数据搜索系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种数据搜索系统及方法，用于搜索存储模块中是否有与查询信息数据匹配的已存储信息数据。所述数据搜索系统包括存储模块、控制模块、特征提取模块，所述存储模块包括至少一个存储单元，所述存储单元包括忆阻器件交叉阵列、读写单元、译码器和多路选通器，所述特征模块用于提取查询数据的特征值。所述数据搜索方法中，数据的匹配对比过程和数据存储在控制模块的控制下均在忆阻器件交叉阵列中完成，因此极大地减少了数据传输量，同时利用忆阻器件交叉阵列的并行运算特点极大地提高了数据搜索速度。

【技术实现步骤摘要】
数据搜索系统及方法
本专利技术涉及半导体集成电路，特别是涉及一种数据搜索系统及方法。
技术介绍
随着信息技术的高速发展，当前信息处理中的数据量呈爆炸式增长。目前不管是个人电脑上还是数据中心的存储介质上存在大量媒体数据，例如文本、幻灯片文件、图像和声音等。如何找到用户指定的数据，随着数据量的增加变得越来越困难。如何高效快速地找到用户指定的数据信息，提高工作效率变得非常迫切。传统计算机搜索过程中是把存储在存储介质中的数据传输到处理器中和指定数据进行匹配对比。在过去的10年内，计算机处理器的性能得到了极大提升，此外数据匹配对比也可以采用FGPA(现场可编程门阵列)等的加速芯片进行加速。但其数据传输的速度由于带宽限制而发展缓慢，因此当前制约数据搜索的主要瓶颈在于数据传输。近年来基于忆阻器件交叉阵列的计算存储一体化技术迅速发展，目前已经可以对存储在忆阻器件交叉阵列上任意位置的数据进行任意的逻辑运算并且把计算结果存储在指定的位置上。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种数据搜索系统及方法，以解决上述的至少一项技术问题。(二)技术方案本专利技术的一方面，提供了一种数据搜索系统，包括：存储模块，包括至少一个存储单元，所述存储单元包括忆阻器件交叉阵列，所述忆阻器件交叉阵列用于存储查询信息数据和已存储信息数据，以及对两者进行匹配对比；控制模块，产生指令信号和控制信号，用于控制所述存储模块完成查询信息数据的存储和匹配对比。优选地，所述查询信息数据包括查询数据或查询数据的特征值；所述已存储信息数据包括已存储数据或已存储数据的特征值。优选地，每一个存储单元之间互相独立，并行计算。优选地，所述忆阻器件交叉阵列包含至少一个忆阻单元，所述忆阻单元可以为一个忆阻器件、或者一个忆阻器件和一个双向选择管、或者一个忆阻器件和一个晶体管。优选地，所述存储单元还包括：译码器，用于根据所述控制模块产生的指令信号产生地址信号和操作类型信号，并把地址信号输出至多路选通器，把操作类型信号输出至读写单元；读写单元，根据所述操作类型信号，产生操作信号，并输出至多路选通器，所述操作信号为写信号、读信号和逻辑运算信号；将查询信息数据输出至多路选通器；以及返回忆阻器件交叉阵列输出至多路选通器的与操作结果；多路选通器，用于根据所述地址信号，将所述操作信号输出至忆阻器件交叉阵列的对应端口，将所述查询信息数据写入忆阻器件交叉阵列。优选地，所述数据搜索系统还可以包括特征提取模块，用于提取所述查询数据的特征值。本专利技术的另一方面，还提供了一种数据搜索方法，用于搜索存储模块中的至少一个忆阻器件交叉阵列中，是否有与查询信息数据匹配的已存储信息数据，包括：S1、将查询信息数据存储在一个忆阻器件交叉阵列中的一列中；S2、将查询信息数据和已存储信息数据的每一位进行异或运算，并将运算结果存储在同一忆阻器件交叉阵列的查询信息数据及已存储信息数据所在列之外的至少一列中；S3、对运算结果的每一位进行与操作，并将与操作结果存储在与所述运算结果存储的同列的任一个未存储数据的忆阻单元中；S4、对其他忆阻器件交叉阵列重复步骤S1至S3，得到至少一个与操作结果，根据与操作结果判断数据搜索结果；优选地，所述已存储信息数据至少为一个，已存储信息数据所在列为查询信息数据所在列之外的至少一列中；且不同忆阻器件交叉阵列中的已存储数据信息不完全相同。优选地，所述步骤S1中，将查询信息数据以补码形式存储在忆阻器件交叉阵列中。优选地，所述步骤S4具体为：若所述与操作结果存在为1的情况，则所述存储模块能搜索到与查询信息数据匹配的已存储信息数据；若所述与操作结果都为0，则所述存储模块中不能搜索到与查询信息数据匹配的已存储信息数据，且与操作结果为1的数目，即为与所述查询信息数据匹配的已存储信息数据的数目。(三)有益效果本专利技术中数据的匹配对比过程和数据存储在控制器的控制下，全部在忆阻器件交叉阵列中完成，因此极大地减少了数据传输量，同时利用忆阻器件交叉阵列的并行运算特点极大地提高数据搜索速度。附图说明图1示意性示出了本专利技术实施例的数据搜索系统；图2示意性示出了本专利技术实施例的存储单元的内部组成结构；图3示意性示出了本专利技术实施例的数据搜索方法；图4示意性示出了本专利技术实施例的忆阻器件交叉阵列的数据运算方法；图5示意性示出了本专利技术实施例的忆阻器件交叉阵列中的忆阻单元的结构。