基于忆阻器实现计算与存储融合的处理器及其操作方法_5

文档序号:8257829阅读:来源:国知局
时施加第二电压V.,并在(^^满选择线上同时施加第三电压乂…。实现蕴含操作 D1^ A JMP D1, C2- B JMP C2。
[0289](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Vcwd,并在C1的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作Ci—CJMP Cp
[0290](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Vcwd,并在C1的选择线上施加第三电压V SET。实现蕴含操作Ci—DJMP Cp
[0291](13)左移 m 位
[0292]数据X存储于A-CMU中的A1中,采用上述处理器,将数据x左移一位,存储到C-CMU的C1中,具体操作如下:
[0293](13.1)通过在C1, C2的选择线上同时施加第一电压^_,使得C1, C2处于高阻状
??τ O
[0294](13.2)通过通信网络将A-CMU与C-CMU连通,其中,Aum= CUi。断开开关CK1,在A1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V SETo实现蕴含操作C2^A1IMP C2O
[0295](13.3)断开开关CK1,在(:2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Ci—CJMP C1O
[0296](14)右移 m 位
[0297]数据X存储于A-CMU中的A1中,采用上述处理器,将数据x左移一位,存储到C-CMU的C1中,具体操作如下:
[0298](14.1)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
[0299](4.2)通过通信网络将A-CMU与C-CMU连通,其中,Alji= C i+m。断开开关CK1,在A1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V SETo实现蕴含操作C2^A1IMP C2O
[0300](14.3)断开开关CK1,在(:2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Ci—CJMP C1O
[0301]其中,Φ α表示Φ-CMU的第α组忆阻器,例如A i表示A-CMU的第I组忆阻器;Φ λ, μ表示Φ-CMU的第λ组忆阻器中的第μ个忆阻器,例如A 1Λ表示A-CMU中的第I组忆阻器中的第I个忆阻器;ΦΚΡ表示φ-CMU的第β个行开关,例如AK1表示A-CMU的第I个行开关;ΦΚγ,^+1表不Φ-CMU的第γ个列开关,例如AK 1>2表不A-CMU的第I个列开关。如果没有特别说明,所有行开关都处于闭合状态,所有列开关都处于断开状态。
[0302]本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于忆阻器实现计算与存储融合的处理器,其特征在于,包括: 计算存储部件,包括X个融合单元和X个通信单元,每一个融合单元连接一个通信单元,各个通信单元相互连接构成一个通信网络,以及 控制部件,用于根据指令产生相应控制信号,连接CMU之间的通信网络,选择操作数地址、结果存放地址,当操作需要用到其他CMU时,其能寻找空闲的一个或多个CMU,用以实现所做的操作; 其中,一个融合单元包括M个位单元和M-1个列开关,M个位单元的M条位线均连接一个通信单元,相邻两个位单元的位线端之间连接一个列开关; 一个位单元包括一个电阻、一个行开关和N个忆阻器,第一忆阻器的一端作为第一选择线,另一端通过依次串联的行开关和电阻接地;第二忆阻器的一端作为第二选择线,另一端连接至第一忆阻器的另一端;第三忆阻器的一端作为第三选择线,另一端连接至第二忆阻器的另一端;……第N忆阻器的一端作为第N选择线,另一端连接至第N-1忆阻器的另一端;X为大于等于2的正整数,M为大于等于I的正整数,N为大于等于I的正整数。
2.如权利要求1所述的处理器,其特征在于,一个位单元中的电阻的阻值远大于忆阻器低阻态时的阻值且远小于忆阻器高阻态时的阻值。
3.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的数据传输操作方法,其特征在于,包括下述步骤: (1.1)通过在第二融合单元B-CMU中的第I组忆阻器B1和第2组忆阻器B 2的选择线上同时施加第一电压VaEAK,使得所述第I组忆阻器BjP所述第2组忆阻器B 2均处于高阻状态,该状态记为O ; 第一电SVaEAK为负向且值大于阈值电压;所述阈值电压为使得忆阻器的状态发生改变的电压; (1.2)通过通信网络将第一融合单元A-CMU和第二融合单元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Vkm,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V SET,将((NOT A1) OR B2)保存在B2*实现蕴含操作, 其中第二电压Vkm正向且值小于阈值电压;第三电压V SET为正向且值大于阈值电压;且所述第三电压Vset与所述第二电压V raD的差值小于所述阈值电压; (1.3)在第二融合单元B-CMU的第2组忆阻器B2的选择线上施加第二电压V _,并在第二融合单元B-CMU中的第I组忆阻器B1I施加第三电压Vset,将数据保存在B1*实现蕴含操作B2MP B1,从而实现将存储于第一融合单元A-CMU中第I组忆阻器仏中的数据X传输至第二融合单元B-CMU中的第I组忆阻器B1中。
