SLIM：利用双层模拟氧化物阻变存储器实现的同时逻辑-内存计算
摘要：基于冯·诺依曼架构的计算机将计算和存储单元隔离/物理分离，即将数据在计算单元（处理器）和存储单元之间进行传递，以实现逻辑/算术和存储功能。数据的来回移动导致了现代计算机的一个基本限制，即内存墙。基于内存的逻辑（LIM）方法旨在通过在内存单元内进行计算来解决这个瓶颈，从而消除了能耗高和耗时多的数据移动。然而，文献中报道的大多数LIM方法在实际上并不是真正的“同时进行”，因为在LIM操作期间，比特单元只能用作内存单元或逻辑单元，不能同时存储内存/逻辑输出。在这里，我们提出了一种新颖的“同时进行的逻辑内存”（SLIM）方法，可以在同一个比特单元上非破坏性地同时实现内存和逻辑操作，并且不会丢失先前存储的内存状态。通过大量实验证明了使用非纤维双层模拟氧化物电阻存储器（OxRAM）器件和NMOS晶体管（2T-1R比特单元）来实现SLIM方法的可行性。还提出了详细的编程方案、阵列级别的实现和控制器架构。此外，为了研究引入SLIM阵列在内存层次结构中的影响，还研究了一个简单的图像处理应用（边缘检测）。估计通过在SLIM阵列内执行所有计算，能量延迟积（EDP）总减少约40倍，与现代计算机相比，由于CPU内存之间数据传输的减少，EDP节省约780倍。
作者：Sandeep Kaur Kingra, Vivek Parmar, Che-Chia Chang, Boris Hudec, Tuo-Hung Hou, and Manan Suri
论文ID：1811.05772
分类：Emerging Technologies
分类简称：cs.ET
提交时间：2020-02-17