，则i+Ι，并返回至步骤(4.8)，若i彡8，则进入步骤(4.14); (4.14)通过在第一融合单元A-CMU中第二组忆阻器A2、第五融合单元E-CMU中第I组忆阻器E1、第二融合单元B-CMU中第2组忆阻器B2、第六融合单元F-CMU中第I组忆阻器F1、第三融合单元C-CMU中第I组忆阻器仏的选择线上同时施加第一电SVaEAK，使得A2、E1、B2、Fp C1处于尚阻状态； (4.15)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E1、F1的选择线上同时施加第三电压V SET，实现蕴含操作E1^ G2IMP E1, F1^ H2IMP F1; (4.16)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4、82的选择线上同时施加第三电压Vset，实现蕴含操作A2—EJMP A2, B2^ F1IMP B2; (4.17)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4、82的选择线上同时施加第三电压Vset，实现蕴含操作A2^ H2IMP A2, B2^ G2IMP B2; (4.18)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A 2IMP C1； (4.19)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V ■，并在C1的选择线上施加第三电压V SET，实现蕴含操作B 2IMP C1;将存储于A-CMU中的A ι中的数据X与立即数128相加后存储于C-CMU的C1中。
7.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的逻辑与操作方法，其特征在于，包括下述步骤: (5.1)通过在第三融合单元C-CMU中第I组忆阻器C1，第三融合单元C-CMU中第2组忆阻器C2的选择线上同时施加第一电压V αΕΑΚ，使得C1, C2处于高阻状态； (5.2)通过通信网络将第二融合单元B-CMU与第三融合单元C-CMU连通，在第二融合单元B-CMU中第I组忆阻器B1的选择线上施加第二电压V ■，并在(:2的选择线上施加第三电压VSET，实现蕴含操作C2— B JMP C2； (5.3)通过通信网络将第一融合单元A-CMU与第三融合单元C-CMU连通，在第一融合单元A-CMU中第I组忆阻器A1的选择线上施加第二电压V ■，并在第三融合单元C-CMU中第2组忆阻器C2的选择线上施加第三电压V SET，实现蕴含操作C2— A JMP C2； (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C2IMP C1;将存储于A-CMU中的A 的数据x与存储于B-CMU中的B i中的数据I做逻辑与操作后存储到C-CMU的C1中。
8.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的逻辑或操作方法，其特征在于，包括下述步骤: (6.1)通过在第三融合单元C-CMU中第I组忆阻器C1，第三融合单元C-CMU中第2组忆阻器C2，第一融合单元A-CMU中第2组忆阻器A2的选择线上同时施加第一电压V CLEAE,使得C1, C2，A2处于高阻状态； (6.2)通过通信网络将第三融合单元B-CMU与第三融合单元C-CMU连通，在第二融合单元B-CMU中第I组忆阻器&的选择线上施加第二电压￥_，并(:2的选择线上施加第三电压Vset,实现蕴含操作C2— B JMP C2； (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Vset，实现蕴含操作C2IMP C1; (6.4)在第一融合单元A-CMU中第I组忆阻器A1的选择线上施加第二电压Votd，并在第一融合单元A-CMU中第2组忆阻器A2的选择线上施加第三电压Vset，实现蕴含操作A2^A1IMP A2; (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 C0ND,并在C1的选择线上施加第三电压V SET，实现蕴含操作Q — A2MP C1;将存储于A-CMU中的A i中的数据X与存储于B-CMU中的B1中的数据y做逻辑或操作后存储到C-CMU的C i中。