4.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的数据交换操作方法,其特征在于,包括下述步骤: (2.1)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、第四融合单元D-CMU中第I组忆阻器DjP第四融合单元D-CMU中第2组忆阻器仏的选择线上同时施加第一电压V αΕΑΚ,使得C1, C2, D1, D2均处于高阻状态,该状态记为O ; (2.2)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,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组忆阻器仏和第二融合单元B-CMU中第I组忆阻器选择线上同时施加第二电压V ■,并在CjP D 2的选择线上同时施加第三电压VSET,实现蕴含操作C2— A JMP C2,D2- B JMP D2; (2.3)在C2,D2的选择线上同时施加第二电SVkmi,并在C1, 选择线上同时施加第三电压Vset,实现蕴含操作CJMP C1^D1-D2 IMP D1; (2.4)在第一融合单元A-CMU中第I组忆阻器A1,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I组忆阻器B1,第二融合单元B-CMU中第二组忆阻器B2的选择线上同时施加第一电压VaEAK,使得A1, A2, B1, B2处于高阻状态; (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, 82的选择线上同时施加第三电压Vset,实现蕴含操作A2—DJMP A2, B2^ C1IMP B2; (2.6)在A2,B2的选择线上同时施加第二电Svkmi,并在A1, 选择线上同时施加第三电压VSET,实现蕴含操作Ai—A2MP A1, B1-B2IMP B1,将原存储于第一融合单元A-CMU中的A1中的数据X存储于第二融合单元B-CMU中的B i中,且将原存储于B-CMU的B i中的数据I存储于A-CMU中的A1中。
5.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的加法操作方法,其特征在于,包括下述步骤: (3.1)通过在第三融合单元C-CMU中第2组忆阻器C2、第七融合单元G-CMU中第I组忆阻器G1、第七融合单元G-CMU中第2组忆阻器G2、第四融合单元D-CMU中第2组忆阻器D2、第八融合单元H-CMU中第I组忆阻器氏的选择线上同时施加第一电SVaEAK,使得C2、G1、G2、D2、H1处于尚阻状态; (3.2)通过通信网络将第一融合单元A-CMU与第七融合单元G-CMU连通,第二融合单元B-CMU与第八融合单元H-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组忆阻器选择线上同时施加第二电压V.,并在Gp H1的选择线上同时施加第三电压VSET,实现蕴含操作G广A JMP G1, H广B JMP H1; (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Vam,并在C2、仏的选择线上同时施加第三电压Vset,实现蕴含操作C2^ G1IMP C2, D2^ H1IMP D2; (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Vam,并在C2、仏的选择线上同时施加第三电压Vset,实现蕴含操作D2^A1IMP D2, C2^ B JMP C2; (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 C0ND,并在G2的选择线上施加第三电压V SET,实现蕴含操作G2— C 2IMP G2; (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 2IMP G2; (3.7)通过在第二融合单元B-CMU中第2组忆阻器的第i个忆阻器B2,1、第四融合单元D-CMU中第2组忆阻器的第i个忆阻器D2, 1、第八融合单元H-CMU中第2组忆阻器的第i+1个忆阻器H2, i+1的选择线上同时施加第一电压V CLEAE,使得B2, 1、D2, 1、H2, i+1处于高阻状态,初始 i = I ; (3.8)通过通信网络将D-CMU与G-CMU连通,在B1, ^ G2, i的选择线上同时施加第二电压vc?,并在BmD2^的选择线上同时施加第三电压Vset,实现蕴含操作B2,广Bui IMP B2,?? D2, i"*- G 2, i IMP D2ii; (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, p H2, i的选择线上同时施加第二电压Votd,并在B2, 1、D2, ^勺选择线上同时施加第三电压V SET,实现蕴含操作i IMP B2j j, D2j j.