基于忆阻器实现计算与存储融合的处理器及其操作方法_2

文档序号:8257829阅读:来源:国知局
忆阻器B 2的选择线上同时施加第一电压ναΕΑΚ,使得忆阻器处于高阻状态,该状态记为O ;电压ναΕΑΚ为负向且值大于第一阈值电压;所述第一阈值电压为使得忆阻器的状态发生改变的电压;第一阈值电压为已知值;
[0051](1.2)通过通信网络将A-CMU和B-CMU连通,通过在第一融合单元A-CMU的第I组忆阻器A1的选择线上施加第二电压V _,并在第二融合单元B-CMU的第2组忆阻器B2的选择线上施加第三电压Vset实现蕴含操作将((NOT A^OR B2)保存在民中,即B 2—AJMP Β2。其中第二电压Votd正向且值小于阈值电压;第三电压Vset为正向且值大于阈值电压;
[0052](1.3)在第二融合单元B-CMU的第2组忆阻器民的选择线上施加第二电压V.,并在第二融合单元B-CMU中的第I组忆阻器&上施加第三电压Vset,实现蕴含操作B2MPB1,将数据保存在B1中。
[0053]对比现有的计算机中的数据传输操作,本发明的数据传输操作不需要通过运算器,同时可以进行多个其他操作,拥有更好的并行性。
[0054](2)数据交换
[0055]数据X存储于A-CMU中的A1中,数据y存储于B-CMU中的B i中,采用上述处理器,将数据X与数据I交换位置,具体操作如下:
[0056](2.1)通过在C1, C2, D1, %的选择线上同时施加第一电压V αΕΑΚ。使得C1, C2, D1, D2处于高阻状态,该状态记为O。
[0057](2.2)通过通信网络将A-CMU与C-CMU连通,将B-CMU与D-CMU连通,在A1,选择线上同时施加第二电压&_,并在C2,仏的选择线上同时施加第三电压V SET?实现蕴含操作 C2- A JMP C2, D2- B JMPD2O
[0058](2.3)在C2,D2的选择线上同时施加第二电压Votd,并在C1, D1的选择线上同时施加第三电压VSET。实现蕴含操作C1I CJMP CijD1-D2IMP Dp
[0059](2.4)在A1, A2,选择线上同时施加第一电压V αΕΑΚ。使得A1, A2,B1, B2处于尚阻状态。
[0060](2.5)通过通信网络将A-CMU与D-CMU连通,B-CMU与C-CMU连通,在C1, D1的选择线上同时施加第二电压Votd,并在A2, B2的选择线上同时施加第三电SV SET。实现蕴含操作 A2— D JMP A2, B2- C JMP B2O
[0061](2.6)在A2,82的选择线上同时施加第二电压V c_,并在A1, B1的选择线上同时施加第三电压VSET。实现蕴含操作Ai—A2IMP A1, B广B2MP B1,将数据x存储于B-CMU中的B1中,数据y存储于A-CMU中的A i中。
[0062]对比现有的计算机中的数据传输操作,本发明的数据传输操作不需要通过运算器,同时可以进行多个其他操作,拥有更好的并行性。
[0063]⑶加法
[0064]数据X存储于A-CMU中的A1中,数据y存储于B-CMU中的B i中,采用上述处理器,将数据X与数据I相加,存储到C-CMU的C1中,具体操作如下:
[0065](3.1)通过在选择线上同时施加第一电压Vc_。使得02、氏处于高阻状态。
[0066](3.2)通过通信网络将A-CMU与G-CMU连通,B-CMU与H-CMU连通,在A1' B1的选择线上同时施加第二电压Votd,并在Gp H1的选择线上同时施加第三电SV SET。实现蕴含操作 G1- A JMP G1, H广 B JMPH1O
[0067](3.3)通过通信网络将C-CMU与G-CMU连通,D-CMU与H-CMU连通,在G1' H1的选择线上同时施加第二电压V.,并在(:2、02的选择线上同时施加第三电压¥.。实现蕴含操作 C2- G JMP C2, D2- H JMPD2O
[0068](3.4)通过通信网络将A-CMU与D-CMU连通,B-CMU与C-CMU连通,在A1' B1的选择线上同时施加第二电压V.,并在(:2、02的选择线上同时施加第三电压¥.。实现蕴含操作 D2- A JMP D2, C2- B JMPC2O
[0069](3.5)通过通信网络将C-CMU与G-CMU连通,在C2的选择线上施加第二电压V ■,并在G2的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作G2—CJMP G2。