9.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的逻辑非操作方法，其特征在于，包括下述步骤: (7.1)通过在第一融合单元A-CMU中第2组忆阻器A2的选择线上加电压V CLEAE,使得A2处于高阻状态； (7.2)通过在第一融合单元A-CMU中第I组忆阻器A1的选择线上施加第二电压Vam,并在A2的选择线上施加第三电压V SET，实现蕴含操作A2— A JMP A2;将存储于A-CMU中的A ι中的数据X做逻辑非操作后存储到A-CMU的A2中。
10.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的逻辑异或操作方法，其特征在于，包括下述步骤: (8.1)通过在第三融合单元C-CMU中第I组忆阻器C1、第一融合单元A-CMU中第2组忆阻器C2、第一融合单元A-CMU中第2组忆阻器A2、第四融合单元D-CMU中第I组忆阻器D1'第四融合单元D-CMU中第2组忆阻器D2的选择线上同时施加第一电压V CLEAE,使得C1XpApDp D2处于尚阻状态； (8.2)通过通信网络将第二融合单元B-CMU与第四融合单元D-CMU连通，在第一融合单元A-CMU中第I组忆阻器A1、第二融合单元B-CMU中第I组忆阻器B1的选择线上同时施加第二电压VraD，并在第一融合单元A-CMU中第I组忆阻器A2、第四融合单元D-CMU中第2组忆阻器％的选择线上同时施加第三电压Vset，实现蕴含操作4—AJMP A2^D2-B1IMP D2; (8.3)通过通信网络将A-CMU与C-CMU连通，在A2、仏的选择线上同时施加第二电压Vcond,并在C2J1的选择线上同时施加第三电压V SET，实现蕴含操作C2— A2MP C2, D2-D JMPD2; (8.4)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Votd,并在C2、选择线上同时施加第三电压V SET，实现蕴含操作D广 A JMP D1, C2^ B JMP C2; (8.5)通过通信网络将B-CMU与C-CMU连通，在C2的选择线上施加第二电压V C0ND,并在C1的选择线上施加第三电压V SET，实现蕴含操作C 2IMP C1； (8.6)通过通信网络将C-CMU与D-CMU连通，在D1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Q — D JMP C1;将存储于A-CMU中的A i中的数据X与存储于B-CMU中的B1中的数据y做逻辑异或操作后存储到C-CMU的C i中。
11.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的逻辑或非操作方法，其特征在于，包括下述步骤: (9.1)通过在第三融合单元C-CMU中第I组忆阻器C1，第三融合单元C-CMU中第2组忆阻器C2，第一融合单元A-CMU中第2组忆阻器A2，第二融合单元B-CMU中第2组忆阻器B2的选择线上同时施加第一电压VaEAK，使得C1, C2, A2, B2处于高阻状态； (9.2)通过通信网络将第二融合单元B-CMU与第三融合单元C-CMU连通，在第二融合单元B-CMU中第I组忆阻器B1的选择线上施加第二电压V ■，并在(:2的选择线上施加第三电压VSET，实现蕴含操作C2— B JMP C2； (9.3)通过通信网络将B-CMU与C-CMU连通，在C2的选择线上施加第二电压V C0ND,并在B2的选择线上施加第三电压V SET，实现蕴含操作B2— C 2IMP B2; (9.4)在A1的选择线上施加第二电压V ^nd，并在A2的选择线上施加第三电压Vset，实现蕴含操作A2— A JMP A2; (9.5)通过通信网络将A-CMU与B-CMU相连，在A2的选择线上施加第二电压V _，并在B2的选择线上施加第三电压V SET，实现蕴含操作B2— A 2IMP B2; (9.6)通过通信网络将B-CMU与C-CMU相连，在B2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B2IMP C1;将存储于A-CMU中的A i中的数据X与存储于B-CMU中的B1中的数据y做逻辑或非操作后存储到C-CMU的C i中。