*— H 2> j IMP D2ii; (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DKiE,在D2a的选择线上施加第二电压Votd,并在H2, i+1的选择线上施加第三电压V SET,实现蕴含操作H2,i+i— D 2, j IMP H2, i+1; (3.11)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+广B2, i IMP H2,i+1; (3.12)若i小于8,则i+Ι,并返回至步骤(3.7),若i彡8,则进入步骤(3.13); (3.13)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; (3.14)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Vc圆,并在Ep 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; (3.15)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; (3.16)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; (3.17)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; (3.18)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与存储于B-CMU中的B1中数据y相加后存储于C-CMU的C i中。
6.一种基于权利要求1-2任一项所述的处理器的立即数加法操作方法,立即数为128,其特征在于,包括下述步骤: (4.1)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; (4.2)通过在第三融合单元C-CMU中第2组忆阻器C2、第七融合单元G-CMU中第I组忆阻器G1、第七融合单元G-CMU中第2组忆阻器G2、第四融合单元D-CMU中第2组忆阻器D2、第八融合单元H-CMU中第I组忆阻器氏的选择线上同时施加第一电SVaEAK,使得C2、G1、G2、D2、H1处于尚阻状态; (4.3)通过通信网络将第一融合单元A-CMU与第七融合单元G-CMU连通,第二融合单元B-CMU与第八融合单元H-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组忆阻器选择线上同时施加第二电压V.,并在Gp H1的选择线上同时施加第三电压VSET,实现蕴含操作G广A JMP G1, H广B JMP H1; (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Vam,并在C2、仏的选择线上同时施加第三电压Vset,实现蕴含操作C2^ G1IMP C2, D2^ H1IMP D2; (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Vam,并在C2、仏的选择线上同时施加第三电压Vset,实现蕴含操作D2^A1IMP D2, C2^ B JMP C2; (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 C0ND,并在G2的选择线上施加第三电压V SET,实现蕴含操作G2— C 2IMP G2; (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 2IMP G2; (4.8)通过在第二融合单元B-CMU中第2组忆阻器的第i个忆阻器B2,1、第四融合单元D-CMU中第2组忆阻器的第i个忆阻器D2, 1、第八融合单元H-CMU中第2组忆阻器的第i+1个忆阻器H2, i+1的选择线上同时施加第一电压V CLEAE,使得B2, 1、D2, 1、H2, i+1处于高阻状态,初始 i = I ; (4.9)通过通信网络将D-CMU与G-CMU连通,在B1, ^ G2, i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Vset,实现蕴含操作B2,广Bui IMP B2,?? D2, i"*- G 2, i IMP D2ii; (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^H2a的选择线上同时施加第二电压Votd,并在B2, 1、D2, ^勺选择线上同时施加第三电压V SET,实现蕴含操作i IMP B2j j, D2j j.*— H 2> j IMP D2ii; (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Votd,并在H2, i+1的选择线上施加第三电压V SET,实现蕴含操作H2,i+i— D 2, j IMP H2, i+1; (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+广B2, i IMP H2,i+1; (4.13)若i小于8
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