基于忆阻器的精简指令集处理器的研究

发布时间：2023-06-05 04:04

　　现代计算机采用计算存储分离的体系结构。在这样的计算机体系结构中,数据在处理器和存储器之间移动的能耗开销远大于处理器实际计算所产生的能耗。同时,处理器和存储器之间的性能差距在短期内是无法解决的,这将导致日益严重的存储墙问题,从而给计算机性能提升造成难以突破的瓶颈。忆阻器被认为是继电阻、电容、电感之后的第四种电路元件,它能在电脉冲作用下实现高电阻和低电阻之间的可逆转变,这种电阻的阻态可以用来作为数字电路的0和1逻辑。与传统的电平逻辑不同,这种电阻逻辑在断电后不会失去其信息,所以忆阻器可以作为一种非易失性存储器件。此外,忆阻器还具有原位计算的能力,在进行这样的计算时不需要从存储器读取数据,而且在计算完成的同时也将完成数据的存储,即不需要“读入”和“写回”操作。因此,忆阻器为解决存储墙问题和开发计算存储融合的低功耗高性能计算机体系结构提供了一种新思路。本研究将忆阻器计算存储融合的特性应用到计算机处理器的设计中,提出了一种基于忆阻器的精简指令集处理器。这类新型处理器与计算存储分离的现代计算处理器不同,它是一种计算存储融合的处理器。研究主要包括对处理器结构的设计、指令集的开发以及指令集模拟器的实现...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 计算存储分离架构的特点和局限性
    1.2 忆阻器的研究现状
    1.3 主要研究内容
2 COMEM处理器的结构设计
    2.1 忆阻器的状态逻辑和蕴含操作
    2.2 COMEM处理器结构
    2.3 基本操作的控制机制
    2.4 本章小结
3 COMEM处理器指令集架构
    3.1 COMEM指令集
    3.2 COMEM指令辅助块的划分
    3.3 COMEM指令处理过程
    3.4 多COMEM芯片并行处理架构
    3.5 本章小结
4 COMEM模拟器的实现与测试
    4.1 COMEM模拟器的实现
    4.2 COMEM模拟器功能测试
    4.3 本章小结
5 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
附录 I:攻读硕士学位期间参与的科研工作



本文编号：3831649