一种可变电阻阵列构成方法及基于其实现的模拟矩阵计算电路技术

本发明专利技术提供一种可变电阻阵列构成方法及基于其实现的模拟矩阵计算电路，属于半导体、模拟计算和集成电路领域。本发明专利技术矩阵的每一个行向量映射为一个可变电阻阵列中两行器件的电导之差，对应的两行器件连接到一个运算放大器(OA)的正、负输入端。电路中每个OA的正、负输入端各连接一个补偿电阻，使连接两个输入端的电阻器件的电导值之和相等。本发明专利技术实现了矩阵求逆、特征向量、矩阵伪逆的高效模拟计算，降低了含负元素矩阵运算的延时和硬件开销，同时能够有效地克服阵列线阻和器件差异的影响，在信号处理、无线通信、机器学习等领域具有广泛的应用前景。应用前景。应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种可变电阻阵列构成方法及基于其实现的模拟矩阵计算电路


[0001]本专利技术提供基于可变电阻阵列的模拟矩阵计算电路，用于计算矩阵求逆、特征向量及伪逆(包括左逆和右逆)问题，具体涉及基于可变电阻器件(如阻变存储器、相变存储器、磁存储器、铁电存储器等)的模拟计算电路设计，包括它的工作原理与参数设计方法，属于半导体(semiconductor)、模拟计算(analog computing)和集成电路(integrated circuit)领域。

技术介绍

[0002]矩阵运算存在于几乎所有科学与工程领域，如科学计算、机器学习、无线通信等。在传统的数字计算中，矩阵运算一般具有比较高的计算复杂度，尤其是矩阵方程求解更为复杂，如矩阵求逆、特征向量、伪逆计算，它们的时间复杂度一般为O(n3)(n为矩阵尺寸)。在大数据时代，计算任务中矩阵运算的规模急剧增大，对计算系统提出强烈的算力需求。基于可变电阻阵列的模拟计算技术有望为一些基本的矩阵运算提供高效的解决方案。一方面，由于可变电阻阵列的空间并行架构，利用阵列电路中的物理定律开展模拟计算具有高度的计算并行性；另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟矩阵计算的可变电阻阵列构成方法，其特征在于，矩阵的每一个行向量或列向量映射为可变电阻阵列中两行或两列可变电阻器件的电导之差，对应的两行或两列可变电阻器件连接到一个运算放大器OA的正、负输入端，每个OA的正、负输入端各连接一个补偿电阻，使连接两个输入端的可变电阻器件的电导值之和相等。2.如权利要求1所述的可变电阻阵列构成方法，其特征在于，所述可变电阻器件为阻变存储器、相变存储器、磁存储器或铁电存储器。3.一种模拟计算矩阵求逆电路，其特征在于，矩阵的每个行向量表示为两个非负实数行向量的差，这两个行向量分别映射为权利要求1所述的可变电阻阵列中两行可变电阻器件的电导值，可变电阻阵列中的两行线分别连接到一个运算放大器OA的正、负输入端，连接所有OA正、负输入端的可变电阻器件的电导值构成两个非负矩阵，每个OA的输出端一一对应地反馈连接到可变电阻阵列的列线上；补偿电阻为一列可变电阻器件，补偿电阻的一端连接OA的正或者负输入端，另一端接地，其电导值通过预先计算两个非负矩阵的行加和得到；电路工作时，可变电阻阵列的行线上施加一组电压表示输入向量，OA的输出电压表示矩阵求逆的计算结果，即逆矩阵与输入向量相乘的结果。4.一种模拟计算特征向量电路，其特征在于，矩阵的每个行向量表示为两个非负实数行向量的差，两个行向量分别映射为如权利要求1所述的可变电阻阵列中两行器件的电导值，对应的可变电阻阵列中的两条行线分别连接到一个OA的正、负输入端，连接所有OA正、负输入端的可变电阻器件的电导值构成两个非负矩阵，在每个OA的输出端到负输入端连接有一个映射特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙仲，罗宇标，黄如，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：