12.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的立即数与操作方法，立即数为128，其特征在于，包括下述步骤: (10.1)通过在第二融合单元B-CMU中第一组忆阻器的第一个忆阻器Bu的选择线上加第三电压VSET，在第二融合单元B-CMU中第一组忆阻器的第2-8个忆阻器B1,的选择线上加第一电压VaEAK，将128写入B1中； (10.2)通过在第三融合单元C-CMU中第I组忆阻器C1，第三融合单元C-CMU中第2组忆阻器C2的选择线上同时施加第一电压VαΕΑΚ，使得C1, C2处于高阻状态； (10.3)通过通信网络将第二融合单元B-CMU与第三融合单元C-CMU连通，在第二融合单元B-CMU中第I组忆阻器B1的选择线上施加第二电压V ■，并在C2的选择线上施加第三电压Vset，实现蕴含操作C2— B JMP C2； (10.4)通过通信网络将第一融合单元A-CMU与第三融合单元C-CMU连通，在第一融合单元A-CMU中第I组忆阻器A1的选择线上施加第二电压V ■，并在第三融合单元C-CMU中第2组忆阻器C2的选择线上施加第三电压V SET，实现蕴含操作C2— A JMP C2； (10.5)在C2的选择线上施加第二电压V ^nd，并在C1的选择线上施加第三电压Vset，实现蕴含操作C2MP C1;将存储于A-CMU中的A冲的数据x与立即数128做逻辑与操作后存储到C-CMU的C1中。
13.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的立即数或操作方法，立即数为128，其特征在于，包括下述步骤: 数据X存储于A-CMU中的仏中，采用上述处理器，将数据X和立即数128进行或操作，存储到C-CMU的C1中，具体操作如下: (11.1)通过在第二融合单元B-CMU中第一组忆阻器的第一个忆阻器Bu的选择线上加第三电压VSET，在第二融合单元B-CMU中第一组忆阻器的第2-8个忆阻器B1,的选择线上加第一电压VaEAK，将128写入B1中； (11.2)通过在第三融合单元C-CMU中第I组忆阻器C1，第三融合单元C-CMU中第2组忆阻器C2，第一融合单元A-CMU中第2组忆阻器A2的选择线上同时施加第一电压V CLEAE,使得C1, C2，A2处于高阻状态； (11.3)通过通信网络将第三融合单元B-CMU与第三融合单元C-CMU连通，在第二融合单元B-CMU中第I组忆阻器B1的选择线上施加第二电压V OtD，并(:2的选择线上施加第三电压VSET，实现蕴含操作C2— B JMP C2； (11.4)在C2的选择线上施加第二电压V C0ND,并在C1的选择线上施加第三电压V SET，实现蕴含操作C2MP C1; (11.5)在第一融合单元A-CMU中第I组忆阻器A1的选择线上施加第二电压V.，并在第一融合单元A-CMU中第2组忆阻器A2的选择线上施加第三电压V SET，实现蕴含操作A2^A1IMP A2; (11.6)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A 2IMP C1;将存储于A-CMU中的A ι中的数据X与立即数128做逻辑或操作后存储到C-CMU的C1中。
14.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的立即数异或操作方法，立即数为128，其特征在于，包括下述步骤: (12.1)通过在第二融合单元B-CMU中第一组忆阻器的第一个忆阻器Bu的选择线上加第三电压VSET，在第二融合单元B-CMU中第一组忆阻器的第2-8个忆阻器B1,的选择线上加第一电压VaEAK，将128写入B1中； (12.2)通过在第三融合单元C-CMU中第I组忆阻器C1、第一融合单元A-CMU中第2组忆阻器C2、第一融合单元A-CMU中第2组忆阻器A2、第四融合单元D-CMU中第I组忆阻器D1、第四融合单元D-CMU中第2组忆阻器D2的选择线上同时施加第一电压^_，使得C1X2'A2' D1' D2处于尚阻状态； (12.3)通过通信网络将第二融合单元B-CMU与第四融合单元D-CMU连通，在第一融合单元A-CMU中第I组忆阻器A1、第二融合单元B-CMU中第I组忆阻器B1的选择线上同时施加第二电压Votd，并在第一融合单元A-CMU中第I组忆阻器A2、第四融合单元D-CMU中第2组忆阻器％的选择线上同时施加第三电压V