姚 廉,刘 鹏,武继刚

(广东工业大学计算机学院,广州 510006)

传统的冯诺依曼体系结构中,存储器与处理器的分离导致大量时间和资源都浪费在数据传输过程．忆阻器[1]作为一种新型无源器件,由于其功耗低、集成度高和非易失性等特点而备受关注．忆阻器的阻值具有“开关效应”,故能用于数据存储,如作为突触权因子以实现神经网络的权值,并且不会因为断电而丢失数据[2]．目前,阈值电流模型(threshold adaptive memristor,TEAM)[3]、阈值电压模型(voltage threshold adaptive memristor,VTEAM)[4]及价离子变化模型(valence change memory,VCM)[5]等多种忆阻器模型被相继提出,其中VTEAM的应用最为广泛．在VTEAM模型中,当施加在忆阻器两端的电压超过正向阈值电压Voff时,忆阻器被置为高阻态Roff;当施加在忆阻器两端的电压超过负向阈值电压Von时,忆阻器被置为低阻态Ron;其他情况下,忆阻器的阻态不会发生变化．2010年,惠普实验室首次证明了忆阻器可以进行逻辑运算[6]．随后多种忆阻器逻辑被提出并用于设计复杂逻辑电路,其中最具有代表性的有忆阻器蕴含逻辑(material implication logic,IMPLY)[6]、忆阻器非蕴含逻辑(not-material implication logic,N-IMPLY)[7]和忆阻器辅助逻辑(memristor aided logic,MAGIC)[8]．尽管这些逻辑能够用于逻辑电路的设计,但是仅利用一种逻辑构建复杂逻辑电路的效率却较低,如为了实现4-1多路复用器,Karimi等[9]利用IMPLY逻辑时需要7个忆阻器和27个操作步骤;Wang等[10]利用N-IMPLY逻辑时需要12个忆阻器和15个操作步骤．本文拟结合IMPLY逻辑和N-IMPLY逻辑的功能特点,将2种逻辑同时应用到多路复用器的实现中,通过2种逻辑的迭代运算优化多路复用器的设计．

1 基于忆阻器的蕴含逻辑……

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