[發明專利]一種基于自旋磁存儲器的數據運算方法

有效

• 申請號: 201910081772.5
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109859786B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 潘彪;康旺;趙巍勝
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G11C11/16
• 分類號: G11C11/16;G06F7/50;G06F7/52
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.一種存算一體裝置，其特征在于，包括自旋存算陣列模塊和輔助模塊；

所述自旋存算陣列模塊包括：N個自旋存算單元，單個所述自旋存算單元包括至少一個自旋磁存儲器和至少一個晶體管；所述自旋磁存儲器為MRAM存儲器；

所述自旋存算單元呈陣列分布，每列的所述自旋存算單元由至少一條位線、至少一條源極線和N條字線控制，其中晶體管的源極與所述自旋磁存儲器相連，所述自旋存儲器與源極線相連，所述晶體管的柵極與字線相連，所述晶體管的漏極與所述位線相連；

所述輔助模塊包括計算輔助單元；

所述計算輔助單元位于所述自旋存算陣列模塊每一列的末端，包括兩條平行的電壓控制線，并分別與所述自旋存算陣列模塊一列的位線和源極線相連；

所述計算輔助單元還包括N+1條平行的計算控制線，所述計算控制線與所述電壓控制線垂直交叉分布；每條所述計算控制線還連接一個儲存電容，分別為C₀-C_N，均與所述自旋存算單元的源極線相連并接地，用于保存臨時數據；每條所述計算控制線還連接一個控制開關，所述控制開關分別為S_M0-S_MN，并分別設置于所述儲存電容與電壓源VDD之間，用于控制待處理數據的引入；每兩條所述計算控制線之間設置控制開關，分別為S_D1-S_DN，用于控制相鄰計算控制線之間的分壓；

所述計算輔助單元還包括總開關S₀，設置于所述自旋存算單元的位線與所述計算輔助單元之間，用于控制計算輔助單元的開啟或關閉。

2.根據權利要求1所述的一種存算一體裝置，其特征在于，還包括：控制模塊；

所述自旋存算陣列模塊與所述控制模塊和所述輔助模塊相連，所述控制模塊與所述輔助模塊相連；

所述自旋存算陣列模塊用于數據的存儲與計算；

所述控制模塊用于提供完成數據存儲與計算所需要的指令；

所述輔助模塊用于提供相應的輸入輸出接口和計算所需要的外部電路，輔助所述自旋存算陣列模塊進行數據的存儲與計算。

3.根據權利要求2所述的一種存算一體裝置，其特征在于，所述控制模塊包括信號控制單元、寫入控制單元、計算控制單元和讀出控制單元；

所述信號控制單元，用于接收外部控制器提供的使能信號、地址信號和時鐘控制信號，判斷使能信號的類型，若使能信號為高電平信號，則結束控制；若使能信號為低電平信號，則通過一串行時鐘數據線接收外部控制器發送的時鐘控制信號，通過地址總線接收外部控制器發送的地址信號；

所述計算控制單元與計算輔助單元相連，響應于控制命令中的計算指令，基于地址信號控制自旋存算陣列模塊對待處理數據進行計算，產生計算結果；

所述寫入控制單元，響應于控制命令中的寫入指令，基于地址信號控制自旋存算陣列模塊對待處理數據進行數據的寫入或擦除；

所述讀出控制單元，響應于控制命令中的讀取指令，基于地址信號對自旋存算陣列模塊中的數據進行讀取，得到讀取數據。

4.根據權利要求3所述的一種存算一體裝置，其特征在于，所述輔助模塊還包括行列譯碼器單元、寄存器單元和接口單元，且均與所述自旋存算陣列模塊相連；

所述行列譯碼器單元與所述信號控制單元連接，用于根據接收到的地址信號，選擇相應的自旋存儲陣列中的存儲單元；

所述寄存器單元，與所述接口單元相連，用于寄存接收到的數據并通過接口進行輸出；

所述接口單元，用于作為數據完成輸入和輸出的接口。