發(fā)布時(shí)間：2017-08-10 02:24

  本文關(guān)鍵詞：基于憶阻存儲(chǔ)陣列的讀寫及邏輯運(yùn)算研究

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【摘要】：作為第四種基本無源電路元件，憶阻不僅可以用于信息的存儲(chǔ)，還能實(shí)現(xiàn)以憶阻狀態(tài)為邏輯變量的邏輯操作，從而將數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和邏輯操作緊密地結(jié)合。本文以此為思路，主要研究了基于憶阻存儲(chǔ)陣列的讀寫及邏輯操作。 首先對(duì)憶阻的兩種主要模型—惠普TiO2模型和閾值模型的性質(zhì)進(jìn)行比較，并給出了它們的Simscape模型，可用于Matlab中物理系統(tǒng)的仿真。通過對(duì)憶阻蘊(yùn)含、或非等狀態(tài)邏輯的研究，，給出了相應(yīng)的或、與非的基本實(shí)現(xiàn)電路，并計(jì)算了相應(yīng)的參數(shù)，對(duì)非線性可分的同或和異或，本文分別用5個(gè)憶阻實(shí)現(xiàn)。其次探討了憶阻交叉陣列的讀寫實(shí)現(xiàn)方法，理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)仿真證實(shí)該方案的可行性。通過研究證實(shí)隨著陣列規(guī)模的增大，復(fù)制和蘊(yùn)含等操作受漏電流影響會(huì)越來越大，為了克服漏電流，本文采用1個(gè)晶體管和一個(gè)憶阻串聯(lián)作為一個(gè)存儲(chǔ)單元的1T1M結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)行和列的復(fù)制、蘊(yùn)含等操作。最后利用輸入電平和憶阻存儲(chǔ)狀態(tài)的同或邏輯設(shè)計(jì)了由3個(gè)晶體管，2個(gè)憶阻和1個(gè)電阻構(gòu)成混合結(jié)構(gòu)的3T2M1R相聯(lián)存儲(chǔ)器(CAM)，分析了其讀和寫的過程，相比傳統(tǒng)9個(gè)晶體管或10個(gè)晶體管構(gòu)成的相聯(lián)存儲(chǔ)器，3T2M1R具有集成度高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于大規(guī)模的CAM陣列。 由于憶阻具有納米級(jí)尺寸，非易失性，轉(zhuǎn)換速度快（小于10ns）和與CMOS技術(shù)兼容等特性，不僅可以續(xù)寫摩爾定律，而且能夠?qū)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)和邏輯運(yùn)算相結(jié)合，為克服“存儲(chǔ)墻”問題提供新的思路。
【關(guān)鍵詞】：憶阻 邏輯運(yùn)算 讀寫方法 陣列 相聯(lián)存儲(chǔ)器
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景8-10
• 1.2 憶阻在存儲(chǔ)和邏輯運(yùn)算方面的應(yīng)用10-13
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容13
• 1.4 本文的內(nèi)容安排13-15
• 2 憶阻的基本性質(zhì)與邏輯運(yùn)算15-31
• 2.1 憶阻的基本性質(zhì)15-16
• 2.2 憶阻的惠普模型和閾值模型16-19
• 2.3 憶阻的 Simulink/Simscape 模型19-24
• 2.4 憶阻的邏輯運(yùn)算24-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 3 憶阻交叉陣列的讀寫及邏輯操作31-44
• 3.1 交叉陣列漏電流對(duì)讀寫及邏輯運(yùn)算的影響31-35
• 3.2 交叉陣列讀寫操作與功耗分析35-39
• 3.3 基于憶阻交叉陣列的復(fù)制與邏輯運(yùn)算39-41
• 3.4 仿真實(shí)驗(yàn)41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 4 憶阻-MOS 的存儲(chǔ)與運(yùn)算結(jié)構(gòu)44-59
• 4.1 1T1M 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的讀寫44-45
• 4.2 基于 1T1M 的復(fù)制與邏輯運(yùn)算45-48
• 4.3 3T2M1R 結(jié)構(gòu)的相聯(lián)存儲(chǔ)器48-53
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)53-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 5 全文總結(jié)與展望59-61
• 5.1 全文總結(jié)59
• 5.2 研究展望59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：648422