[0070](3.6)通过通信网络将D-CMU与G-CMU连通,在D2的选择线上施加第二电压V ■,并在G2的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作G2—D JMP G2。
[0071](3.7)通过在B2, p D2,PH2A1的选择线上同时施加第一电压V αΕΑΚ。使得B2^D2,丨、H2, i+1处于高阻状态。(初始i = I)
[0072](3.8)通过通信网络将D-CMU与G-CMU连通,在B1^qi的选择线上同时施加第二电压V.,并在B2, 的选择线上同时施加第三电压乂 SET。实现蕴含操作B2,广B u IMPB2, i,D2, i—G 2, i IMP D2j jο
[0073](3.9)通过通信网络将A-CMU与B-CMU连通,D-CMU与H-CMU连通,在A1, ^ H2, i的选择线上同时施加第二电压V.,并在B2Vti的选择线上同时施加第三电压乂 SET。实现蕴含操作 B2,广 IMP B2,i,D2,广 H2,i IMP D2ji0
[0074](3.10)通过通信网络将D-CMU与H-CMU连通,断开开关DKi,闭合开关DKi, i+1,在D2,i的选择线上施加第二电压V.,并在H2,i+1的选择线上施加第三电压Vset。实现蕴含操作^2, i+l"*- D 2, i IMP H2,i+1o
[0075](3.11)通过通信网络将B-CMU与H-CMU连通,断开开关BK1、HK^HKw、BKi,i+1,闭合开关HKi,i+1,在B2,i的选择线上同时施加第二电压V ■,并在H2,i+1的选择线上同时施加第三电压VSET。实现蕴含操作H2,i+1—B2,i IMP H2,i+1o (若i小于8,则i+1,返回3.7,若i彡8,则做3.12)
[0076](3.12)通过在A2、E1, B2, F1, (^的选择线上同时施加第一电压V c_。使得4、E1,BpF1AC1*于高阻状态。
[0077](3.13)通过通信网络将E-CMU与G-CMU连通,F-CMU与H-CMU连通,在G2、H2的选择线上同时施加第二电压Votd,并在Ep F1的选择线上同时施加第三电压V SET。实现蕴含操作 E1^ G2MP E1, F1^ H2IMP F10
[0078](3.14)通过通信网络将A-CMU与E-CMU连通,B-CMU与F-CMU连通,在Ep F1的选择线上同时施加第二电压Votd,并在A2、B2的选择线上同时施加第三电SV SET。实现蕴含操作 A2— E JMP A2, B2- F JMP B2O
[0079](3.15)通过通信网络将A-CMU与H-CMU连通,B-CMU与G-CMU连通,在H2、G2的选择线上同时施加第二电压Votd,并在A2、B2的选择线上同时施加第三电SV SET。实现蕴含操作八2—H2MP A2, B2^ G2IMP B2。
[0080](3.16)通过通信网络将A-CMU与C-CMU连通,在A2的选择线上施加第二电压V.,并在C1的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作Ci—AJMP Cp
[0081](3.17)通过通信网络将B-CMU与C-CMU连通,在B2的选择线上施加第二电压Vam,并在C1的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作Ci—BJMP Cp
[0082]对比现有的计算机中的加法操作,本发明中的加法没有“从存储器中读取数据,运算完后通过数据总线再保存到存储器中”这些频繁访问存储器的步骤,只需要在模块内找到操作数的位置和结果需要存放的位置,在运算完成后,结果就保存在模块内相应的位置上;并且本发明中加法不需要通过运算器,同时可以进行多个其他操作,拥有更好的并行性。
[0083](4)立即数加法
[0084]数据X存储于A-CMU中的Α1ψ,采用上述处理器,将数据X与立即数128相加,存储到C-CMU的C1中,具体操作如下:
[0085](4.1)通过在选择线上加电压Vset,在选择线Bu2-B1J上加电压V αΕΑΚ,将128写入&中。
[0086](4.2)通过在(^々、匕為七的选择线上同时施加第一电压乂^?。使得G2、
