[發(fā)明專利]具有內(nèi)容可尋址的超導(dǎo)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780025145.9
• 申請(qǐng)日: 2017-04-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109074844A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·R·里奧赫;B·R·科尼格斯伯格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微軟技術(shù)許可有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G11C15/02
• 分類號(hào): G11C15/02;G11C15/04;G11C15/06;G11C11/44
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

提供了一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)，該存儲(chǔ)器系統(tǒng)包括具有內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件陣列的內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器，該內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件陣列包括多行內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件以及多列內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件。內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)進(jìn)一步包括第一超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)以及第二超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)，其中到內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)的輸入位被與以下相比較(1)以生成輸出信號(hào)：第一SQUID的第一狀態(tài)，以及(2)第二SQUID的第二狀態(tài)。該存儲(chǔ)器系統(tǒng)進(jìn)一步包括約瑟夫森磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(JMRAM)，其被耦合到內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器。

背景技術(shù)

用于電子設(shè)備(諸如數(shù)字處理器)中的基于半導(dǎo)體的集成電路包括基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)(CMOS)的數(shù)字電路。然而，CMOS技術(shù)在設(shè)備尺寸方面正在達(dá)到其極限。此外，基于CMOS技術(shù)，數(shù)字電路在高時(shí)鐘速度下的功耗已經(jīng)逐漸成為高性能數(shù)字電路和系統(tǒng)中的限制因素。

作為示例，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器正消耗越來(lái)越大量的電力。即使當(dāng)CMOS電路未活動(dòng)時(shí)，功率消耗部分地是來(lái)自能量耗散的能量損耗的結(jié)果。這是因?yàn)椋词惯@些電路是不活動(dòng)的并且不消耗任何動(dòng)態(tài)功率，但是由于需要保持CMOS晶體管的狀態(tài)，它們?nèi)匀幌墓β省４送猓捎贑MOS電路使用DC電壓供電，因此即使當(dāng)CMOS電路不活動(dòng)時(shí)，也存在一定的電流泄漏量。因此，即使這些電路沒(méi)有處理信息，不僅因?yàn)樾枰S持CMOS晶體管的狀態(tài)，而且也因?yàn)殡娏餍孤兜慕Y(jié)果，因此一定量的功率被浪費(fèi)。

一種基于CMOS技術(shù)的使用處理器和相關(guān)組件的備選方法是使用基于超導(dǎo)邏輯的設(shè)備(包括內(nèi)容可尋址的超導(dǎo)存儲(chǔ)器)。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)示例中，本公開(kāi)涉及一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)包括具有內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件陣列的內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器，該內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件陣列包括多行內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件以及多列內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件。內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件進(jìn)一步包括第一超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)以及第二超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)，其中到內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件中的每一個(gè)的輸入位被與以下比較以生成輸出信號(hào)：(1)第一SQUID的第一狀態(tài)，以及(2)第二SQUID的第二狀態(tài)。

另一方面，本公開(kāi)涉及一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其包括內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器以及約瑟夫森磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(JMRAM)。內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器可以包括內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件陣列。內(nèi)容可尋址元件中的每一個(gè)可以進(jìn)一步包括第一超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)以及第二超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)，其中到內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件中每一個(gè)的輸入位被與以下比較以生成輸出信號(hào)：(1)第一SQUID的第一狀態(tài)，以及(2)第二SQUID的第二狀態(tài)。JMRAM可以被耦合到內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器，并且JMRAM可以包括多個(gè)字線，其中輸出信號(hào)可以被配置為激活多個(gè)字線中的一個(gè)，而不需要解碼。

又一方面，本公開(kāi)涉及一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其包括內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器系統(tǒng)以及約瑟夫森磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(JMRAM)。內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器可以包括多行內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件以及多列內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件。其中多行內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器元件中的每一行可以與相應(yīng)的內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器條目中的存儲(chǔ)位相對(duì)應(yīng)，其中針對(duì)輸入地址的行命中與以下相關(guān)：輸入地址的輸入位中的每一位與相應(yīng)的內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器條目的存儲(chǔ)位中的每一位之間的匹配，其中行命中信號(hào)可以基于行命中被生成。JMRAM可以被耦合到內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器，并且JMRAM可以包括多個(gè)字線，其中行命中信號(hào)可以被配置為激活多個(gè)字線中的一個(gè)而不需要解碼。

提供本發(fā)明內(nèi)容是為了以簡(jiǎn)化形式介紹一系列概念，這些概念將在下面的具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述。本發(fā)明內(nèi)容不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)的技術(shù)方案的范圍。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明以示例方式示出，并且不受附圖的限制，在附圖中相似的標(biāo)號(hào)表示相似的元件。附圖中的元件是為了簡(jiǎn)單和清楚而被示出，并且不一定按比例繪制。

圖1示出了根據(jù)一個(gè)示例的約瑟夫森磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(JMRAM)單元；