【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种基于可变电阻阵列的模拟计算电路，用于求解标准线性规划问题，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
1、线性规划问题广泛应用于各种科学和工程领域，例如控制理论、图像处理、模型控制等。在传统数字计算中，线性规划问题的求解往往需要采用数值迭代的方式，一般具有比较高的计算复杂度，计算过程产生大量时间和空间成本。在物联网和人工智能不断发展的当下，边缘计算、物联网设备等新应用场景对线性规划问题的求解提出了更高延时、能耗、面积要求。在计算资源受限的条件下，基于可变电阻阵列的模拟计算技术有望为线性规划问题的求解提供高效、快速的解决方案。投影神经网络的原理将神经网络引入线性规划问题求解方法，而基于可变电阻阵列的模拟矩阵计算电路可以很好地映射投影神经网络的结构。通过利用运算放大器opa等外围电路构建模...
【技术保护点】
1.一种求解线性规划问题的模拟计算电路，对于线性规划问题的n×m(m>n)的约束矩阵A，A为非负矩阵，n×1的约束向量b，m×1的目标函数向量c，其特征在于，该电路包括m个模拟神经元、矩阵向量乘法模块和矩阵右逆模块；所述模拟神经元包括两个模拟减法器和一个模拟缓冲器，所述矩阵向量乘法模块为n×m个可变电阻器件组成的n行m列的可变电阻阵列，所述矩阵右逆模块包括(2n+1)×m个可变电阻器件组成的阵列和n个运算放大器OPA；所述矩阵右逆模块的m个输出通过m个模拟缓冲器依次连接到m个模拟神经元的输入，m个模拟神经元的输出依次连接到矩阵向量乘法模块的m个输入，矩阵向量乘法...
【技术特征摘要】
1.一种求解线性规划问题的模拟计算电路，对于线性规划问题的n×m(m>n)的约束矩阵a，a为非负矩阵，n×1的约束向量b，m×1的目标函数向量c，其特征在于，该电路包括m个模拟神经元、矩阵向量乘法模块和矩阵右逆模块；所述模拟神经元包括两个模拟减法器和一个模拟缓冲器，所述矩阵向量乘法模块为n×m个可变电阻器件组成的n行m列的可变电阻阵列，所述矩阵右逆模块包括(2n+1)×m个可变电阻器件组成的阵列和n个运算放大器opa；所述矩阵右逆模块的m个输出通过m个模拟缓冲器依次连接到m个模拟神经元的输入，m个模拟神经元的输出依次连接到矩阵向量乘法模块的m个输入，矩阵向量乘法模块的n个输出依次连接到矩阵右逆模块的n个输入；通过将约束矩阵a映射为矩阵向量乘法模块和矩阵右逆模块中的可变电阻阵列的电导值，将约束向量b映射为矩阵右逆模块的输入电压向量，将目标函数向量c映射为模拟神经元的输入电压向量，读取模拟神经元中的模拟缓冲器输出电压向量y+即为线性规划问题的最优解向量。
2.如权利要求1所述的求解线性规划问题的模拟计算电路，其特征在于，所述模拟神经元中，对于第一个模拟减法器，包括运算放大器opa1，所述矩阵右逆模块的输出电压、取反的目标函数电压向量-c和所述模拟缓冲器的输出电压通过输入电阻连接到opa1的正输入端，同时连接一个接地的单位电阻；opa1的负输入端和输出端连接一个单位电阻和一个电容用于反馈，同时连接一个3倍电导值的接地电阻；对于模拟缓冲器，包括运算放大器opa2，所述第一个模拟减法器的输出电压连接到opa2的正输入端，负输入连接opa2的输出端构成反馈，同时，模拟缓冲器的opa2只提供正电源供电，负电源接地，实现线性规划问题可行解的范围约束，opa2输出电压向量y+即为线性规划问题的最优解向量；对于第二个模拟减法器，包括运算放大器opa3，模拟缓冲器的电压输出通过2倍电导值的输入电阻连接opa3的正输入端，取反的目标函数电压向量-c通过输入电阻也连接到opa3的正输入端，同时连接一个接地的单位电阻；所述第...
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