SET，实现蕴含操作A2— A JMP A2, D2- B JMPD2; (12.4)通过通信网络将A-CMU与C-CMU连通，在A2、仏的选择线上同时施加第二电压Vcond,并在C2J1的选择线上同时施加第三电压V SET，实现蕴含操作C2— A2MP C2, D2-D JMPD2; (12.5)通过通信网络将A-CMU与D-CMU连通，B-CMU与C-CMU连通，在Ap B1的选择线上同时施加第二电压Votd,并在C2、选择线上同时施加第三电压V SET，实现蕴含操作D广 A JMP D1, C2^ B JMP C2; (12.6)通过通信网络将B-CMU与C-CMU连通，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C 2IMP C1； (12.7)通过通信网络将C-CMU与D-CMU连通，在D1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D JMP C1;将存储于A-CMU中的A ι中的数据X与存储于B-CMU中的B1中的数据y做逻辑异或操作后存储到C-CMU的C i中。
15.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的左移m位操作方法，其特征在于，包括下述步骤: (13.1)通过在第三融合单元C-CMU中第I组忆阻器C1，第三融合单元C-CMU中第二组忆阻器C2的选择线上同时施加第一电压V αΕΑΚ，使得C1, C2处于高阻状态； (13.2)通过通信网络将第一融合单元A-CMU与第三融合单元C-CMU连通，其中，A1, i+m连接Cui，其中i = 1,2……8-m，断开开关CK1，在A1的选择线上施加第二电压Vam，并在C2的选择线上施加第三电压VSET，实现蕴含操作C2— A JMP C2； (13.3)断开开关CK1,在C2的选择线上施加第二电压V cow’并在C1的选择线上施加第三电压Vset，实现蕴含操作Q — C 2IMP C1;将存储于A-CMU中的A 的数据x左移一位后存储到C-CMU的C1中。
16.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的右移m位操作方法，其特征在于，包括下述步骤:…… (14.1)通过在第三融合单元C-CMU中第I组忆阻器C1，第三融合单元C-CMU中第二组忆阻器C2的选择线上同时施加第一电压V αΕΑΚ，使得C1, C2处于高阻状态； (14.2)通过通信网络将第一融合单元A-CMU与第三融合单元C-CMU连通，其中，Aui连接(^+111，其中1 = 1,2……8-m，断开开关CK1，在A1的选择线上施加第二电压Vc_，并在C2的选择线上施加第三电压VSET，实现蕴含操作C2— A JMP C2； (14.3)断开开关CK1，在C2的选择线上施加第二电压V ^nd，并在C1的选择线上施加第三电压Vset，实现蕴含操作Q — C 2IMP C1;将存储于A-CMU中的A 的数据x左移一位后存储到C-CMU的C1中。
【专利摘要】本发明公开了一种基于忆阻器实质蕴涵操作的计算与存储融合的处理器及其操作方法；该处理器由多个计算与存储融合单元(Computing&Memory？Unit，CMU)通过通信网络相连接。本发明中使用一种能记忆电阻的器件，即忆阻器。在设计电路时，忆阻器的阻变特性已参与完成相应的计算，并将计算结果用忆阻器的阻态来保存，省去了传统计算机系统中将计算结果输出到存储器的步骤，实现计算与存储的融合。通过通信网络，使得任意CMU中数据都能作为操作数进行计算，并存储在指定的CMU内。CMU既可以存储数据，也可以当作计算单元使用，这将不同于现有的计算机系统必须使用专门的运算器和存储器，本发明极其方便进行并行计算与并行存储。
【IPC分类】G06F3-06, G06F13-16
【公开号】CN104571949
【申请号】CN201410803340
【发明人】刘群, 张涛, 缪向水, 李祎, 周亚雄, 缪天鹏
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月22日