一种基于忆阻器存储器内处理的混合计算装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于处理器技术领域，具体一种基于忆阻器存储器内处理的混合计算装置。本发明专利技术的混合计算装置包括通用处理核、指令存储器、基于忆阻器的具有存储器内处理的数据存储器、输入设备和输出设备；通用处理核包括基本计算机控制器和基本计算机运算器；指令存储器为一个用于存放程序指令的常规存储器；基于忆阻器的具有存储器内处理的数据存储器为一个能够实现特定逻辑功能的数据存储器；输入输出设备为系统所需的输入和输出设备。本发明专利技术的混合计算装置重新设计了系统数据通路和控制逻辑，可在存储器阵列或存储器阵列附近中处理一些数据，显著减少通过总线传输的数据，从而降低功耗并提高性能。

A hybrid computing device based on memory processing of memristor

【技术实现步骤摘要】
一种基于忆阻器存储器内处理的混合计算装置
本专利技术属于处理器
，具体涉及一种基于忆阻器存储器内处理的高性能低功耗混合计算装置。
技术介绍
在现代计算机系统中，处理大量数据的能力被认为是计算机性能的关键指标，它与中央处理器的计算能力和从存储器获取数据的速度直接相关。然而，由于中央处理器计算能力远高于存储器的数据传输能力，传统冯·诺依曼计算架构在数据密集型应用中有着显著障碍，这种现象被称为存储墙。针对存储墙问题，利用由专用集成电路或协处理器担任的加速器可以起到一定作用，但它们仍具有较大优化空间，具体表现在：协处理器结构复杂，会带来较大的面积代价，且能够带来的功耗降低不够显著；专用集成电路只能实现特定算法，缺乏灵活性。此外，两种方法都无法避免数据在总线上的搬运。存储内处理是一种解决存储墙问题的有效方法，存储内处理允许存储器执行一些简单的算术和逻辑运算，从而在保持灵活性的同时有效减少数据在总线上的搬运，能够降低能耗、提升速度，且不会有很大的面积代价。许多现有的工作试图在存储器中执行全部或大部分计算，但由于存储内处理能够实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于忆阻器存储器内处理的混合计算装置，其特征在于，包括一个通用处理核、一个指令存储器、一个基于忆阻器的具有存储器内处理的数据存储器、输入设备和输出设备；其中，所述通用处理核第一端与输入设备以总线相连；所述通用处理核第二端与指令存储器以总线相连；所述通用处理核第三端与基于忆阻器的具有存储器内处理的数据存储器以总线相连；所述通用处理核第四端与输出设备以总线相连；/n所述基于忆阻器的具有存储器内处理的数据存储器包括存储器控制电路、忆阻存储阵列、存储器内处理电路和可选的近存储计算电路；/n所述忆阻存储阵列为一个基于忆阻器的存储阵列，用于存储数据；所述存储器内处理电路用于对忆阻存储阵列中的数据进...

【技术特征摘要】
1.一种基于忆阻器存储器内处理的混合计算装置，其特征在于，包括一个通用处理核、一个指令存储器、一个基于忆阻器的具有存储器内处理的数据存储器、输入设备和输出设备；其中，所述通用处理核第一端与输入设备以总线相连；所述通用处理核第二端与指令存储器以总线相连；所述通用处理核第三端与基于忆阻器的具有存储器内处理的数据存储器以总线相连；所述通用处理核第四端与输出设备以总线相连；
所述基于忆阻器的具有存储器内处理的数据存储器包括存储器控制电路、忆阻存储阵列、存储器内处理电路和可选的近存储计算电路；
所述忆阻存储阵列为一个基于忆阻器的存储阵列，用于存储数据；所述存储器内处理电路用于对忆阻存储阵列中的数据进行逻辑与、逻辑或、逻辑异或、逻辑与非、逻辑或非和加法运算，以及常规读写操作；所述近存储计算电路用于对忆阻存储阵列中的数据进行减法运算；所述存储器控制电路用于控制忆阻存储阵列、存储器内处理电路和近存储计算电路的工作。


2.如权利要求1所述的混合计算装置，其特征在于，所述通用处理核包括基本计算机控制器和基本计算机运算器；
所述基本计算机控制器用通用处理器核的逻辑控制，从指令存储器中取出指令并按照指令访问对应存储器位置；所述基本计算机运算器用于完成处理器基本运算，参与运算的操作数位于其中的寄存器中；
所述基本计算机控制器从指令存储器中取出程序指令并判断指令为算术逻辑运算、存储器访问指令或存储器内处理指令；若为算术逻辑运算，则基本计算机控制器将指令发往基本计算机运算器，基本计算机运算器完成相应运算；若为存储器访问指令，则基本计算机控制器将...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛晓勇，李飞强，梁成豪，姜婧雯，田丰实，章志元，王陈泽岱，杨何勇，赵晨阳，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31