[发明专利]类脑计算系统

摘要

一种类脑计算系统，包括一个以上神经元和一个以上MTJ突触，MTJ突触包括记忆MTJ和参考MTJ；MTJ突触的输出端连接到类脑计算系统中输入电荷的神经元，MTJ突触的输入端连接到类脑计算系统中输出电荷的神经元；MTJ突触的输出端被置于基准电位，记忆MTJ适于接收来自所述MTJ突触的输入端的第一脉冲，参考MTJ适于接收来自MTJ突触的输入端的第二脉冲，第一脉冲与第二脉冲同时发射，形状相同且符号相反；神经元之间通过MTJ突触连接起来；所有MTJ突触各自包含的参考MTJ都在同一约定的状态上；神经元包括电荷积分器、脉冲发生器以及分别与电荷积分器和脉冲发生器相连的模式控制器。本发明技术方案能有效缩减突触的面积，扩展类脑计算系统所集成芯片的规模，以及降低功耗。

主权项

1.一种类脑计算系统，其特征在于，包括：一个以上神经元和一个以上包含MTJ的MTJ突触，所述MTJ突触包括记忆MTJ和参考MTJ；所述MTJ突触的输出端连接到所述类脑计算系统中输入电荷的神经元，所述MTJ突触的输入端连接到所述类脑计算系统中输出电荷的神经元；所述类脑计算系统处于正常工作模式时，所述MTJ突触的输出端被置于基准电位，所述记忆MTJ适于接收来自所述MTJ突触的输入端的第一脉冲，所述参考MTJ适于接收来自所述MTJ突触的输入端的第二脉冲，所述第一脉冲与第二脉冲同时发射，形状相同且符号相反，所述第一脉冲和第二脉冲的电压差由所述基准电位以及对所述MTJ突触的读取电压所确定；神经元之间通过所述MTJ突触连接起来；所有MTJ突触各自包含的参考MTJ都在同一个约定的状态上；/n其中，神经元可选择如下两种结构：(i)所述神经元包括电荷积分器和脉冲发生器；所述电荷积分器适于收集各个从外部或其他神经元的输入点输入的电荷，并将输入的电荷积累起来；在电荷积累周期里，所述电荷积分器积累电荷同时其输出电压产生变化；在电荷输出周期里，所述电荷积分器发信号释放积累起来的电荷，同时驱动所述脉冲发生器发射所述第一脉冲和第二脉冲，直至所述电荷积分器的输出电压达到第一设定值时停止发射；电荷的电量被转化成脉冲长度；当任一神经元工作在电荷输出周期里，接收该神经元所输出电荷的神经元工作在电荷积累周期里；所述MTJ突触的输出端连接到输入电荷的神经元所包含的电荷积分器，所述MTJ突触的输入端连接到输出电荷的神经元所包含的脉冲发生器；/n(ii)所述神经元包括电荷积分器、脉冲发生器以及分别与所述电荷积分器和脉冲发生器相连的模式控制器；所述电荷积分器适于收集各个从外部或其他神经元的输入点输入的电荷，并将输入的电荷积累起来；所述脉冲发生器适于在被触发后向各个输出的MTJ突触发射所述第一脉冲和第二脉冲；所述MTJ突触的输出端连接到输入电荷的神经元所包含的电荷积分器，所述MTJ突触的输入端连接到输出电荷的神经元所包含的脉冲发生器；在所述模式控制器的控制下，所述类脑计算系统的正常工作模式被执行为第一神经网络模式或第二神经网络模式；/n在所述第一神经网络模式下，在电荷积累周期里，所述电荷积分器积累电荷同时其输出电压产生变化；在电荷输出周期里，所述电荷积分器发信号释放积累起来的电荷，同时驱动所述脉冲发生器发射所述第一脉冲和第二脉冲，直至所述电荷积分器的输出电压达到第一设定值时停止发射；电荷的电量被转化成脉冲长度；当任一神经元工作在电荷输出周期里，接收该神经元所输出电荷的神经元工作在电荷积累周期里；/n在所述第二神经网络模式下，当所述电荷积分器的输出电压达到第二设定值时，触发所述脉冲发生器向各个输出的MTJ突触发射所述第一脉冲和第二脉冲，并给所述电荷积分器发信号释放积累起来的电荷。/n