[发明专利]具有内容可寻址的超导存储器的存储器系统

说明书

提供了一种存储器系统，该存储器系统包括具有内容可寻址存储器元件阵列的内容可寻址存储器，该内容可寻址存储器元件阵列包括多行内容可寻址存储器元件以及多列内容可寻址存储器元件。内容可寻址存储器元件中的每一个进一步包括第一超导量子干涉器件(SQUID)以及第二超导量子干涉器件(SQUID)，其中到内容可寻址存储器元件中的每一个的输入位被与以下相比较(1)以生成输出信号：第一SQUID的第一状态，以及(2)第二SQUID的第二状态。该存储器系统进一步包括约瑟夫森磁随机存取存储器(JMRAM)，其被耦合到内容可寻址存储器。

背景技术

用于电子设备(诸如数字处理器)中的基于半导体的集成电路包括基于互补金属氧化物半导体技术(CMOS)的数字电路。然而，CMOS技术在设备尺寸方面正在达到其极限。此外，基于CMOS技术，数字电路在高时钟速度下的功耗已经逐渐成为高性能数字电路和系统中的限制因素。

作为示例，数据中心的服务器正消耗越来越大量的电力。即使当CMOS电路未活动时，功率消耗部分地是来自能量耗散的能量损耗的结果。这是因为，即使这些电路是不活动的并且不消耗任何动态功率，但是由于需要保持CMOS晶体管的状态，它们仍然消耗功率。此外，由于CMOS电路使用DC电压供电，因此即使当CMOS电路不活动时，也存在一定的电流泄漏量。因此，即使这些电路没有处理信息，不仅因为需要维持CMOS晶体管的状态，而且也因为电流泄露的结果，因此一定量的功率被浪费。

一种基于CMOS技术的使用处理器和相关组件的备选方法是使用基于超导逻辑的设备(包括内容可寻址的超导存储器)。

发明内容

在一个示例中，本公开涉及一种存储器系统，存储器系统包括具有内容可寻址存储器元件阵列的内容可寻址存储器，该内容可寻址存储器元件阵列包括多行内容可寻址存储器元件以及多列内容可寻址存储器元件。内容可寻址存储器元件进一步包括第一超导量子干涉器件(SQUID)以及第二超导量子干涉器件(SQUID)，其中到内容可寻址存储器元件中的每一个的输入位被与以下比较以生成输出信号：(1)第一SQUID的第一状态，以及(2)第二SQUID的第二状态。

另一方面，本公开涉及一种存储器系统，其包括内容可寻址存储器以及约瑟夫森磁随机存取存储器(JMRAM)。内容可寻址存储器可以包括内容可寻址存储器元件阵列。内容可寻址元件中的每一个可以进一步包括第一超导量子干涉器件(SQUID)以及第二超导量子干涉器件(SQUID)，其中到内容可寻址存储器元件中每一个的输入位被与以下比较以生成输出信号：(1)第一SQUID的第一状态，以及(2)第二SQUID的第二状态。JMRAM可以被耦合到内容可寻址存储器，并且JMRAM可以包括多个字线，其中输出信号可以被配置为激活多个字线中的一个，而不需要解码。

又一方面，本公开涉及一种存储器系统，其包括内容可寻址存储器系统以及约瑟夫森磁随机存取存储器(JMRAM)。内容可寻址存储器可以包括多行内容可寻址存储器元件以及多列内容可寻址存储器元件。其中多行内容可寻址存储器元件中的每一行可以与相应的内容可寻址存储器条目中的存储位相对应，其中针对输入地址的行命中与以下相关：输入地址的输入位中的每一位与相应的内容可寻址存储器条目的存储位中的每一位之间的匹配，其中行命中信号可以基于行命中被生成。JMRAM可以被耦合到内容可寻址存储器，并且JMRAM可以包括多个字线，其中行命中信号可以被配置为激活多个字线中的一个而不需要解码。

提供本发明内容是为了以简化形式介绍一系列概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的技术方案的范围。

附图说明

本发明以示例方式示出，并且不受附图的限制，在附图中相似的标号表示相似的元件。附图中的元件是为了简单和清楚而被示出，并且不一定按比例绘制。

图1示出了根据一个示例的约瑟夫森磁随机存取存储器(JMRAM)单元；