02、氏处于高阻状态。
[0087](4.3)通过通信网络将A-CMU与G-CMU连通,B-CMU与H-CMU连通,在A1' B1的选择线上同时施加第二电压Votd,并在Gp H1的选择线上同时施加第三电SV SET。实现蕴含操作 G1- A JMP G1, H广 B JMPH1O
[0088](4.4)通过通信网络将C-CMU与G-CMU连通,D-CMU与H-CMU连通,在G1' H1的选择线上同时施加第二电压V.,并在(:2、02的选择线上同时施加第三电压¥.。实现蕴含操作 C2- G JMP C2, D2- H JMPD2O
[0089](4.5)通过通信网络将A-CMU与D-CMU连通,B-CMU与C-CMU连通,在A1' B1的选择线上同时施加第二电压V.,并在(:2、02的选择线上同时施加第三电压¥.。实现蕴含操作 D2- A JMP D2, C2- B JMPC2O
[0090](4.6)通过通信网络将C-CMU与G-CMU连通,在C2的选择线上施加第二电压V ■,并在G2的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作G2—CJMP G2。
[0091](4.7)通过通信网络将D-CMU与G-CMU连通,在D2的选择线上施加第二电压V ■,并在G2的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作G2—D JMP G2。
[0092](4.8)通过在B2, p的选择线上同时施加第一电压V αΕΑΚ。使得B2^D2, ^H2, i+1处于高阻状态。(初始i = I)
[0093](4.9)通过通信网络将D-CMU与G-CMU连通,在B1^qi的选择线上同时施加第二电压V.,并在B2, 的选择线上同时施加第三电压乂 SET。实现蕴含操作B2,广B u IMPB2, i,D2, i—G 2, i IMP D2j jο
[0094](4.10)通过通信网络将A-CMU与B-CMU连通,D-CMU与H-CMU连通,在A1,^H2^的选择线上同时施加第二电压V.,并在B2Vti的选择线上同时施加第三电压乂 SET。实现蕴含操作 B2,广 IMP B2,i,D2,广 H2,i IMP D2ji0
[0095](4.11)通过通信网络将D-CMU与H-CMU连通,断开开关DKi,闭合开关DKi, i+1,在D2,i的选择线上施加第二电压V.,并在H2,i+1的选择线上施加第三电压Vset。实现蕴含操作^2, i+l"*- D 2, i IMP H2,i+1o
[0096](4.12)通过通信网络将B-CMU与H-CMU连通,断开开关BK^ HKi, HKi+1、BKi, i+1,闭合开关HKi, i+1,在B2, i的选择线上施加第二电压V并在H2, i+1的选择线上施加第三电压VSETo实现蕴含操作H2,i+1—B2,i IMP H2,i+1o (若i小于8,则i+1,返回4.8,若i彡8,则做4.13)
[0097](4.13)通过在A2、E1, B2, F1, (^的选择线上同时施加第一电压V αΕΑΚ。使得A2、E1,BpF1AC1*于高阻状态。
[0098](4.14)通过通信网络将E-CMU与G-CMU连通,F-CMU与H-CMU连通,在G2、H2的选择线上同时施加第二电压Votd,并在Ep F1的选择线上同时施加第三电压V SET。实现蕴含操作 E1^ G2MP E1, F1^ H2IMP F10
[0099](4.15)通过通信网络将A-CMU与E-CMU连通,B-CMU与F-CMU连通,在Ep F1的选择线上同时施加第二电压Votd,并在A2、B2的选择线上同时施加第三电SV SET。实现蕴含操作 A2— E JMP A2, B2- F JMP B2O
[0100](4.16)通过通信网络将A-CMU与H-CMU连通,B-CMU与G-CMU连通,在H2、G2的选择线上同时施加第二电压Votd,并在A2、B2的选择线上同时施加第三电SV SET。实现蕴含操作八2—H2MP A2, B2^ G2IMP B20
[0101](4.17)通过通信网络将A-CMU与C-CMU连通,在A2的选择线上施加第二电压Vcqnd,并在C1的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作Ci—AJMP Cp
