[发明专利]一种基于遗忘忆阻桥的并行多算子卷积运算器

权利要求书

1.一种基于遗忘忆阻桥的并行多算子卷积运算器，其特征在于，包括算子切换芯片、K个算子芯片、K个存储芯片和镜像电路，算子切换芯片包括9个遗忘忆阻桥，像素信号与忆阻桥进行卷积计算后得到电压信号，电压信号通过镜像电路转换为电流信号，电流信号传输至存储芯片，其中，遗忘忆阻桥的设置方式为：

令遗忘忆阻桥的长短时表示为长短记忆算子，通过设置遗忘忆阻桥以桥式电路环形连接4个遗忘忆阻器M1,M2,M4和M3，电压输入端位于M1和M3之间，M1和M2之间引出电压输出端的一个端级，M3和M4之间引出电压输出端的另一个端级，其中M1和M2反向，M3和M4反向，M1和M4相同，M2和M3相同，使得输出电压和输入电压成比例，其中，存储芯片包括非易失性忆阻器，一个忆阻器对应表示一个像素，忆阻桥分压公式为：

其中，V_A为正极电压，V_B为负极电压；

输入电压与突触权重关系为：

Vout＝wVin (2)

其中，w为权值；

所述算子芯片中包括N个算子，每个算子包括长时算子和短时算子；

所述9个遗忘忆阻桥对应3*3的算子模板；流入电流直接对忆阻器进行写入，最终阻值对应经过卷积运算后得到的灰度值，通过读取信号进行读取；每个算子芯片表示N个算子，N为2的倍数，每一次设置均同时设置两个算子，两个算子分别为长时算子和短时算子；K个算子芯片间进行并行切换。

2.根据权利要求1所述的基于遗忘忆阻桥的并行多算子卷积运算器，其特征在于，所述遗忘忆阻器包括长时记忆特性和短时记忆特性的忆阻器，其中：长时记忆电阻微分方程为：

dML＝kLsign(i₃)i₃^2 (4)

其中：M_L为长时记忆电阻，i₃为长时记忆写电流，k_L为长时记忆变化常数，sign(i₃)为电流信号i₃的符号；

短时记忆电阻微分方程为：

dM_s＝k_ssign(i₂)i₂^²-sign(M_s-M_L)f，if M_s≠M_L (5)

其中：M_S为短时记忆电阻，i₂为短时记忆写电流，k_S为短时记忆变化常数，sign(i₂)为电流信号i₂的符号，f为衰减速度，当M_S不等于M_L时，Ms以固定速度f衰减至长时记忆，M_S等于M_L时不再衰减，也即f＝0。

3.根据权利要求2所述的基于遗忘忆阻桥的并行多算子卷积运算器，其特征在于，所述电压输入端采用固定赋值脉冲信号，设置忆阻器的最大电阻映射为1，最小电阻映射为0，此时长时记忆电阻变化值为：

ΔM_L＝k_Lsign(v₃)v₃^2t (6)

其中，i3＝Vin＝v3，v3为长时记忆电压；

短时记忆电阻变化值为：

ΔM_s＝k_ssign(v₂)v₂^²t-sign(M_s-M_L)ft，if M_s≠M_L (7)

其中，t为脉冲作用时间，由占空比决定，i2＝Vin＝v2；v2为短时记忆电压。

4.根据权利要求3所述的基于遗忘忆阻桥的并行多算子卷积运算器，其特征在于，所述算子切换芯片中重置信号采用高电压设置长时记忆，采用低电压设置短时记忆。