具体实施方式在大数据时代和忆阻器件交叉阵列存储计算一体化计算快速发展的背景下，为了提高数据搜索的效率，本专利技术实施例的一方面，提供了一种数据搜索系统，包括：存储模块，包括至少一个存储单元，所述存储单元包括忆阻器件交叉阵列，所述忆阻器件交叉阵列用于存储查询信息数据和已存储信息数据，以及对两者进行匹配对比；所述查询信息数据包括查询数据或查询数据的特征值；所述已存储信息数据包括已存储数据或已存储数据的特征值。控制模块，产生指令信号和控制信号，用于控制所述存储模块完成查询信息数据的存储和匹配对比。具体地，所述数据搜索系统还可以包括特征提取模块，用于提取所述查询数据的特征值。具体地，每一个存储单元之间互相独立，并行计算。所述忆阻器件交叉阵列包含至少一个忆阻单元，所述忆阻单元可以为一个忆阻器件、或者一个忆阻器件和一个双向选择管、或者一个忆阻器件和一个晶体管。具体地，所述存储单元还包括：译码器，用于根据所述控制模块产生的指令信号产生地址信号和操作类型信号，并把地址信号输出至多路选通器，把操作类型信号输出至读写单元；读写单元，根据所述操作类型信号，产生操作信号，并输出至多路选通器，所述操作信号为写信号、读信号和逻辑运算信号；将查询信息数据输出至多路选通器；以及返回忆阻器件交叉阵列输出至多路选通器的与操作结果；多路选通器，用于根据所述地址信号，将所述操作信号输出至忆阻器件交叉阵列的对应端口，将所述查询信息数据写入忆阻器件交叉阵列。本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种数据搜索方法，用于搜索存储模块中的至少一个忆阻器件交叉阵列中，是否有与查询信息数据匹配的已存储信息数据，包括：S1、将查询信息数据存储在一个忆阻器件交叉阵列中的一列中；S2、将查询信息数据和已存储信息数据的每一位进行异或运算，并将运算结果存储在同一忆阻器件交叉阵列的查询信息数据及已存储信息数据所在列之外的至少一列中；具体地，所述已存储信息数据至少为一个，已存储信息数据所在列为查询信息数据所在列之外的至少一列中；且不同忆阻器件交叉阵列中的已存储数据信息不完全相同。S3、对运算结果的每一位进行与操作，并将与操作结果存储在与所述运算结果存储的同列的任一个未存储数据的忆阻单元中；S4、对其他忆阻器件交叉阵列重复步骤S1至S3，得到至少一个与操作结果，根据与操作结果判断数据搜索结果；所述步骤S4具体为：若所述与操作结果存在为1的情况，则所述存储模块中能搜索到与查询信息数据匹配的已存储信息数据；若所述与操作结果都为0，则所述存储模块中不能搜索到与查询信息数据匹配的已存储信息数据，且与操作结果为1的数目，即为与所述查询信息数据匹配的已存储信息数据的数目。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。图1示意性示出了本专利技术实施例的数据搜索系统，如图1所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据搜索系统，其特征在于，包括：存储模块，包括至少一个存储单元，所述存储单元包括忆阻器件交叉阵列，所述忆阻器件交叉阵列用于存储查询信息数据和已存储信息数据，以及对两者进行匹配对比；控制模块，产生指令信号和控制信号，用于控制所述存储模块完成查询信息数据的存储和匹配对比。

【技术特征摘要】
1.一种数据搜索系统，其特征在于，包括：存储模块，包括至少一个存储单元，所述存储单元包括忆阻器件交叉阵列，所述忆阻器件交叉阵列用于存储查询信息数据和已存储信息数据，以及对两者进行匹配对比；控制模块，产生指令信号和控制信号，用于控制所述存储模块完成查询信息数据的存储和匹配对比。2.如权利要求1所述的数据搜索系统，其特征在于，所述查询信息数据包括查询数据或查询数据的特征值；所述已存储信息数据包括已存储数据或已存储数据的特征值。3.如权利要求1所述的数据搜索系统，其特征在于，每一个存储单元之间互相独立，并行计算。4.如权利要求1所述的数据搜索系统，其特征在于，所述忆阻器件交叉阵列包含至少一个忆阻单元，所述忆阻单元为一个忆阻器件、或者一个忆阻器件和一个双向选择管、或者一个忆阻器件和一个晶体管。5.如权利要求1所述的数据搜索系统，其特征在于，所述存储单元还包括：译码器，用于根据所述控制模块产生的指令信号产生地址信号和操作类型信号，并把地址信号输出至多路选通器，把操作类型信号输出至读写单元；读写单元，根据所述操作类型信号，产生操作信号，并输出至多路选通器，所述操作信号为写信号、读信号和逻辑运算信号；将查询信息数据输出至多路选通器；以及返回忆阻器件交叉阵列输出至多路选通器的与操作结果；多路选通器，用于根据所述地址信号，将所述操作信号输出至忆阻器件交叉阵列的对应端口，将所述查询信息数据写入忆阻器件交叉阵列。6.如权利要求2所述的数据搜索系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：康晋锋，黄鹏，刘晓彦，刘力锋，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11