基于阻变器件的全加器

1.本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种基于阻变器件的全加器。


背景技术：

2.随着工业化的进程，各行各业对于信息科学技术的依赖度越来越高。尤其是对计算器的性能，提出了更高的要求。当前计算器主要使用的体系架构为冯诺依曼架构，该架构中，存储单元和计算单元相分离，即中央处理器(central processing unit，cpu)和memroy相分离。其中，存储单元具有非挥发性，即断电后数据不会出现丢失；但计算单元不具有非挥发性，即断电后数据会出现丢失。


技术实现要素：

3.本发明提供一种基于阻变器件的全加器，旨在使用阻变器件实现计算器中的计算单元具有非挥发性。
4.第一方面，本发明提供一种基于阻变器件的全加器，包括全加器电路，所述全加器电路包括多个阻变器件和正极总线；
5.所述全加器电路中，每一个所述阻变器件的一端均与所述正极总线连接，每一个所述阻变器件的另一端与其负极字线连接，用于以二进制方式将每一个所述阻变器件的器件阻态表示为高阻态或低阻态。
6.在一个实施例中，所述多个阻变器件包括第一阻变器件、第二阻变器件、第三阻变器件、第四阻变器件、第五阻变器件、第六阻变器件、第七阻变器件、第八阻变器件、第九阻变器件、第十阻变器件、第十一阻变器件、第十二阻变器件、第十三阻变器件、第十四阻变器件、第十五阻变器件、第十六阻变器件、第十七阻变器件、第十八阻变器件、第十九阻变器件、第二十阻变器件、第二十一阻变器件和第二十二阻变器件；
7.所述第一阻变器件、所述第二阻变器件和所述第十阻变器件，均为输入阻变器件；所述第三阻变器件、所述第四阻变器件、所述第五阻变器件、所述第六阻变器件、所述第七阻变器件、所述第八阻变器件、所述第九阻变器件、所述第十一阻变器件、所述第十二阻变器件、所述第十三阻变器件、所述第十四阻变器件、所述第十五阻变器件、所述第十六阻变器件、所述第十七阻变器件、所述第十八阻变器件、所述第十九阻变器件、所述第二十阻变器件、所述第二十一阻变器件和所述第二十二阻变器件，均为输出阻变器件。
8.所述第一阻变器件连接有第一负极字线，所述第二阻变器件连接有第二负极字线，所述第三阻变器件连接有第三负极字线，所述第四阻变器件连接有第四负极字线，所述第五阻变器件连接有第五负极字线，所述第六阻变器件连接有第六负极字线，所述第七阻变器件连接有第七负极字线，所述第八阻变器件连接有第八负极字线，所述第九阻变器件连接有第九负极字线，所述第十阻变器件连接有第十负极字线，所述第十一阻变器件连接有第十一负极字线，所述第十二阻变器件连接有第十二负极字线，所述第十三阻变器件连接有第十三负极字线，所述第十四阻变器件连接有第十四负极字线，所述第十五阻变器件
连接有第十五负极字线，所述第十六阻变器件连接有第十六负极字线，所述第十七阻变器件连接有第十七负极字线，所述第十八阻变器件连接有第十八负极字线，所述第十九阻变器件连接有第十九负极字线，所述第二十阻变器件连接有第二十负极字线，所述第二十一阻变器件连接有第二十一负极字线，所述第二十二阻变器件连接有第二十二负极字线。
9.第二方面，本发明提供一种基于阻变器件的全加器实现阻变器件一位全加器的方法，包括：
10.为第一负极字线施加脉冲vr，第三负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第三阻变器件的器件阻态的真值为真值a为第一阻变器件的器件阻态对应的真值；
11.为第二负极字线施加脉冲vr，第四负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第四阻变器件的器件阻态的真值为真值b为第二阻变器件的器件阻态对应的真值；
12.为第五负极字线施加脉冲v
dd
，第一负极字线和第四负极字线均接地，负极总线施加脉冲vr，获得第五阻变器件的器件阻态的真值为
13.为第六负极字线施加脉冲v
dd
，第二负极字线和第三负极字线均接地，负极总线施加脉冲vr，获得第六阻变器件的器件阻态的真值为
14.为第五负极字线施加脉冲vr，第七负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第七阻变器件的器件阻态的真值为
15.为第六负极字线施加脉冲vr，第八负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第八阻变器件的器件阻态的真值为
16.为第七负极字线施加脉冲vr，第八负极字线施加脉冲vr，第九负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第九阻变器件的器件阻态的真值为
17.在一个实施例中，所述为第七负极字线施加脉冲vr，第八负极字线施加脉冲vr，第九负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第九阻变器件的器件阻态的真值之后，还包括：
18.将所述第九阻变器件的器件阻态的真值进行反转变换，得到所述第九阻变器件反转后的器件阻态的真值结果。
19.基于阻变器件的全加器实现阻变器件一位全加器的方法，还包括：
20.为第九负极字线施加脉冲vr，第十一负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第十一阻变器件的器件阻态的真值为
