عنوان انگلیسی:

Multistate Register Based on Resistive RAM

عنوان فارسی:

رجستر چندحالته مبتنی بر رام مقاومتی

رشته :برق

تعداد صفحات مقاله اصلی: 10صفحه (pdf)

تعداد صفحات ترجمه:32 صفحه (word)

سال انتشار:2014

مجله

IEEE TRANSACTIONS ON VERY LARGE SCALE INTEGRATION (VLSI) SYSTEMS,

Abstract:

In recent years, memristive technologies, such as resistive random access memory (RRAM), have emerged. These technologies are usually considered as alternates for static RAM, dynamic RAM, and Flash. In this paper, a novel digital circuit, the multistate register, is proposed. The multistate register is different from conventional types of memory, and is used to store multiple data bits, where only a single bit is active and the remaining data bits are idle. The active bit is stored within a CMOS flip flop, while the idle bits are stored in an RRAM crossbar co-located with the flip flop. It is demonstrated that additional states require an area overhead of 1.4% per state for a 64-state register. The use of multistate registers as pipeline registers is demonstrated for a novel multithreading architecture-continuous flow multithreading (CFMT), where the total area overhead in the CPU pipeline is only 2.5% for 16 threads compared with a single thread CMOS pipeline. The use of multistate registers in the CFMT microarchitecture enables higher performance processors (40% average performance improvement) with relatively low energy (6.5% average energy reduction) and area overhead.

Keywords:

RRAM; memristor; memristive device; flip flop; multithreading

رجستر چندحالته مبتنی بر رام مقاومتی

چکیده

در سال های اخیر، فن آوری های مموریستی، مانند رام مقاومتی (RRAM)، ظهور پیدا کرده اند. این فن آوری ها معمولا به عنوان جایگزینی برای SRAM، DRAM و فلش در نظر گرفته می شود. در این مقاله، یک مدار دیجیتال جدید، بنام رجیستر چندحالته ارائه شده است. رجیستر چندحالته با انواع معمولی حافظه متفاوت است و برای ذخیره سازی بیتهای داده چندگانه استفاده می شود، که در آن تنها یک بیت فعال است و سایر بیت های داده غیر فعال هستند. این بیت فعال در فلیپ فلاپ CMOS ذخیره می شود، در حالی که بیت های غیرفعال در یک RRAM مجاور که همراه با فلیپ فلاپ قرار گرفته است، ذخیره می شوند. نشان داده می شود که حالات اضافی، نیازمند یک سربار ناحیه ای برابر 1.4٪ به ازای هر حالت برای یک رجیستر 64 حالته هستند. استفاده از رجیسترهای چندحالته مانند رجستر خط لوله برای یک معماری چندرشته ای جدید - چندرشته ای کردن جریان پیوسته (CFMT) - نشان داده شده است، که در آن بیش بار کلی در خط لوله CPU برای 16 رشته در مقایسه با یک خط لوله CMOS تک رشته ای فقط 2.5٪ می باشد. استفاده از رجیسترهای چندحالته در ریزمعماری CFMT امکان استفاده از پردازنده های با کارایی بالاتر (متوسط بهبود عملکرد 40٪) با انرژی نسبتا کم (کاهش انرژی متوسط 6.5٪) و سربار ناحیه ای کم را فراهم ساخته است.

کلمات کلیدی: RRAM؛ ممریستور؛ دستگاه مموریستی؛ فلیپ فلاپ؛ چند رشته ای

فهرست مطالب

1. مقدمه. 2
2. سوابق تحقیق.. 5

الف. سوابق تحقیقاتی ممریستور و RRAM... 5

ب. نقاط متقاطع و غیر خطی.. 8

1. رجیستر چند حالته PRAM... 11
2. نحوه شبیه سازی و ارزیابی مدار. 15

الف. تاخیر و انرژی.. 16

1. B. طرح (چیدمان) و فضای فیزیکی.. 21
2. C. حساسیت و تغییرات دستگاه. 26
3. رجیسترهای چند حالته ی به عنوان رجیستر پایپ لاین (خط لوله) چند حالته برای پردازنده های چند قسمتی – یک مورد آزمون. 28
4. نتیجه گیری.. 32