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《华中科技大学》 2019年
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基于相变存储器的三进制计算研究

张浩  
【摘要】:大数据时代对存储器提出了更高的要求,相变存储器作为最有发展前景的新型存储器件,有着低功耗、多值存储、擦写速度快等优点,被认为是下一代主流存储器件之一。其中利用晶态和非晶态之间巨大差异这一特征实现的多值存储技术对于提升相变存储器存储密度和扩大应用范围均有重要意义。另一方面,相变存储器具有非易失性,故在内存计算方面也有广泛应用,被认为有助于改善计算机体系结构,降低功耗并提升工作效率。本文的研究目标是利用相变存储器的多值特性,挖掘其在三进制存储计算方面的应用。本文通过介绍现有的模型,从中寻找脉冲施加前后相变存储单元电阻变化规律,提出了一种适用于Pore型相变存储单元的电路行为模型。利用双电容模拟相变存储单元两端施加脉冲的操作方式,用RC电路电容电荷量的变化等效电阻的变化规律,电容充放电分别对应于相变存储单元的非晶化和晶化行为,简化了利用相变存储器仿真逻辑运算和算术运算,且使得结果更加直观。采用提出的模型建立功能仿真系统。通过阻值比较实现了基本的逻辑运算。通过施加RESET脉冲,然后放大读电流,再经过模数转换将电阻状态变为二进制数,最后将二进制转换为对应的三进制并处理进位值实现了非平衡三进制的二位和四位加法计算。另外,本文还提出了一种利用相变存储器实现伪三值计算即并行二进制计算的算法,实现了二位和四位二进制并行计算。最后,借鉴非平衡三进制的方法,改变初始状态等参数,实现了平衡三进制的逻辑运算和串行加法计算。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP333

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