一种忆阻器的数据恢复装置及方法

本申请涉及计算机，尤其涉及一种忆阻器的数据恢复装置及方法。

背景技术：

1、忆阻器是一种通过调节外部施加电压，而调节其电阻阻值的非易失型器件。当施加在忆阻器两端的电压大于正阈值电压时，其阻值变为低阻态；当施加在忆阻器两端的电压小于负阈值电压时，其阻值变为高阻态。当两个忆阻器相向串联时，会有三种阻值状态，分别为高阻值高阻值、高阻值低阻值和低阻值高阻值。基于忆阻器阵列的存算结构能够解决基于冯·诺伊曼架构的计算机中存在的“内存墙”问题，即存储器与处理器在物理位置上的分离，同时二者的工作速率也无法完全匹配，这就使得在进行计算以及处理大量数据时的效率受到了极大影响。但是现有的基于忆阻器存算结构存在着数据丢失问题，即在忆阻器进行运算之后，原始数据有可能会被破坏。现有技术可以使用主存储器中的原始数据对存算结构进行数据复原，但实现这种方式的电路结构和操作方法复杂，存在内存资源消耗大的技术问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种忆阻器的数据恢复装置及方法，用于解决现有的忆阻器数据恢复实现方式存在的内存资源消耗大的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本申请第一方面提供了一种忆阻器的数据恢复装置，所述数据恢复装置包括：第一存储器和电压输出电路；

3、所述第一存储器的信号输入端与忆阻器连接，用于当检测到第一读入触发信号时，存储所述忆阻器的初始电平信号，所述第一存储器的信号输出端与所述电压输出电路连接，其中，所述第一读入触发信号为所述忆阻器进行运算前产生的控制信号；

4、所述电压输出电路用于在检测到电压输出使能信号时，根据所述初始电平信号，结合电平信号和电压信号的转换关系，生成与所述初始电平信号对应的正向电压信号或反向电压信号，并输出至所述忆阻器。

5、优选地，所述电压输出电路包括：开关元件、第一电压信号输出端、第二电压信号输出端和非门电路；

6、所述第一电压信号输出端和所述第二电压信号输出端均与所述第一存储器的信号输出端连接，所述非门电路串联在所述第一存储器的信号输出端与所述第二电压信号输出端之间；

7、所述开关元件用于根据所述电压输出使能信号控制所述第一电压信号输出端、第二电压信号输出端的信号输出。

8、优选地，所述数据恢复装置还包括：信号比较电路；

9、所述信号比较电路的第一输入端与所述存储器的信号输出端连接，第二输入端与所述忆阻器连接，信号输出端与所述电压输出电路的使能端连接；

10、所述信号比较电路被配置为：当检测到电压输出使能信号时，接收所述忆阻器的实时电平信号，并对所述初始电平信号和所述实时电平信号进行比较，再输出与比较结果对应的电压输出使能信号，用于控制所述电压输出电路的使能，其中，所述第二读入触发信号为：所述忆阻器进行运算后产生的控制信号。

11、优选地，所述开关元件具体包括：第一开关元件和第二开关元件；

12、所述第一开关元件设置在所述第一存储器的信号输出端至所述第一电压信号输出端的通路中，所述第二开关元件设置在所述第一存储器的信号输出端至所述第二电压信号输出端的通路中。

