第二章 脉冲控制忆阻模拟存储器.pdf

本期“复杂性科学” 专栏评述 ◆李绍荣◆ ◎评《脉冲控制忆阻模拟存储器》 1971年，美国加州大学伯克利分校的华裔科学家蔡少棠教授从理论上预言了忆阻器的存在，并推测电 路有天然的记忆能力，即使电力中断亦然。虽然这一预测提出已近40年，但一直无人能证实这一现象的存 在。 2008年，美国惠普公司实验室的斯坦·威廉斯和同事在进行极小型电路实验时，制造出忆阻的实物模 型，证实了忆阻现象在纳米尺度的电子系统中确实是天然存在的．他们的发现可帮助解释过去50年来在电 子装置中所观察到的明显异常的回滞电流一电压行为的很多例子，并对计算及计算机科学产生了深远的影响。 目前，许多研究已在如何得到忆阻器的应用模型上开展。如可利用忆阻器构造新型的非易失性随机存 储器．利用忆阻器具有关闭电源后仍可以保存信息的能力制成芯片，可比目前的闪存更快地保存信息，消 耗更少的电力，占用更少的空间。通过忆阻器实现电脑类似于人类大脑搜集、理解一系列事情的模式，计 算机在找出自己保存的数据时更加智能。利用忆阻器开发模拟式计算机，不用“l”和“0”状态，而用模 拟状态代替，使计算机在理解与判断上接近人脑，远优于目前的数字式计算机，如用在脸部识别上，比数 字式计算机要快几千到几百万倍． 文章《脉冲控制忆阻模拟存储器》在实现模拟存储器的工作上进行了非常有益的探索，推导了忆阻器 的电荷控制和磁通量控制数学模型，研究了其电导状态连续可变的性质和记忆功能。提出了一种用脉)中控 制忆阻器实现模拟信息存储的方案，通过理论分析、实验仿真验证了方案的有效性．结合交叉阵列结构， 该方案有望实现大规模模拟存储阵列，推进人工神经网络和模拟式计算机的发展，在复杂网络、非易失性 存储器及信息处理等领域产生较大的影响． ◎评《忆容器的Simulink模型及其主要特性分析》 忆容器从理论上比忆阻器在数据读写和存储方面丢失的数据更少，具有更好的性能。2008年11月，加 州大学伯克利分校的蔡少棠教授在国际研讨会定义了两种记忆元件——忆容器和忆感器。2009年10月， Massimiliano等人对忆容器又做了进一步的研究，给出了忆容器的数学模型． 现有的关于忆容器的数学模型有两类：1)基于带有记忆功能的电路元素提出的基于分段线性函数的忆 容器的数学模型；2)仿照HP忆阻器的数学模型定义的忆容器的数学模型。 因为提出忆容器数学模型的时间距今仅2年，目前国内外针对忆容器的研究较少，尚处于起步阶段， 因此，要取得有价值的研究成果，有其难度．文章Ⅸ忆容器的Simulink模型及其主要特性分析》具有探路 的价值． 该文研究了一种忆容器的数学模型，搭建了忆容器的Simulink模型，对该模型的典型特性进行了仿真 研究，得到了忆容器的典型特性，验证了该模型的有效性。该文还研究了不同输入和忆容器参数对忆容器 特性的影响，得到了忆容器的特性和一些重要的数据．研究结果为以后忆容器的研究奠定了一定的基础， 特别是在网络应用方面，如忆容器掉电以后能保持信息的能力可以简化网络结构，以及其纳米级尺寸特征 能大大提高网络集成度，有望用于无线传感器． ·641· 万方数据 第40卷第5期 电子科技大学学报 V01．40No．5 201 Journal ofElectronicScienceand ofChma l生lZ9月 ofUniversity Technology Sep．2011 脉冲控制忆阻模拟存储器 胡小方1，段书凯1，王丽丹1，李传东2 (1．西南大学电子信息工程学院重庆北碚区400715；2．重庆大学计算机学院重庆沙坪坝区400033) 【摘要】推导了忆阻器的电荷控制和磁通量控制数学模型，在谊基础上研究了其电导状态连续可变的性质和记忆功能． 提出了用脉冲控制忆阻器实现模拟信息存储的方案，通过理论分析、实验仿真验证了方案的有效性．结合交叉阵列结构，该 方案有望实现大规．j荚模拟存储阵列，推剜LA．．Y-神经网络和模拟式计算机的发展． 关键词模拟存储器；交叉阵列；电荷控制模型；磁通量控制模型：忆阻器 中图分类号TM5