[0021][0022]
为第十负极字线施加脉冲vr，第十二负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第十二阻变器件的器件阻态的真值为真值c
in
为第十阻变器件的器件阻态对应的真值；
[0023]
为第十三负极字线施加脉冲v
dd
，第九负极字线和第十二负极字线均接地，负极总线施加脉冲vr，获得第十三阻变器件的真值为
[0024][0025]
为第十四负极字线施加脉冲v
dd
，第十负极字线和第十一负极字线接地，负极总线
施加脉冲vr，获得第十四阻变器件的器件阻态的真值为
[0026]
为第十三负极字线施加脉冲vr，第十五负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第十五阻变器件的器件阻态的真值为
[0027][0028]
为第十四负极字线施加脉冲vr，第十六负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第十六阻变器件的器件阻态的真值为
[0029][0030]
为第十五负极字线和第十六负极字线均施加脉冲vr，第十七负极字线施加脉冲v
dd
，获得第十七阻变器件的器件阻态的真值为
[0031][0032]
所述为第十五负极字线和的hi十六负极字线均施加脉冲vr，第十七负极字线施加脉冲v
dd
，获得第十七阻变器件的器件阻态的真值之后，还包括：
[0033]
将所述第十七阻变器件的器件阻态的真值进行反转变换，得到所述第十七阻变器件反转后的器件阻态的真值结果。
[0034]
基于阻变器件的全加器实现阻变器件一位全加器的方法，还包括：
[0035]
为第一负极字线和第十二负极字线均接地，为负极总线施加脉冲vr，第十八负极字线施加脉冲v
dd
，获得第十八阻变器件的真值为a*b；
[0036]
为第九负极字线和第十负极字线均接地，为负极总线施加脉冲vr，第十九负极字线施加脉冲v
dd
，获得第十九阻变器件的器件阻态的真值为
[0037]
为第十八负极字线施加脉冲vr，第二十负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第二十阻变器件的器件阻态的真值为
[0038]
为第十九负极字线施加脉冲vr，第二十一负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第二十一阻变器件的器件阻态的真值为
[0039][0040]
为第二十负极字线和第二十一负极字线施加脉冲vr，第二十二负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第二十二阻变器件的器件阻态的真值为
[0041]
所述为第二十负极字线和第二十一负极字线施加脉冲vr，第二十二负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第二十二阻变器件的器件阻态的真值之后，还包括：
[0042]
将所述第二十二阻变器件的器件阻态的真值进行反转变换，得到所述第二十二阻变器件反转后的器件阻态的真值结果。
[0043]
所述为第一负极字线施加脉冲vr，第三负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第三阻变器件的器件阻态的真值之前，还包括：
[0044]
将第三阻变器件、第四阻变器件、第五阻变器件、第六阻变器件、第七阻变器件、第八阻变器件、第九阻变器件、第十一阻变器件、第十二阻变器件、第十三阻变器件、第十四阻变器件、第十五阻变器件、第十六阻变器件、第十七阻变器件、第十八阻变器件、第十九阻变
器件、第二十阻变器件、第二十一阻变器件和第二十二阻变器件的器件阻态，均初始化为高阻态。
[0045]
本发明提供的基于阻变器件的全加器，基于阻变器件的全加器包括全加器电路，全加器电路包括多个阻变器件和正极总线；全加器电路中，每一个阻变器件的一端均与正极总线连接，每一个阻变器件的另一端与其负极字线连接，用于以二进制方式将每一个阻变器件的器件阻态表示为高阻态或低阻态。因此，基于阻变器件的全加器将全加器电路中所有阻变器件的器件阻态以二进制方式表示，即将全加器电路中所有阻变器件的器件阻态为高阻态的表示为真值1，所有阻变器件的器件阻态为低阻态的表示为真值0，实现了断掉后数据不丢失，重启后数据即可获取恢复，从而通过使用阻变器件实现了计算器中的计算单元具有非挥发性。
附图说明
[0046]
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0047]
图1是本发明提供的全加器电路示意图；
[0048]
图2是本发明提供的全加器电路中用到的非门的电路示意图；
[0049]
图3是本发明提供的全加器电路中用到的与门的电路示意图；
[0050]
图4是本发明提供的全加器电路中用到的或非门的电路示意图。
具体实施方式
[0051]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052]
本发明实施例提供了基于阻变器件的全加器的实施例，需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些数据下，可以以不同于此处的顺序完成所示出或描述的步骤。
[0053]
