[发明专利]一种基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列及扩容方法

说明书

本发明公开了一种基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列及扩容方法，每个忆阻器存储单元包括依次串联在Vs和Vd输入端的编码Cod、电阻R1和忆阻器m；n位地址选择器设有位信号输入端，通过二极管VD2输入位信号至编码Cod和电阻R1间；电阻R1与忆阻器m间连接二极管VD1，输出存储值；同一列忆阻器存储单元共用一个位信号输入端；在所述忆阻器m与Vd端之间添加有二值化标记电路，通过输出不同类型的标记信号和存储值组合，实现成倍扩容忆阻器存储阵列输出值；本发明提供了两种不同类型的标记电路及工作方法，同时设计了相应的输出电路，保证了存储阵列在存储数据时的优势，从而使多态忆阻器在存储电路中的应用具有更好的适用性。

技术领域

本发明涉及忆阻器阵列电路技术领域，主要涉及一种基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列及扩容方法。

背景技术

忆阻存储阵列存储信息具有天然的优势，相较于普通存储器仅仅能够存储0、1的的形式，忆阻器能够凭借丰富阻态，在消耗资源极少的情况下，存储大量的浮点信息。

忆阻器的特点类似于神经网络中的突触，虽然已经有神经网络的仿真硬件电路的出现，但在类似于大脑中能够存储各类的神经信息素(消极和积极)存储的忆阻存储电路、仿真电路却鲜有出现，而且在电路设计方面，越来越不仅仅局限于单极信号的的考虑。因此需要研究一种可以通过有效存储的电路以及输出信号方式，在节省大量资源的前提下，使得忆阻存储电路的存储容量以及信号处理方面具有更好的优势。

发明内容

发明目的：基于上述背景技术中提出的设计思路，本发明提供了一种基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列及扩容方法，不仅能够存储正负的信息，而且在节省资源的情况下，实现了能够存储正负信号的功能，并能够通过指定的方式输出正负信号。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列，其特征在于，每个忆阻器存储单元包括依次串联在Vs和Vd输入端的编码Cod、电阻R1和忆阻器m；n位地址选择器设有位信号输入端，通过二极管VD2输入位信号至编码Cod和电阻R1间；电阻R1与忆阻器m间连接二极管VD1，输出存储值；同一列忆阻器存储单元共用一个位信号输入端；在所述忆阻器m与Vd端之间设置有二值化标记电路，通过输出不同类型的标记信号和存储值组合，实现成倍扩容忆阻器存储阵列输出值；每一行忆阻器存储单元的存储值和标记信号均输出至存储电路输出模块中的同一模块单元，经过计算最后输出带有标记的模拟信号值。

进一步地，所述二值化标记电路包括串联于位信号输入端和Vd端之间的电阻R2和MOS管T1；所述MOS管T1栅极由外部寄存器Signed Reg进行控制；电阻R2和MOS管T1之间连接有二极管VD3，输出标记信号；在忆阻器存储阵列中每一行忆阻器存储单元共同一个外部寄存器Signed Reg，每一列二值化标记电路单元共用一个位信号输入端。

一种基于上述二值化标记扩容的忆阻器存储阵列的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1、当忆阻器存储阵列中编码Cod对忆阻器m进行编程时，同步外部对寄存器Signed Reg输入标记信息，此时n位地址选择器停止工作；

步骤S2、读取忆阻器存储阵列信息时，编码Cod单元停止编程，将Vd端接地，输入外部寄存器Signed Reg所寄存的信息，控制MOS管T1打开，通过n位地址选择器输入位信号，选择需要读取的列，通过二极管VD3输出标记信号，同时经由二极管VD1输出存储值；

步骤S3、将存储值和标记信号输入至存储电路输出模块，经过计算后获得模拟信号值。

一种基于二值化标记扩容的忆阻器存储阵列，所述二值化标记电路包括串联于位信号输入端和Vd端之间的电阻R2和忆阻器M1；所述电阻R2和忆阻器M1之间连接二极管VD3，输出标记信号；每一列二值化标记电路单元共用一个位信号输入端。