[发明专利]交叉阵列、图像处理器及计算设备

说明书

交叉阵列，包括：多个行线；在多个交叉部分处与多个行线交叉的多个列线；以及在多个交叉部分的一部分处耦接在多个行线和多个列线之间的多个接合点。每个接合点包括电阻存储器元件，并且接合点定位成计算第一矩阵和第二矩阵的矩阵乘法。

技术领域

本公开总体上涉及交叉阵列。

背景技术

忆阻器是可通过施加编程能量例如电压而被编程为不同的电阻状态的器件。可在各种应用中使用具有忆阻器的存储器器件的大交叉阵列，包括存储器、可编程逻辑、信号处理控制系统、模式识别和其他应用。

卷积是对两个函数的数学运算，其产生一般被视为原始函数之一的修改版本的第三函数。卷积的应用包括图像处理、概率、统计、计算机信号处理、电气工程和微分方程。

发明内容

根据本公开的一个方面，本公开提出一种交叉阵列，包括：多个行线；多个列线，在多个交叉部分处与所述多个行线交叉；以及多个接合点，在所述多个交叉部分的一部分处耦接在所述多个行线和所述多个列线之间，其中：每个接合点包括电阻存储器元件；并且所述接合点定位成计算第一矩阵和第二矩阵的矩阵乘法，其中所述交叉部分中的一些不包括接合点。

根据本公开的另一个方面，本公开提出一种图像处理器，包括用于计算图像和核的卷积的交叉阵列。

根据本公开的另一个方面，本公开提出一种计算设备，包括：处理器；图像处理器；以及卷积引擎，用于：将第一多个编程信号传送到所述电阻存储器元件，其中所述第一多个编程信号定义所述第一矩阵内的多个值；将第二多个编程信号传送到所述电阻存储器元件，其中所述第二多个编程信号定义待施加到所述电阻存储器元件的多个值；并且根据来自所述电阻存储器元件各自的列线的、从所述电阻存储器元件收集的电流，定义所述第一矩阵和所述第二矩阵的所述矩阵乘法。

附图说明

下面的详细描述参考附图，其中：

图1是示例性交叉阵列的图；

图2是用于计算图像和核的卷积的示例交叉阵列的图；

图3是根据第一矩阵和第二矩阵的维度的在交叉阵列中的接合点的矩阵映射的图；

图4是示出编程信号输入和收集的电流输出的、具有交叉阵列的示例图像处理器的图；以及

图5是具有图像处理加速器的示例计算设备的方框图。

具体实施方式

卷积是对两个函数的数学运算，其产生一般被视为原始函数之一的修改版本的第三函数。在一些图像处理技术中使用卷积，包括图像和核矩阵的卷积。图像和核可被映射到矩阵，矩阵乘法可对矩阵进行计算。然而，卷积可以是图像处理技术的最计算密集的部分之一。此外，对于硬件实现，等价矩阵可能太大和太稀疏地被映射。

忆阻器是可用作各种各样的电子电路中的部件的器件，例如存储器、开关、射频电路和逻辑电路和系统。在存储器结构中，可使用具有忆阻器的存储器器件的交叉阵列。当用作存储器器件的基础时，忆阻器可用于存储信息的位，1或0。可通过施加通过忆阻器的电刺激例如电压或电流来改变忆阻器的电阻。通常，可形成能够在两个状态——通道形成导电路径(“接通”)时的一个状态和通道形成较不导电的路径(“断开”)时的一个状态——之间切换的至少一个通道。在一些其他情况下，导电路径代表“断开”，而较不导电的路径代表“接通”。

在一些应用中，存储器交叉阵列可用于执行矩阵计算。例如，来自纵横的每行的输入电压信号由每列中的电阻器件的电导率加权，并被累积为来自每列的电流输出。理想地，如果电线电阻可被忽略，则从交叉阵列流出的电流I将近似是I^T＝V^TG，其中V是输入电压，并且G是电导率矩阵，包括来自交叉阵列中的每个忆阻器的贡献。忆阻器在交叉阵列的接合点(junction)或交叉点处的使用使得能够对与G的值对应的、在每个这样的接合点处的电阻(或电导率)进行编程。输入电压值可映射到矩阵。