[發明專利]交叉陣列、圖像處理器及計算設備

有效

• 申請號: 201580079184.8
• 申請日: 2015-08-07
• 公開（公告）號: CN107533862B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 胡苗;約翰·保羅·斯特羅恩;李智勇;斯坦利·威廉姆斯
• 申請（專利權）人: 慧與發展有限責任合伙企業
• 主分類號: G11C13/00
• 分類號: G11C13/00;G11C11/15
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務所 11602
• 代理人: 王其文;吳麗麗

交叉陣列，包括：多個行線；在多個交叉部分處與多個行線交叉的多個列線；以及在多個交叉部分的一部分處耦接在多個行線和多個列線之間的多個接合點。每個接合點包括電阻存儲器元件，并且接合點定位成計算第一矩陣和第二矩陣的矩陣乘法。

技術領域

本公開總體上涉及交叉陣列。

背景技術

憶阻器是可通過施加編程能量例如電壓而被編程為不同的電阻狀態的器件?？稍诟鞣N應用中使用具有憶阻器的存儲器器件的大交叉陣列，包括存儲器、可編程邏輯、信號處理控制系統、模式識別和其他應用。

卷積是對兩個函數的數學運算，其產生一般被視為原始函數之一的修改版本的第三函數。卷積的應用包括圖像處理、概率、統計、計算機信號處理、電氣工程和微分方程。

發明內容

根據本公開的一個方面，本公開提出一種交叉陣列，包括：多個行線；多個列線，在多個交叉部分處與所述多個行線交叉；以及多個接合點，在所述多個交叉部分的一部分處耦接在所述多個行線和所述多個列線之間，其中：每個接合點包括電阻存儲器元件；并且所述接合點定位成計算第一矩陣和第二矩陣的矩陣乘法，其中所述交叉部分中的一些不包括接合點。

根據本公開的另一個方面，本公開提出一種圖像處理器，包括用于計算圖像和核的卷積的交叉陣列。

根據本公開的另一個方面，本公開提出一種計算設備，包括：處理器；圖像處理器；以及卷積引擎，用于：將第一多個編程信號傳送到所述電阻存儲器元件，其中所述第一多個編程信號定義所述第一矩陣內的多個值；將第二多個編程信號傳送到所述電阻存儲器元件，其中所述第二多個編程信號定義待施加到所述電阻存儲器元件的多個值；并且根據來自所述電阻存儲器元件各自的列線的、從所述電阻存儲器元件收集的電流，定義所述第一矩陣和所述第二矩陣的所述矩陣乘法。

附圖說明

下面的詳細描述參考附圖，其中：

圖1是示例性交叉陣列的圖；

圖2是用于計算圖像和核的卷積的示例交叉陣列的圖；

圖3是根據第一矩陣和第二矩陣的維度的在交叉陣列中的接合點的矩陣映射的圖；

圖4是示出編程信號輸入和收集的電流輸出的、具有交叉陣列的示例圖像處理器的圖；以及

圖5是具有圖像處理加速器的示例計算設備的方框圖。

具體實施方式

卷積是對兩個函數的數學運算，其產生一般被視為原始函數之一的修改版本的第三函數。在一些圖像處理技術中使用卷積，包括圖像和核矩陣的卷積。圖像和核可被映射到矩陣，矩陣乘法可對矩陣進行計算。然而，卷積可以是圖像處理技術的最計算密集的部分之一。此外，對于硬件實現，等價矩陣可能太大和太稀疏地被映射。

憶阻器是可用作各種各樣的電子電路中的部件的器件，例如存儲器、開關、射頻電路和邏輯電路和系統。在存儲器結構中，可使用具有憶阻器的存儲器器件的交叉陣列。當用作存儲器器件的基礎時，憶阻器可用于存儲信息的位，1或0?？赏ㄟ^施加通過憶阻器的電刺激例如電壓或電流來改變憶阻器的電阻。通常，可形成能夠在兩個狀態——通道形成導電路徑(“接通”)時的一個狀態和通道形成較不導電的路徑(“斷開”)時的一個狀態——之間切換的至少一個通道。在一些其他情況下，導電路徑代表“斷開”，而較不導電的路徑代表“接通”。

在一些應用中，存儲器交叉陣列可用于執行矩陣計算。例如，來自縱橫的每行的輸入電壓信號由每列中的電阻器件的電導率加權，并被累積為來自每列的電流輸出。理想地，如果電線電阻可被忽略，則從交叉陣列流出的電流I將近似是I^T＝V^TG，其中V是輸入電壓，并且G是電導率矩陣，包括來自交叉陣列中的每個憶阻器的貢獻。憶阻器在交叉陣列的接合點(junction)或交叉點處的使用使得能夠對與G的值對應的、在每個這樣的接合點處的電阻(或電導率)進行編程。輸入電壓值可映射到矩陣。