[实用新型]一种基于复制逻辑的忆阻逻辑电路二叉树扇出系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及忆阻逻辑电路，具体涉及一种可以用流水方式工作的忆阻逻辑电路扇出系统。

背景技术

2008年，第一个记忆电阻(忆阻)在惠普实验室被寻获；此后又出现了许多忆阻器件，例如：密歇根大学Jo等人的Ag/a-Si/p-Si忆阻；NIST的Al/TiO2/Al柔性忆阻；清华大学的Cao等人基于Ag/ZnO:Mn/Pt的阻变双稳态现象制造的忆阻。

忆阻是一种逻辑计算和存储机理迥异于CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)的纳米级器件，由惠普实验室于2008年在《nature》撰文宣布寻获。国家自然科学基金委于2012年出版的《未来十年中国学科发展战略·信息科学》中指出：忆阻将使计算机、高密度存储和现场可编程门阵列等领域产生重大变革。由于具有全新的逻辑计算和存储机理，针对忆阻的研究未来必将突破器件概念和理论范畴，产生全新的功能电路(即基于忆阻的功能电路，简称忆阻电路)。

由于忆阻器件具有迥异于CMOS器件的工作机理，导致现有用于设计CMOS电路的设计方法未必适用与忆阻电路；因此如何充分发挥忆阻器件优势，设计逻辑电路是业界研究的热点。基于忆阻构建逻辑电路的可行性由惠普实验室于2010年在《nature》撰文证明可行。这是由于惠普实验室在该文中基于忆阻设计了一个NAND门，而通过NAND门可以实现任何逻辑电路；此后：2011年，Shin等人提出基于忆阻的NOR门；2012年，国防科学技术大学张娜等人提出基于忆阻的AND门；2012年，西南大学段书凯等人提出基于忆阻的二值存储电路；2013年,Shin等人提出基于忆阻的信号乘电路；2013年，国防科学技术大学zhu等人提出基于忆阻的内存复制电路。

忆阻逻辑电路必然涉及扇出，而且一个具有实用价值的扇出必须能以流水方式工作。然而，目前尚未有研究关注这两点。据此，本实用新型以复制逻辑为基础提出一种流水工作的扇出忆阻逻辑电路。

发明内容

令系统时钟为clk0，有周期T＝1/clk0，本实用新型具有以下功能：

(1)将一个忆阻器件的状态扇出到多个忆阻器件上；

(2)忆阻逻辑电路中的每个忆阻器件均能以4T为周期流水工作。

以上功能具体实现为：

一种基于复制逻辑的忆阻逻辑电路二叉树扇出系统，其特征在于它由多个复制逻辑二叉树扇出模块级联构成；除第一级外，复制逻辑二叉树扇出模块的输入in1连接前一级复制逻辑二叉树扇出模块的输出out1或out2；第一级复制逻辑二叉树扇出模块的输入in1连接需要扇出的忆阻器件或模块。

复制逻辑二叉树扇出模块特征在于它由第一CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)开关(1)，第一忆阻(2)，第二CMOS开关(3)，第三CMOS开关(4)，第一电阻(5)，第一地端(6)，第二电阻(7)，第二忆阻(8)和第四CMOS开关(9)组成；第一CMOS开关(1)的输入端和第三CMOS开关(4)的输入端相连，作为复制逻辑二叉树扇出模块输入in1；第一CMOS开关(1)的控制端和第三CMOS开关(4)的控制端相连，作为复制逻辑二叉树扇出模块输入in2；第一忆阻(2)的负极和第二忆阻(8)的负极相连，作为复制逻辑二叉树扇出模块输入in3；第二CMOS开关(3)的控制端和第四CMOS开关(9)的控制端相连，作为复制逻辑二叉树扇出模块输入in4；第一电阻(5)的输出端和第二电阻(7)的输出端接到第一地端(6)；第一CMOS开关(1)的输出端、第二CMOS开关(3)的输入端、第一忆阻(2)的正极和第一电阻(5)的输入端相连；第三CMOS开关(4)的输出端、第四CMOS开关(9)的输入端、第二忆阻(8)的正极和第二电阻(7)的输入端相连；第二CMOS开关(3)的输出端作为复制逻辑二叉树扇出模块输出out1；第四CMOS开关(9)的输出端作为复制逻辑二叉树扇出模块输出out2。