基于SRAM的通用存算一体架构平台在物联网中的应用

最近,存算一体(IMC)架构引起了广泛关注,并被认为有望成为突破冯诺依曼瓶颈的新型计算机架构,特别是在数据密集型(data-intensive)计算中能够带来显著的性能和功耗优势。其中,基于SRAM的IMC架构方案也被大量研究与应用。该文在一款基于SRAM的通用存算一体架构平台——DM-IMCA的基础上,探索IMC架构在物联网领域中的应用价值。具体来说,该文选取了物联网中包括信息安全、二值神经网络和图像处理在内的多个轻量级数据密集型应用,对算法进行分析或拆分,并将关键算法映射到DM-IMCA中的SRAM中,以达到加速应用计算的目的。实验结果显示,与基于传统冯诺依曼架构的基准系统相比,利用DM-IMCA来实现物联网中的轻量级计算密集型应用,可获得高达24倍的计算加速比。     

存内计算芯片研究进展及应用

随着数据快速增长,冯诺依曼架构内存墙成为计算性能进一步提升的关键瓶颈。新型存算一体架构(包括存内计算(IMC)架构与近存计算(NMC)架构),有望打破冯诺依曼架构瓶颈,大幅提高算力和能效。该文介绍了存算一体芯片的发展历程、研究现状以及基于各类存储器介质(如传统存储器DRAM, SRAM和Flash和新型非易失性存储器ReRAM, PCM, MRAM, FeFET等)的存内计算基本原理、优势与面临的问题。然后,以知存科技WTM2101量产芯片为例,重点介绍了存算一体芯片的电路结构与应用现状。最后,分析了存算一体芯片未来的发展前景与面临的挑战。     

基于SRAM的感存算一体化技术综述

基于SRAM(静态随机存取)存储器的感存算一体化芯片架构将传感、存储和计算功能结合,通过使存储单元具备计算能力,避免了计算过程中数据的搬移,解决了冯诺依曼架构所面临的“存储墙”的问题。该结构与传感器部分结合,可以实现超高速、超低功耗的运算能力。SRAM存储器相较于其他存储器在速度方面具有较大优势,主要体现在该架构能够实现较高的能效比,在精度增强后可以保证较高精度,适用于低功耗高性能要求下的大算力场景设计。该文调研了近几年来关于感存算一体化的研究,介绍了传统感知系统和持续感知系统及感算共融系统,并介绍了基于SRAM存储器的感存算一体芯片最常见的几种计算单元结构,在电压域、电荷域和数字域考察了基于SRAM的感存算一体的研究发展,进行分析对比其优劣势,结合调研分析讨论了该领域的未来发展方向。     

基于静态随机存取存储器的存内计算研究进展

随着“算力时代”到来,大规模数据需要在存储器和处理器之间往返,然而传统冯·诺依曼架构中计算与存储分离,无法满足频繁访问的需求。存内计算(CIM)技术的诞生突破了冯·诺依曼瓶颈,打破了传统计算架构中的“存储墙”,因此对于“算力时代”具有革命性意义。由于静态随机存取存储器(SRAM)读取数据的速度快且与先进逻辑工艺具有较好的兼容性,因此基于SRAM的存内计算技术受到国内外学者的关注。该文主要概述了基于SRAM的存内计算技术在机器学习、编码、加解密算法等方面的应用;回顾了实现运算功能的各种电路结构,比较了各类以模数转换器(ADC)为核心的量化技术;之后分析了现有存内计算架构面临的挑战并且给出了现有的解决策略,最后从不同方面展望存内计算技术。     

面向自旋存内计算架构的图算法优化设计

图计算广泛应用于社交网络分析、推荐系统等诸多关键领域,然而,传统的大规模图计算系统面临冯诺依曼架构下访存带来的性能瓶颈。新型存内计算架构成为加速大规模图计算非常有前景的方案,尤其是非易失自旋磁存储器(MRAM)具备超高耐擦写性和超快写入等优点,可使图计算的存内实现更为高效。实现这种潜力的关键挑战之一是如何优化存内计算架构下的图算法设计。该文的前期工作表明,三角形计数算法和图连通分量计算算法可以通过按位运算实现,从而高效地部署在自旋存内处理核中加速。该文探索了更多图算法的优化实现,例如单源最短路径、K-core、链路预测,并提出了面向新型存内计算架构的图算法优化设计模型。该研究对于突破冯诺依曼架构下大规模图计算的内存访问瓶颈具有关键意义。     

基于忆阻器的感存算一体技术综述

忆阻器的低功耗、高响应、纳米级、非易失性等特性,在实现非冯·诺依曼计算架构中展现出巨大潜力.基于忆阻器的高密度横梁阵列可实现数据存储及并行计算一体的逻辑电路和类脑计算电路.此外,纳米传感器与忆阻器进一步集成,采集的信号直接送往忆阻器阵列进行运算和存储,感知、存储与计算一体化的芯片技术成为新的研究热点.该文对基于忆阻器的存算一体技术、感存算一体技术的研究现状进行综述,并给出研究前景展望.     

基于忆阻器的感存算一体技术综述

忆阻器的低功耗、高响应、纳米级、非易失性等特性,在实现非冯·诺依曼计算架构中展现出巨大潜力。基于忆阻器的高密度横梁阵列可实现数据存储及并行计算一体的逻辑电路和类脑计算电路。此外,纳米传感器与忆阻器进一步集成,采集的信号直接送往忆阻器阵列进行运算和存储,感知、存储与计算一体化的芯片技术成为新的研究热点。该文对基于忆阻器的存算一体技术、感存算一体技术的研究现状进行综述,并给出研究前景展望。     

人工神经形态器件发展现状与展望

随着信息化时代的发展,大数据、物联网、云计算、5G通信、人工智能等技术的应用对计算速度和计算能效提出了更高的要求.传统的冯·诺依曼计算架构因存算分离引发"存储墙"和"功耗墙"问题而不再满足智能大数据应用场景快、准、智的响应需求.综述了人工神经形态器件与电路的国内外发展概况,主要包括两种技术路线,一种是基于传统成熟CMO...     

