基于忆阻器的自治容错技术研究

发布时间：2020-12-27 19:02

　　传统CMOS器件的尺度已经接近其物理极限,而新型纳米器件的发展很大程度能延续摩尔定律。因此新型纳米器件的研究对计算机的发展有着重要意义。忆阻器是一种具有记忆功能的非线性电阻,其阻值变化依赖于流经其两端的电荷,被认为是电路中的第四种基本元件。同时也是作为阻变存储器的基础存储单元,其可靠性是值得人们研究的关键领域之一。同时由于忆阻器具备的状态逻辑运算,本文创新性地运用忆阻器的运算存储融合的思想构建带有自治容错功能的存储器。为提高基于忆阻器的阻变存储器的可靠性研究提供了新的思路。具体而言,本文的主要工作和创新点体现在:1.对忆阻器阻变机理进行建模和仿真,提出了基于忆阻器的故障分类与测试方法本文首次对忆阻器的阻变机理的模型进行了分析,建立了边界阻变机理模型、通道阻变机理模型等,并对相应的模型建立了电路模型和模拟仿真验证。本文还对忆阻器故障分析与测试进行了研究。分析了基于忆阻器的阻变存储器故障发生的原因进行了分析,并对忆阻器的故障进行了定义和分类,本文在此基础上提出了一种基于忆阻器状态逻辑运算的阻变存储器故障检测方法。本文创新性地从电路角度对阻变机理进行分析,在传统物理分析的基础上进行建模,为忆... 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 相关工作
        1.2.1 忆阻器的发现和特点
        1.2.2 忆阻器制备和模型
        1.2.3 阻变存储器
        1.2.4 忆阻器逻辑运算
        1.2.5 忆阻器容错研究现状
    1.3 本文主要工作
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 主要创新
第二章 忆阻器阻变机理建模和故障分类与测试方法
    2.1 忆阻器阻变机理
        2.1.1 模型分析
        2.1.2 忆阻器阻变机理建模
        2.1.3 模拟仿真实验
    2.2 忆阻器故障分析与测试
        2.2.1 阻变存储器故障原因分析
        2.2.2 忆阻器故障分类
    2.3 基于忆阻器的阻变存储器故障检测方法
        2.3.1 存储器故障检测方法
        2.3.2 基于忆阻器的阻变存储器故障检测方法
    2.4 本章小结
第三章 基于忆阻器的自治容错结构和技术研究
    3.1 总体结构
        3.1.1 空间结构
        3.1.2 时空划分
        3.1.3 本节小结
    3.2 存储器容错技术与分析
        3.2.1 硬件冗余
        3.2.2 软件冗余
        3.2.3 信息冗余
    3.3 基于忆阻器的自治容错技术
        3.3.1 状态逻辑操作集合
        3.3.2 水平垂直一致校验码
        3.3.3 海明码
        3.3.4 基于忆阻器的状态逻辑改进电路
    3.4 对比与开销估计
    3.5 实验设计与结果分析
    3.6 本章小结
第四章 基于自治容错结构的文件系统关键技术
    4.1 基于忆阻器的阻变存储器的文件系统适用性分析
        4.1.1 磁盘文件系统技术分析
        4.1.2 闪存文件系统技术分析
    4.2 基于忆阻器的阻变存储器文件系统研究
        4.2.1 数据结构
        4.2.2 读写策略
        4.2.3 垃圾回收
    4.3 基于忆阻器文件系统的键值自比较算法设计
    4.4 实验设计与结果分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 课题研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]忆阻器材料的研究进展[J]. 曲翔,徐文婷,肖清华,刘斌,闫志瑞,周旗钢.  材料导报. 2012(11)
[2]忆阻器状态逻辑中与操作的高效设计与实现[J]. 张娜,吴俊杰,黄达,刘福东,周海芳.  计算机研究与发展. 2012(S1)
[3]新一代存储技术:阻变存储器[J]. 王源,贾嵩,甘学温.  北京大学学报(自然科学版). 2011(03)
[4]碳纳米管——新型的催化剂载体[J]. 王敏炜,李凤仪,彭年才.  新型炭材料. 2002(03)
[5]基于碳纳米管的超级电容器[J]. 马仁志,魏秉庆,徐才录,梁吉,吴德海.  中国科学E辑:技术科学. 2000(02)

博士论文
[1]面向事务存储系统的容错技术研究[D]. 宋伟.国防科学技术大学 2011



本文编号：2942305