【技术实现步骤摘要】
本公开属于新型计算，具体涉及一种随机计算电路。
技术介绍
1、随机计算是一种新型计算范式，数值均使用随机比特序列中“0”和“1”的概率表示，每个比特数对计算结果的贡献都相同，运算过程中少量的错误数据不会导致最终结果完全偏离，所以具有优越的容错性。
2、随机计算最关键的环节是随机数的产生，随机数要求稳定、可靠、独立、不可预测。常见的随机数发生器以热噪声、亚稳态、时钟抖动、混沌电路、量子效应等作为随机源。这些随机源产生随机数的概率难以调控，随机数产生质量不佳，且每次只能产生单个随机数。
3、传统的随机计算电路一般包括随机数产生部分和逻辑运算部分。首先，随机数产生随机比特序列之后，将其输入到逻辑运算部分按位进行计算。该过程较为复杂，而且需要额外的逻辑运算部分，这无疑增加了硬件面积和能耗。
4、因此，高质量的随机数产生器以及随机计算电路的改进是当前研究的难点。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种随机计算电路，可以使用单个随机数发生器在一个脉冲周期内产生随机数并完成一次随机计算，很好的解决了现有技术的缺陷。
2、为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
3、一种随机计算电路，包括：
4、脉冲产生单元，用于产生开启激励脉冲信号以及关闭激励脉冲信号；
5、随机数产生单元，用于在开启激励脉冲信号的作用下以概率p1随机开启，之后在关闭激励脉冲信号的作用下以概率1-p2随机关闭，以及用于根
6、后处理单元，用于将不同响应电流与参考电流进行比较，并根据比较结果输出第一信号或第二信号，以及用于根据第一信号或第二信号生成随机比特1或0。
7、优选的，所述随机数产生单元包括易失性阻变器件。
8、优选的，所述后处理单元包括：
9、比较模块，用于将由随机数产生单元输出的不同响应电流与参考电流进行比较，根据比较结果输出第一信号或第二信号；
10、采集模块，用于采集第一信号或第二信号，以生成随机比特1或0。
11、优选的，所述电路还包括计数单元，用于通过控制脉冲产生单元的脉冲周期以控制随机数产生单元进行多次随机乘法计算，以获得特定长度的随机比特流。
12、优选的，所述计数单元包括时钟发生器和计数器。
13、本公开还提供一种基于随机计算电路的乘法运算方法，包括如下步骤：
14、s1：脉冲产生单元产生开启激励脉冲信号以及关闭激励脉冲信号；
15、s2：随机数产生单元在开启激励脉冲信号的作用下以概率p1随机开启，之后在关闭激励脉冲信号的作用下以概率1-p2随机关闭，以及根据随机开启和随机关闭的概率关系进行随机乘法运算并依据运算结果输出不同响应电流；
16、s3：若随机数产生单元未开启，则输出第一响应电流；若随机数产生单元开启后又关闭，则输出第二响应电流；若随机数产生单元开启后未关闭，则输出第三响应电流；
17、s4：将第一响应电流或第二响应电流或第三响应电流与参考电流比较，根据比较结果选择输出随机比特1或0；
18、s5：通过计数单元重复执行步骤s1至步骤s4，以进行多次随机计算，获得特定长度的随机比特流，产生随机数1的概率即为p1*p2。
19、优选的，所述开启激励脉冲信号或关闭激励脉冲信号采用电流激励信号或电压激励信号。
20、优选的，通过调节电压激励信号的脉冲幅值或脉冲宽度或通过调节电流激励信号的脉冲幅值或脉冲宽度，以调控随机数产生单元随机开启和随机关闭的概率。
21、本公开还提出一种电子设备，其特征在于，包括：
22、存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，
23、所述处理器执行所述程序时实现如前任一所述的方法。
24、本公开还提出一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如前任一所述的方法。
25、与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
26、1、本公开使用单个器件的随机开启特性和随机关闭特性，每个脉冲周期器件以一定的概率随机开启并以一定概率随机关闭，随机关闭过程是在随机开启的条件下完成的，利用该条件概率关系完成乘法运算。本公开能够在一个脉冲周期内产生随机数并完成一次随机计算，具有较高的效率；
27、2、单个器件的随机开启概率和随机关闭概率可以通过改变激励信号的脉冲幅值或者脉冲宽度进行调控，随机开启概率和随机关闭概率的调控相互独立，概率调控简单易行。
28、3、由于非易失器件每次产生随机数之前需要将上个周期产生的结果擦除，即需要进行复位操作，显然增加了操作难度。基于此，本专利技术采用易失性器件，在生成随机数之前无需复位操作，从而能够大大降低操作的复杂度，并提高随机数生成速度；
29、4、传统的随机计算电路进行随机计算，首先需要产生若干随机比特流序列，然后使用逻辑计算单元，如加法器、乘法器等对随机比特流按位进行计算。和传统随机计算电路相比，本公开利用随机开启和随机关闭过程的条件概率关系进行乘法运算，省去了逻辑计算单元，节省了电路面积，降低了操作的复杂性；
30、5、本公开使用单个器件完成多次随机计算，避免了因制造工艺的差异导致器件均一性问题带来的误差；
31、6、本公开可以通过计数单元控制脉冲产生单元产生脉冲的周期，进一步改变随机计算的次数，调控比特流的位长，从而间接控制随机计算的精度。一般来说，比特流长度越长，计算精度越高。
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1.一种随机计算电路，包括：
2.根据权利要求1所述的电路，其中，优选的，所述随机数产生单元包括易失性阻变器件。
3.根据权利要求1所述的电路，其中，所述后处理单元包括：
4.根据权利要求1所述的电路，其中，所述电路还包括计数单元，用于通过控制脉冲产生单元的脉冲周期以控制随机数产生单元进行多次随机乘法计算，以获得特定长度的随机比特流。
5.根据权利要求4所述的电路，其中，所述计数单元包括时钟发生器和计数器。
6.一种基于随机计算电路的乘法运算方法，所述随机计算电路包括脉冲产生单元、随机数产生单元、后处理单元和计数单元，所述乘法运算方法包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述开启激励脉冲信号或关闭激励脉冲信号采用电流激励信号或电压激励信号。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，通过调节电压激励信号的脉冲幅值或脉冲宽度或通过调节电流激励信号的脉冲幅值或脉冲宽度，以调控随机数产生单元随机开启和随机关闭的概率。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机
...【技术特征摘要】
1.一种随机计算电路，包括：
2.根据权利要求1所述的电路，其中，优选的，所述随机数产生单元包括易失性阻变器件。
3.根据权利要求1所述的电路，其中，所述后处理单元包括：
4.根据权利要求1所述的电路，其中，所述电路还包括计数单元，用于通过控制脉冲产生单元的脉冲周期以控制随机数产生单元进行多次随机乘法计算，以获得特定长度的随机比特流。
5.根据权利要求4所述的电路，其中，所述计数单元包括时钟发生器和计数器。
6.一种基于随机计算电路的乘法运算方法，所述随机计算电路包括脉冲产生单元、随机数产生单...
【专利技术属性】
技术研发人员：柴正，安岁欢，袁玺惠，周雪，闵泰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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