基于铁电晶体管的存储与存算一体电路

近年来,物联网和人工智能等技术的发展对片上存储与智能计算的能效、密度以及性能提出了更高的要求。面对传统CMOS处理器的能效与密度瓶颈,以及传统冯·诺伊曼架构的“存储墙”瓶颈,以铁电晶体管 (FeFET)为代表的新型非易失存储器 (NVM)提供了新的机遇。FeFET具有非易失、高能效、高开关比等特点,非常适合低功耗、高密度场景下的存储与存算一体 (CiM)应用,为数据密集型应用在边缘端的部署提供支持。该文回顾了FeFET的发展历程、结构、特性以及建模相关的工作,概述了FeFET存储器在电路结构和访存机制上的探索与优化。进一步地,该文还探讨了FeFET CiM在非易失计算、存内逻辑计算、矩阵向量乘法以及内容可寻址存储器上的应用。最后,该文从不同方面分析并展望了基于FeFET的存储与CiM电路的前景与挑战。     

基于RRAM双交叉阵列结构的三值存内逻辑电路设计

在RRAM交叉阵列结构中实现逻辑运算可以较好地解决传统冯诺依曼架构中的存储墙问题.三值逻辑相比于传统的二值逻辑,具有更少的逻辑操作数目和更快的运算速度.文中提出了一种基于RRAM双交叉阵列结构的三值存内逻辑电路设计,其中三值逻辑电路的输入与输出均通过多值RRAM的阻值表示.该结构支持两种三值逻辑门和一种二值逻辑门以提升...     

Application of model of mixture of probabilistic distributions for definition of the signals of radiophysical probing

The article describes a model representation of radar probing data in form of a mixture of background and target samples, which is the sum of two random variables with very different parameters. For model development we research the behavior of the central moments of the distribution mix without assuming the distribution law form. An example it is described the detection of the signal at the output of compression system of chirp ionosonde.     

浅析IP网服务质量(QoS)

解决IP网QoS问题是目前通信领域的研究热点之一.虽然研究已经取得了一定的进展,但人们对于IP 网QoS本身的含义及相关的问题还有着不同的理解.本文将从IP网QoS的定义入手讨论相关的一些问题以及解决IP网QoS问题所做的各种努力.     

Interpretation of responses of visual cells of limulus

Assuming that visual responses are due to the action of particles on the membrane of the visual cells, the stochastic variability of the response should be a function of the number of particles producing it. Quantitative predictions can be made with the aid of a model proposed in previous articles. It is found that responses produced in visual cells of Limulus by absorption of a single photon have the stochastic properties which would be expected if the response to one photon were brought about by 25 particles. It is concluded from this that the processes leading to visual responses produce multiplication of particles. The effects of temperature and of metabolic poisons suggest that these processes are of chemical nature.     

NTRUsign式计算量分析

介绍了NTRUsign签名算法的密钥生成过程,其在实现的过程中需要进行上百位的大数运算问题,这些数字远远超出了普通电脑存贮范围。而要进行大数运算,就得用数组存贮,进行模拟运算,这就大大增加了运算量。文中分析了这个算法实现过程中的运算量,分析结果说明NTRUsign的运算量过大,以致实际并非一个实用算法。     

部分偏振光的表示方法

随着光纤通信和光纤传感的快速发展,人们时光的偏振态提出了越来越高的要求.光是一种横波,其偏振态大致分为:完全偏振光、部分偏振光和自然光.文中介绍了完全偏振光的几种表示方法,给出了几种部分偏振光的描述方法.并阐述了它们之间的差异与联系.     

Definition of function of squares amount of angular part of film element

By means of exact conformal mapping method we have defined character of dependence of squares amounts of angular part of film element on angled part dimension. We propose relations, approximating obtained dependence. Calculation results and experimental researches of large-scale models are represented.     

Temperature dependence of index of refraction of polymericwaveguides

The temperature dependence of refractive index of polymer films was determined for a number of slab waveguides by a grating coupling method. This dependence was examined as a function of parameters such as molecular weight and glass transition temperature of the polymer. Temperature-induced changes in N_TE-N_TM , N being the effective index, were studied systematically for different slab waveguide compositions. It is shown that with proper device design and choice of polymeric materials, thermal effects can be reduced     

Differential method of analysis of luminescence spectra of semiconductors

A method for analyzing the luminescence spectra of semiconductors is suggested. The method is based on differentiation of the spectra. The potentialities of the method are demonstrated for luminescence in the region of the fundamental absorption edge of Si and SiGe alloy single crystals. The method is superior in accuracy to previously known luminescence methods of determining the band gap of indirect-gap semiconductors and practically insensitive to different conditions of outputting radiation from the sample.     

“计算机组成原理”设计性实践教学模式研究

本文阐述了"计算机组成原理"设计性实验教学的重要性,对设计性实验教学的目的和基本特征进行了归纳,对"计算机组成原理"设计性实验教学的现状进行了调查,对存在的问题进行了较深入的分析;在此基础上.对组成原理设计性实验的教学模式进行了研究,对设计性实验的体系进行了初步设计,并对"计算机组成原理"设计性实验的实施方法进行了探讨.