基于CRS交叉開關陣列的單指令多數(shù)據(jù)流計算結構研究.pdf

1、由于內(nèi)存與處理器技術發(fā)展不同步，現(xiàn)代計算機在處理速度上面臨“存儲墻”的限制。解決存儲墻的傳統(tǒng)方法以內(nèi)存中計算(PIM)為代表。PIM的主要思想是將內(nèi)存與多個微處理器集成在同一芯片中，不僅能提高內(nèi)存的讀寫速度，同時通過多個微處理器并行處理提高處理效率。但是PIM的應用受制于芯片的面積、功耗等因素。憶阻器的出現(xiàn)給PIM技術帶來了新的發(fā)展方向。憶阻器具有面積小、功耗低等優(yōu)點，兼具存儲和計算的功能。由于更多的憶阻存儲單元能夠被放置單位面積的芯片

2、上，這種新型存儲和計算技術為PIM數(shù)據(jù)處理規(guī)模和數(shù)據(jù)處理并行性的極大提高帶來了可能。
　　基于此，本文提出了一種基于互補阻性開關(CRS)憶阻器交叉開關陣列的單指令多數(shù)據(jù)流(SIMD)計算結構。相較于傳統(tǒng)的微處理器和內(nèi)存分離的常規(guī)設計，這種結構的主要創(chuàng)新點在于設計的CRS交叉開關陣列兼具存儲和運算的功能。這不僅能夠減少芯片的面積和功耗開銷，而且還能夠節(jié)省微處理器與內(nèi)存信息交互的時間，突破了“存儲墻”的限制。
　　為了驗證提出

3、結構的有效性，本文還設計了相應的布爾型線性方程組求解算法。在工程領域，布爾型線性方程組的求解有著廣泛的應用。本文基于CRS交叉陣列單元的存儲和邏輯運算特性，設計出了求解布爾型線性方程組的矩陣高斯-約旦消元法。這種算法是由對CRS的交叉陣列結構的一系列讀寫操作來完成。本文還給出了新型高斯-約旦消元法在CRS交叉開關陣列上的實現(xiàn)方法。
　　本文通過PSpice仿真驗證了算法過程中運算的邏輯正確性，并通過gpnocsim軟件仿真得出系統(tǒng)