[发明专利]基于忆阻器和CMOS的内容可寻址存储单元及数据搜索匹配方法

权利要求书

1.一种基于忆阻器和CMOS晶体管的内容可寻址存储单元，其特征在于，包括第一忆阻器X、第二忆阻器Y、第一晶体管TX和第二晶体管TY；

所述第一忆阻器X的第一端和所述第二忆阻器Y的第一端相连接；所述第一忆阻器X的第二端作为所述内容可寻址存储单元的第三输入端；所述第二忆阻器Y的第二端作为所述内容可寻址存储单元的控制端；所述的第一晶体管TX的漏极作为所述内容可寻址存储单元的第一输入端；所述的第一晶体管TX的源极作为所述内容可寻址存储单元的输出端；所述的第二晶体管TY的源极作为所述内容可寻址存储单元的第二输入端；所述的第二晶体管TY的漏极与所述内容可寻址存储单元的输出端相连；所述第一晶体管TX的门极和所述第二晶体管TY的门极相连接；所述第一忆阻器X的第一端、所述第二忆阻器的第一端、所述第一晶体管的TX的门极和所述第二晶体管TY的门极相连接。

2.如权利要求1所述的内容可寻址存储单元，其特征在于，通过在所述第一忆阻器X或第二忆阻器Y的第一端施加超过忆阻器阈值的正向电压时，所述第一忆阻器X或第二忆阻器Y的状态会切换到低阻状态；通过在所述第一忆阻器X或第二忆阻器Y的第二端施加超过忆阻器阈值的反向电压时，所述第一忆阻器X或第二忆阻器Y的状态会切换到高阻态。

3.如权利要求1所述的内容可寻址存储单元，其特征在于，当所述第一忆阻器X和所述第二忆阻器Y的状态分别为低阻态和高阻态时，所述内容可寻址存储单元存储的逻辑值为逻辑0；当所述第一忆阻器X和所述第二忆阻器Y的状态分别为高阻态和低阻态时，所述内容可寻址存储单元存储的逻辑值为逻辑1。

4.如权利要求1所述的内容可寻址存储单元，其特征在于，在对所述内容可寻址存储单元进行读操作时，其输出高电压表示逻辑1，其输出低电压表示逻辑0；在对所述内容可寻址存储单元进行搜索匹配操作时，其输出高电压表示匹配成功，其输出低电压表示匹配失败。

5.如权利要求1-4任一项所述的内容可寻址存储单元，其特征在于，在对所述内容可寻址存储单元进行搜索匹配操作时，通过在所述第一输入端和所述第二输入端分别输入正电压和零电压实现逻辑1的搜索；通过在所述第一输入端和所述第二输入端分别输入负电压和正电压实现逻辑0的搜索。

6.一种基于权利要求1-5任意一项所述内容可寻址存储单元实现的读操作方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)通过在所述输出端施加充电电压Vc实现对第二晶体管TY充电，使得充电完成后输出端保持高电压状态；

(2)通过在第三输入端施加检测电压Vd来改变输出端的电压状态，并根据输出端的电压状态判断内容可寻址存储单元中的状态，从而实现读操作。

7.如权利要求6所述的读操作方法，其特征在于，当第一忆阻X的状态为低阻态且第二忆阻器Y的状态为高阻态时，输出端保持高电压状态；当第一忆阻X的状态为高阻态且第二忆阻器Y的状态为低阻态时，输出端电压下降。

8.一种基于权利要求1-5任意一项所述的内容可寻址存储单元的写操作方法，其特征在于，包括下述步骤：

通过在控制端施加零电压，并在第三输入端施加大于第二正向阈值电压Vth2的电压，实现逻辑0的写入；

通过在控制端施加零电压，并在第三输入端施加小于第二负向阈值电压-Vth2的电压，实现逻辑1的写入。

9.一种基于权利要求1-5任意一项所述的内容可寻址存储单元的数据搜索匹配方法，其特征在于，包括：通过在所述第一输入端和所述第二输入端分别输入需要搜索的数据，根据所述输出端的电压状态来判断所述内容可寻址存储单元中的数据是否和所查找的数据匹配。

10.如权利要求9所述的数据搜索匹配方法，其特征在于，当需要搜索逻辑1时，在第一输入端和第二输端分别施加第一正向操作电压Vp和零电压，若保存的是逻辑1，则输出端保持高电压状态，若保存的是逻辑0，则输出端电压下降；

当需要搜索逻辑0时，在第一输入端和第二输入端分别施加第一负向操作电压Vn和第一正向操作电压Vp；若保存的是逻辑0，则输出端保持高电压状态，若保存的是逻辑1，则输出端的电压下降。