13、优选地，所述数据恢复装置还包括：第二存储器；

14、所述第二存储器的信号输入端与所述忆阻器连接，所述第二存储器的信号输出端与所述信号比较电路的第二输入端连接；

15、所述第二存储器被配置为：当检测到第二读入触发信号时，存储所述忆阻器的实时电平信号。

16、优选地，所述信号比较电路具体为异或门电路。

17、优选地，所述第一开关元件和所述第二开关元件具体为mos管。

18、优选地，所述第一存储器和所述第二存储器具体包括：锁存器、触发器和/或寄存器。

19、本申请第二方面提供了一种忆阻器的数据恢复方法，应用于如本申请第一方面提供的忆阻器的数据恢复装置，包括：

20、当存储器检测到第一读入触发信号，存储所述忆阻器的初始电平信号，其中，所述第一读入触发信号为所述忆阻器进行运算前产生的控制信号；

21、当电压输出电路检测到电压输出使能信号时，根据所述初始电平信号，结合电平信号和电压信号的转换关系，生成与所述初始电平信号对应的正向电压信号或反向电压信号；

22、将所述正向电压信号或反向电压信号施加至所述忆阻器。

23、优选地，当所述数据恢复装置存在信号比较电路时，存储所述忆阻器的初始电平信号之后还包括：

24、当所述信号比较电路检测到第二读入触发信号时，记录所述忆阻器的实时电平信号，并对所述初始电平信号和所述实时电平信号进行比较，再输出与比较结果对应的电压输出使能信号，以控制所述电压输出电路的使能，其中，所述第二读入触发信号为：所述忆阻器进行运算后产生的控制信号。

25、从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

26、本申请提供的数据恢复装置，包含存储器和电压输出电路，存储器用于忆阻器阵列中的忆阻器连接，用于记录忆阻器的初始电平信号，初始电平信号用于指示忆阻器进行运算前的原始阻值状态，当需要对忆阻器的阻值状态进行恢复时，可向电压输出电路发出对应的电压输出使能信号，使得电压输出电路根据存储器所记录的忆阻器阻值状态，生成对应的正向电压信号或反向电压信号并施加至该忆阻器，使得该忆阻器的阻值恢复至原始阻值状态。本申请的装置结构简单，可以实现与忆阻器阵列中的忆阻器单元直接且一一对应的连接，不需要与主存储器交互，同时简化了恢复忆阻器数据所需的硬件结构和操作指令，能够以更低的内存资源消耗实现对忆阻器的数据恢复。

技术特征：

1.一种忆阻器的数据恢复装置，其特征在于，所述数据恢复装置包括：第一存储器和电压输出电路；

2.根据权利要求1所述的一种忆阻器的数据恢复装置，其特征在于，所述电压输出电路包括：开关元件、第一电压信号输出端、第二电压信号输出端和非门电路；

3.根据权利要求1所述的一种忆阻器的数据恢复装置，其特征在于，所述数据恢复装置还包括：信号比较电路；

4.根据权利要求2所述的一种忆阻器的数据恢复装置，其特征在于，所述开关元件具体包括：第一开关元件和第二开关元件；

5.根据权利要求3所述的一种忆阻器的数据恢复装置，其特征在于，所述数据恢复装置还包括：第二存储器；

6.根据权利要求3所述的一种忆阻器的数据恢复装置，其特征在于，所述信号比较电路具体为异或门电路。

7.根据权利要求4所述的一种忆阻器的数据恢复装置，其特征在于，所述第一开关元件和所述第二开关元件具体为mos管。

8.根据权利要求5所述的一种忆阻器的数据恢复装置，其特征在于，所述第一存储器和所述第二存储器具体包括：锁存器、触发器和/或寄存器。

9.一种忆阻器的数据恢复方法，应用于如权利要求1至8任意一项所述的忆阻器的数据恢复装置，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的一种忆阻器的数据恢复方法，其特征在于，当所述数据恢复装置存在信号比较电路时，存储所述忆阻器的初始电平信号之后还包括：

技术总结本申请公开了一种忆阻器的数据恢复装置及方法，本申请的方案包含存储器和电压输出电路，存储器用于忆阻器阵列中的忆阻器连接，用于记录忆阻器的初始电平信号，初始电平信号用于指示忆阻器进行运算前的原始阻值状态，当需要对忆阻器的阻值状态进行恢复时，可向电压输出电路发出对应的电压输出使能信号，使得电压输出电路根据存储器所记录的忆阻器阻值状态，生成对应的正向电压信号或反向电压信号并施加至该忆阻器，使得该忆阻器的阻值恢复至原始阻值状态。本申请的装置结构简单，可以实现与忆阻器阵列中的忆阻器单元直接且一一对应的连接，且不需要与主存储器交互，能够以更低的内存资源消耗实现对忆阻器的数据恢复。技术研发人员：刘振,戴国树,陈晓媚,容泽仁,李津,陆浩冬受保护的技术使用者：广东工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18