一种基于自旋磁存储器的数据运算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自旋磁存储器的数据运算方法，首先通过该存算一体装置可以在由自旋磁存储器组成的自旋存算阵列模块中直接进行数据的计算，减少了数据在存储器和运算器之间的传输，在降低系统功耗的同时，可以提高系统的运算速度，进而提高了计算体系的性能，另外，本发明专利技术中行列译码器单元对自旋磁存储器进行单个选通或多行选通，能进一步提高计算速度，进而提高装置整体的实用性。

A Data Operation Method Based on Spin Magnetic Memory

The invention discloses a data operation method based on spin magnetic memory. Firstly, the data calculation can be directly carried out in the spin storage and calculation array module composed of spin magnetic memory through the storage and calculation integrated device, which reduces the data transmission between the memory and the calculator, reduces the power consumption of the system, improves the operation speed of the system, and further improves the calculation. In addition, the row and column decoder unit in the present invention carries out single or multi-pass selection on the spin magnetic memory, which can further improve the calculation speed and the overall practicability of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种基于自旋磁存储器的数据运算方法
本专利技术涉及自旋电子
，更具体的说是涉及一种基于自旋磁存储器的数据运算方法。
技术介绍
随着大数据、物联网与人工智能等应用的蓬勃发展，产生了海量非结构化数据，伴生了对这些数据高效能处理需求的急剧增长。在当前的基于传统的冯诺依曼计算体系架构中，计算器和存储器是分离的，通过数据总线进行数据传输，但是，随着大数据应用的兴起，海量数据的传输与处理使得传统冯诺依曼计算体系结构面临带宽与功耗的双重挑战，分别称为存储墙与功耗墙问题。为了解决这两个难题，近年来，受到人脑中突触能同时进行记忆和计算的启发，计算机架构中的存算一体(Processing-In-Memory,PIM)技术开始得到人们的广泛研究。目前大部分研究工作仍然基于传统易失性存储技术，如DRAM和SRAM等。但是，一方面，易失性存储器由于其数据不能在断电情况下保存，仍然需要在内存与外部非易失性存储器(如磁盘、固态硬盘等)之间进行频繁的数据迁移，因此冯诺依曼瓶颈并没有完全消除。另一方面，传统内存技术本身不具备计算能力，需要额外集成逻辑计算单元，因此制造成本较高，处理能力较弱。此外，传统存储器的存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自旋存算阵列模块，其特征在于，包括：N个自旋存算单元，单个所述自旋存算单元包括至少一个自旋磁存储器和至少一个晶体管；所述自旋磁存储器包括MRAM存储器；所述自旋存算单元呈阵列分布，每列的所述自旋存算单元由至少一条位线、至少一条源极线和N条字线控制，其中晶体管的源极与所述自旋磁存储器相连，所述自旋存储器与源极线相连，所述晶体管的栅极与字线相连，所述晶体管的漏极与所述位线相连。

【技术特征摘要】
1.一种自旋存算阵列模块，其特征在于，包括：N个自旋存算单元，单个所述自旋存算单元包括至少一个自旋磁存储器和至少一个晶体管；所述自旋磁存储器包括MRAM存储器；所述自旋存算单元呈阵列分布，每列的所述自旋存算单元由至少一条位线、至少一条源极线和N条字线控制，其中晶体管的源极与所述自旋磁存储器相连，所述自旋存储器与源极线相连，所述晶体管的栅极与字线相连，所述晶体管的漏极与所述位线相连。2.基于权利要求1中所述的自旋存算阵列模块的一种存算一体装置，其特征在于，包括辅助模块和自旋存算阵列模块，所述辅助模块包括计算辅助单元；所述计算辅助单元位于所述自旋存算阵列模块每一列的末端，包括两条平行的电压控制线，并分别与所述自旋存算阵列模块一列的位线和源极线相连；所述计算辅助单元还包括N+1条平行的计算控制线，所述计算控制线与所述电压控制线垂直交叉分布；每条所述计算控制线还连接一个储存电容，分别为C0-CN，均与所述自旋存算单元的源极线相连并接地，用于保存临时数据；每条所述计算控制线还连接一个控制开关，所述控制开关分别为SM0-SMN，并分别设置于所述储存电容与电压源VDD之间，用于控制待处理数据的引入；每两条所述计算控制线之间设置控制开关，分别为SD1-SDN，用于控制相邻计算控制线之间的分压；所述计算辅助单元还包括总开关S0，设置于所述自旋存算单元的位线与所述计算辅助单元之间，用于控制计算辅助单元的开启或关闭。3.根据权利要求2所述的一种存算一体装置，其特征在于，还包括：控制模块；所述自旋存算阵列模块与所述控制模块和所述辅助模块相连，所述控制模块与所述辅助模块相连；所述自旋存算阵列模块用于数据的存储与计算；所述控制模块用于提供完成数据存储与计算所需要的指令；所述辅助模块用于提供相应的输入输出接口和计算所需要的外部电路，辅助所述自旋存算阵列模块进行数据的存储与计算。4.根据权利要求3所述的一种存算一体装置，其特征在于，所述控制模块包括信号控制单元、写入控制单元、计算控制单元和读出控制单元；所述信号控制单元，用于接收外部控制器提供的使能信号、地址信号和时钟控制信号，判断使能信号的类型，若使能信号为高电平信号，则结束控制；若使能信号为低电平信号，则通过一串行时钟数据线接收外部控制器发送的时钟控制信号，通过地址总线接收外部控制器发送的地址信号；所述计算控制单元与计算辅助单元相连，响应于控制命令中的计算指令，基于地址信号控制自旋存算阵列模块对待处理数据进行计算，产生计算结果；所述写入控制单元，响应于控制命令中的写入指令，基于地址信号控制自旋存算阵列模块对待处理数据进行数据的写入或擦除；所述读出控制单元，响应于控制命令中的读取指令，基于地址信号对自旋存算阵列模块中的数据进行读取，得到读取数据。5.根据权利要求4所述的一种存算一体装置，其特征在于，所述辅助模块还包括行列译码器单元、寄存器单元和接口单元，且均与所述自旋存算阵列模块相连；所述行列译码器单元与所述信号控制单元连接，用于根据接收到的地址信号，选择相应的自旋存储阵列中的存储单元；所述寄存器单元，与所述接口单元相连，用于寄存接收到的数据并通过接口进行输出；所述接口单元，用于作为数据完成输入和输出的接口。6.基于权利要求1所述的自...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘彪，康旺，赵巍胜，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11