[发明专利]内存设备及基于多层RRAM交叉阵列的数据处理方法

权利要求书

1.一种内存设备，其特征在于，所述内存设备包括控制总线和多个内存单元，所述多个内存单元之间通过所述控制总线相连，所述多个内存单元中的每个内存单元包括：

控制模块，所述控制模块通过所述控制总线与处理器相连，并通过所述控制总线接收和解析所述处理器的指令，其中，所述处理器的指令包括逻辑运算指令；

逻辑模块，所述逻辑模块与所述控制模块相连，所述逻辑模块包括多层电阻式随机存取存储器RRAM交叉阵列，所述多层RRAM交叉阵列中的忆阻器的阻值为R_on或R_off，R_on表示布尔值1，R_off表示布尔值0，所述逻辑模块根据所述逻辑运算指令，通过所述多层RRAM交叉阵列进行布尔运算；

所述逻辑运算指令用于指示所述逻辑模块进行布尔向量A和布尔向量B的点乘运算，A、B均表示N维布尔向量，N为不小于2的正整数；

所述多层RRAM交叉阵列中的第一层RRAM交叉阵列包括N行×N列的忆阻器阵列，所述第一层RRAM交叉阵列的每一行中的忆阻器的输入端连接一条字线，所述第一层RRAM交叉阵列的每一列中的忆阻器的输出端连接一条位线，所述第一层RRAM交叉阵列的N条字线与所述控制模块相连，所述第一层RRAM交叉阵列的N条位线分别通过N个比较电路与所述多层RRAM交叉阵列中的其他RRAM交叉阵列相连；

所述第一层RRAM交叉阵列根据所述N条字线输入的电压信号以及所述第一层RRAM交叉阵列中的忆阻器的阻值，在所述N条位线上生成N个电流信号，其中，所述N条字线中的第j条字线输入的电压信号的电压值为B_j对应的电压值，所述第一层RRAM交叉阵列中的第j行忆阻器的阻值为A_j对应的阻值，B_j为布尔向量B的第j个元素，A_j为布尔向量A的第j个元素，j的取值分别从0到N-1；

所述N个比较电路分别将所述N个电流信号转换成N个电压信号，并将所述N个电压信号与所述N个比较电路各自对应的电压阈值进行比较，使得所述N条位线的输出端输出第一计算结果对应的电压信号，其中，所述第一计算结果为N维布尔向量，且所述第一计算结果的前K个元素为1，其余元素为0，K为A与B点乘的运算结果；

所述其他RRAM交叉阵列从所述N条位线的输出端接收所述第一计算结果对应的电压信号，并根据所述第一计算结果对应的电压信号以及所述其他RRAM交叉阵列中的忆阻器的阻值，获得第二计算结果对应的电压信号，其中，所述第二计算结果为K的二进制表示。

2.如权利要求1所述的内存设备，其特征在于，所述N个比较电路中的第j个比较电路包括固定阻值的电阻R_s和比较器，所述电阻R_s的一端与所述N条位线中的第j条位线以及所述比较器相连，所述电阻R_s的另一端与地相连，所述第j个比较电路的电压阈值为V_r*g_on*R_s*(2j+1)/2，其中，V_r表示布尔值1对应的电压值，g_on表示R_on的倒数。