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.     

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。     

基于忆阻器的1T1M可重构阵列结构

忆阻器(Memristor)或者阻变存储器(ReRAM)是一种具有存储和计算功能的新型非易失性存储器(NVM),可以用作存算一体(PIM)的非冯·诺依曼计算机体系架构的基础器件。针对可重构阵列处理器数据计算速度和存储速度不匹配的问题,该文采用电压阈值自适应忆阻器(VTEAM)模型,经过凌力尔特通用模拟电路仿真器(LTSPICE)仿真验证,可以实现布尔逻辑完备集。在此基础上,设计了一种1T1M忆阻器交叉阵列,具有结构简单、可重构性和高并行性的特点,利用蒙特卡罗(MC)法进行容差分析,计算精度达到0.998。该阵列与现有的先进阵列相比,能有效提升芯片的性能,降低处理延迟与能耗,可以与可重构阵列处理器结合以应对“存储墙”问题。     

存算一体技术产业发展研究

基于存算一体技术产业发展实际情况,结合人工智能算力快速发展的背景,从基础硬件、计算架构、技术挑战等维度分析存算一体技术发展现状和趋势,研究存算一体产业结构、主要应用、产业发展面临的机遇和挑战,最后根据我国算力技术产业发展实际情况,提出存算一体发展策略。     

基于互补式忆阻器的多路复用器设计与实现

针对现有忆阻器逻辑设计方法所需忆阻器数量较大和操作步骤较多的问题,提出一种基于互补式忆阻器(complementary resistive switches,CRS)的灵活配置同行忆阻器的逻辑设计方法.通过对施加于CRS的高电压设置电压约束,更快速地实现布尔逻辑,并利用该方法实现了四种基本逻辑门,分别是与逻辑(AND)...     

基于忆阻器的乘法器电路设计

忆阻器作为一种非易失性的新型电路元件,在数字逻辑电路中具有良好的应用前景。目前,基于忆阻器的逻辑电路主要涉及全加器、乘法器以及异或(XOR)和同或(XNOR)门等研究,其中对于忆阻乘法器的研究仍比较少。该文采用两种不同方式来设计基于忆阻器的2位二进制乘法器电路。一种是利用改进的“异或”及“与”多功能逻辑模块,设计了一个2位二进制乘法器电路,另一种是结合新型的比例逻辑,即由一个忆阻器和一个NMOS管构成的单元门电路设计了一个2位二进制乘法器。对于所设计的两种乘法器进行了比较,并通过LTSPICS仿真进行验证。该文所设计的乘法器仅使用了2个N型金属-氧化物-半导体(NMOS)以及18个忆阻器(另一种为6个NMOS和28个忆阻器),相比于过去的忆阻乘法器,减少了大量晶体管的使用。     

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。     

基于忆阻器的自动增益控制电路设计

忆阻器被认为是除了电阻、电容、电感之外的第四个基本电路元件,它是一种非线性二端无源器件,具有“记忆”功能.忆阻器在众多领域中具有巨大的应用潜力,有望推动整个电路理论的变革.介绍了一种改进的忆阻器SPICE模型,在此基础上,设计了一种基于忆阻器的自动增益控制电路.通过SPICE对电路进行仿真,证明该设计是可行的,完全实现了增益的自动控制.     

基于云计算技术的计算机网络安全存储技术

文中以云计算技术为基础,对计算机网络安全储存技术进行了分析,包括计算机网络储存中的主要安全隐患、基于云计算的计算机网络安全储存技术及其强化策略。希望可以为云计算技术的合理应用与计算机网络信息储存的安全性提供一定参考。     

基于云计算技术的计算机网络安全存储技术探讨

随着互联网技术的快速发展,为社会各领域带来了巨大的变革,由于网络中存储有海量数据,因此如何保证网络数据安全是当前我们需要重点关注的问题.在大数据背景下,云计算技术得到了广泛应用,尤其是在计算机网络安全存储领域,可以实现各项数据信息安全的目标,减少为用户带来的损失.本文对云计算技术进行概述,并探讨了云计算技术在计算机网络...     

基于云计算技术的计算机网络安全存储技术分析

云计算技术是一种较为先进的数据处理技术。在具体应用过程中,云计算技术涉及拓宽存储服务,具有成本投入低、效率高等特点。近年来,计算机网络安全存储技术受信息泄露、破坏、非法使用与网络攻击等因素的影响,难以满足人们正常的生产生活需求。应用云计算技术,借助数据备份技术、数据加密技术、密钥管理技术等,可以确保数据信息的安全存储,提高其安全性。基于此,文中重点探究了云计算技术在计算机网络安全存储过程中的应用,旨在加强两者的有效结合。     

忆阻元件的研究进展

忆阻元件是一种联系电荷和磁链之间关系的新的无源电路元件,可以称其为第四类基本电路元件。本文首先介绍了忆阻元件的概念、基本模型及其数学表示方法,然后介绍了目前国内外的研究现状。国内研究主要集中于忆阻元件的数学模性、特性及与其它元件组成的简单电路的性能;国外的研究主要集中于忆阻元件在各方面的潜在应用以及由忆阻概念进一步推测忆容和忆感元件及其系统。     

基于云计算的分布式存储安全保护技术研究

文章通过对云计算环境下安全隐患的威胁和云计算分布式存储安全保护技术研究现状进行分析,进行对云计算中分布式存储数据安全保护技术的3个安全协议方案的设计研究,以期在云计算下分布式存储安全保护技术的设计研究中不断进行完善并做出贡献。     

云计算平台中存储技术分析与研究

存储技术在云计算时代得到了革新性发展,本文对现阶段云平台中主要使用的分布式存储及NoSQL数据库进行研究和分析,为行业内存储系统技术选型提供参考和依据.     

一体化光电融合计算发展与挑战

近年来,军事作战领域在陆、海、空、天、电“五维一体”全方位、跨域协同、信息共享的联合作战样式的实现上付出了巨大的努力。在多功能综合一体化技术中,包括雷达、通信、电子战、导航、敌我识别等多种设备面临着共享射频资源和数据处理资源的问题。海量的数据处理要求计算平台具有超高计算速度和超高能效的特点,而传统的电子计算平台受到“存储墙”、集成电路的时钟频率、带宽、时延等影响,计算速度和能效提升受到很大限制。光子平台具有高速、大带宽、低串扰等特性,再结合电子手段灵活性和易调控的优势,构造光电融合的计算可以有效提升计算速度和能效。为了更好的将光电融合计算应用在多功能综合一体化技术中,本文对光电融合计算的研究现状进行梳理,按照目前的四种典型平台展开讨论,包括片上集成相干平台、片上集成非相干平台、基于光纤系统的光电融合计算、空间光学衍射平台,并在计算大规模化、非线性光学计算实现、光电高效融合三个未来的重要发展趋势进行阐述和展望。     

基于SBB 2.0扩展的计算存储融合系统

对SBB 2.0规范进行了扩展,通过增加PCIe信号提出了一种小型化的计算存储融合系统。相比于SBB 2.0,该系统融合了计算和存储两种应用,具有集成度高、功能丰富、扩展性强、兼容性好、配置灵活等诸多特性,不失为一种小型化的计算存储通用系统。