[0102](4.18)通过通信网络将B-CMU与C-CMU连通,在B2的选择线上施加第二电压Vam,并在C1的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作Ci—BJMP Cp
[0103]对比现有的计算机中的立即数加法操作,本发明中的立即数加法可以不从存储器中读取数据,运算完后通过数据总线再保存到存储器中,只需要在模块内找到操作数的位置和结果需要存放的位置,在运算完成后,结果就保存在模块内相应的位置。并且本发明中立即数加法不需要通过运算器,同时可以进行多个其他操作,拥有更好的并行性。
[0104](5)逻辑与
[0105]数据X存储于A-CMU中的A1中,数据y存储于B-CMU中的B i中,采用上述处理器,将数据X和数据I做逻辑与操作,存储到C-CMU的(^中,具体操作如下:
[0106](5.1)通过在C1, (:2的选择线上同时施加第一电压V αΕΑΚ。使得C1, C2处于高阻状
??τ O
[0107](5.2)通过通信网络将B-CMU与C-CMU连通,在B1的选择线上施加第二电压Vcwd,并在C2的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作C2—BJMP C2。
[0108](5.3)通过通信网络将A-CMU与C-CMU连通,在A1的选择线上施加第二电压Vcwd,并在C2的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作C2—AJMP C2。
[0109](5.4)在C2的选择线上施加第二电压V _,并在C1的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作Ci — C 2IMP C1O
[0110]对比现有的计算机中的逻辑与操作,本发明中的逻辑与可以不从存储器中读取数据,运算完后通过数据总线再保存到存储器中,只需要在模块内找到操作数的位置和结果需要存放的位置,在运算完成后,结果就保存在模块内相应的位置。并且,本发明中逻辑与不需要通过运算器,同时可以进行多个其他操作,拥有更好的并行性。
[0111](6)逻辑或
[0112]数据X存储于A-CMU中的A1中,数据y存储于B-CMU中的B i中,采用上述处理器,将数据X和数据I做逻辑或操作,存储到C-CMU的(^中,具体操作如下:
[0113](6.1)通过在C^C2,4的选择线上同时施加第一电压V αΕΑΚ。使得C1A2, A2处于高阻状态。
[0114](6.2)通过通信网络将B-CMU与C-CMU连通,B1的选择线上施加第二电压Vcqnd,并C2的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作C2— B JMP C2。
[0115](6.3)在C2的选择线上施加第二电压V _,并在C1的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作Ci — C 2IMP C1O
[0116](6.4)在A1的选择线上施加第二电压Vkm,并在A2的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作A2^A1IMP A2。
[0117](6.5)通过通信网络将A-CMU与C-CMU连通,在A2的选择线上施加第二电压V ■,并在C1的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作Ci—AJMP Cp
[0118]对比现有的计算机中的逻辑或操作,本发明中的逻辑或可以不从存储器中读取数据,运算完后通过数据总线再保存到存储器中,只需要在模块内找到操作数的位置和结果需要存放的位置,在运算完成后,结果就保存在模块内相应的位置。并且,本发明中逻辑或不需要通过运算器,同可以时进行多个其他操作,拥有更好的并行性。
[0119](7)逻辑非
[0120]数据X存储于A-CMU中的仏中,采用上述处理器,将数据X做逻辑非操作,存储到A-CMU的A2中,具体操作如下:
[0121](7.1)通过在A2的选择线上施加第一电压V αΕΑΚ。使得4处于
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