(jié)構(gòu)。在這樣的計算機體系結(jié)構(gòu)中,數(shù)據(jù)在處理器和存儲器之間移動的能耗開銷遠(yuǎn)大于處理器實際計算所產(chǎn)生的能耗。同時,處理器和存儲器之間的性能差距在短期內(nèi)是無法解決的,這將導(dǎo)致日益嚴(yán)重的存儲墻問題,從而給計算機性能提升造成難以突破的瓶頸。憶阻器被認(rèn)為是繼電阻、電容、電感之后的第四種電路元件,它能在電脈沖作用下實現(xiàn)高電阻和低電阻之間的可逆轉(zhuǎn)變,這種電阻的阻態(tài)可以用來作為數(shù)字電路的0和1邏輯。與傳統(tǒng)的電平邏輯不同,這種電阻邏輯在斷電后不會失去其信息,所以憶阻器可以作為一種非易失性存儲器件。此外,憶阻器還具有原位計算的能力,在進(jìn)行這樣的計算時不需要從存儲器讀取數(shù)據(jù),而且在計算完成的同時也將完成數(shù)據(jù)的存儲,即不需要“讀入”和“寫回”操作。因此,憶阻器為解決存儲墻問題和開發(fā)計算存儲融合的低功耗高性能計算機體系結(jié)構(gòu)提供了一種新思路。本研究將憶阻器計算存儲融合的特性應(yīng)用到計算機處理器的設(shè)計中,提出了一種基于憶阻器的精簡指令集處理器。這類新型處理器與計算存儲分離的現(xiàn)代計算處理器不同,它是一種計算存儲融合的處理器。研究主要包括對處理器結(jié)構(gòu)的設(shè)計、指令集的開發(fā)以及指令集模擬器的實現(xiàn)...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 計算存儲分離架構(gòu)的特點和局限性
    1.2 憶阻器的研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
2 COMEM處理器的結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.1 憶阻器的狀態(tài)邏輯和蘊含操作
    2.2 COMEM處理器結(jié)構(gòu)
    2.3 基本操作的控制機制
    2.4 本章小結(jié)
3 COMEM處理器指令集架構(gòu)
    3.1 COMEM指令集
    3.2 COMEM指令輔助塊的劃分
    3.3 COMEM指令處理過程
    3.4 多COMEM芯片并行處理架構(gòu)
    3.5 本章小結(jié)
4 COMEM模擬器的實現(xiàn)與測試
    4.1 COMEM模擬器的實現(xiàn)
    4.2 COMEM模擬器功能測試
    4.3 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 I:攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研工作



本文編號：3831649