参照图1，图1是本发明提供的全加器电路示意图。本发明实施例提供的基于阻变器件的全加器基于阻变器件的全加器包括全加器电路，所述全加器电路包括多个阻变器件和正极总线；
[0054]
所述全加器电路中，每一个所述阻变器件的一端均与所述正极总线连接，每一个所述阻变器件的另一端与其负极字线连接，用于以二进制方式将每一个所述阻变器件的器件阻态表示为高阻态或低阻态。
[0055]
本发明实施例中，全加器电路包括多个阻变器件和正极总线bl，且每一个阻变器件的一端均与正极总线bl连接。
[0056]
本发明实施例中多个阻变器件包括二十二个阻变器件，分别为第一阻变器件a、第二阻变器件b、第三阻变器件as1、第四阻变器件as2、第五阻变器件as3、第六阻变器件as4、
第七阻变器件as5、第八阻变器件as6、第九阻变器件as7、第十阻变器件c
in
、第十一阻变器件as8、第十二阻变器件as9、第十三阻变器件as10、第十四阻变器件as11、第十五阻变器件as12、第十六阻变器件as13、第十七阻变器件s、第十八阻变器件y1、第十九阻变器件y2、第二十阻变器件ys1、第二十一阻变器件ys2和第二十二阻变器件c
out
。
[0057]
因此可以理解为，第一阻变器件a、第二阻变器件b、第三阻变器件as1、第四阻变器件as2、第五阻变器件as3、第六阻变器件as4、第七阻变器件as5、第八阻变器件as6、第九阻变器件as7、第十阻变器件c
in
、第十一阻变器件as8、第十二阻变器件as9、第十三阻变器件as10、第十四阻变器件as11、第十五阻变器件as12、第十六阻变器件as13、第十七阻变器件s、第十八阻变器件y1、第十九阻变器件y2、第二十阻变器件ys1、第二十一阻变器件ys2和第二十二阻变器件c
out
，一端均与正极总线bl连接。
[0058]
进一步需要说明的是，第一阻变器件a、第二阻变器件b和第十阻变器件c
in
，均为输入阻变器件。第三阻变器件as1、第四阻变器件as2、第五阻变器件as3、第六阻变器件as4、第七阻变器件as5、第八阻变器件as6、第九阻变器件as7、第十一阻变器件as8、第十二阻变器件as9、第十三阻变器件as10、第十四阻变器件as11、第十五阻变器件as12、第十六阻变器件as13、第十七阻变器件s、第十八阻变器件y1、第十九阻变器件y2、第二十阻变器件ys1、第二十一阻变器件ys2和第二十二阻变器件c
out
，均为输出阻变器件。
[0059]
进一步地，每一个阻变器件的另一端与其负极字线wl连接，因此可以理解为，第一阻变器件a连接有第一负极字线wl1，第二阻变器件b连接有第二负极字线wl2，第三阻变器件as1连接有第三负极字线wl3，第四阻变器件as2连接有第四负极字线wl4，第五阻变器件as3连接有第五负极字线wl5，第六阻变器件as4连接有第六负极字线wl6，第七阻变器件as5连接有第七负极字线wl7，第八阻变器件as6连接有第八负极字线wl8，第九阻变器件as7连接有第九负极字线wl9，第十阻变器件c
in
连接有第十负极字线wl10，第十一阻变器件as8连接有第十一负极字线wl11，第十二阻变器件as9连接有第十二负极字线wl12，第十三阻变器件as10连接有第十三负极字线wl13，第十四阻变器件as11连接有第十四负极字线wl14，第十五阻变器件as12连接有第十五负极字线wl15，第十六阻变器件as13连接有第十六负极字线wl16，第十七阻变器件s连接有第十七负极字线wl17，第十八阻变器件y1连接有第十八负极字线wl18，第十九阻变器件y2连接有第十九负极字线wl19，第二十阻变器件ys1连接有第二十负极字线wl20，第二十一阻变器件ys2连接有第二十一负极字线wl21和第二十二阻变器件c
out
连接有第二十二负极字线wl22。
[0060]
需要说明的是，阻变器件的器件阻态可以为高阻态和低阻态。本发明实施例中，阻变器件的高阻态以二进制中的真值“1”表示，阻变器件的低阻态以二进制中的真值“0”表示。
[0061]
因此可以理解为，通过本发明实施例中的全加器，能够将全加器电路中所有的阻变器件的器件阻态以二进制方式进行表示，即将全加器电路中阻变器件的器件阻态为高阻态的表示为真值“1”，将全加器电路中阻变器件的器件阻态为低阻态的表示为真值“0”。
[0062]
本发明实施例提供的基于阻变器件的全加器，基于阻变器件的全加器包括全加器电路，全加器电路包括多个阻变器件和正极总线；全加器电路中，每一个阻变器件的一端均与正极总线连接，每一个阻变器件的另一端与其负极字线连接，用于以二进制方式将每一个阻变器件的器件阻态表示为高阻态或低阻态。因此，基于阻变器件的全加器将全加器电
路中所有阻变器件的器件阻态以二进制方式表示，即将全加器电路中所有阻变器件的器件阻态为高阻态的表示为真值1，所有阻变器件的器件阻态为低阻态的表示为真值0，实现了断掉后数据不丢失，重启后数据即可获取恢复，从而通过使用阻变器件实现了计算器中的计算单元具有非挥发性。
[0063]
需要说明的是，本发明实施例是通过外加脉冲步进实现一位全加器。同时，在本发明实施例中，使用hrs代表阻变器件的高阻态，lrs代表阻变器件的低阻态，阻变器件的高阻态hrs以二进制中的真值1表示，阻变器件的低阻态lrs以二进制中的真值0表示。
[0064]
进一步地，本发明实施例使用v
set
代表阻变器件发生从hrs到lrs变化时所需的电压。本发明实施例中的rc为一个阻值处于hrs和lrs中间的电阻。本发明实施例中的v
dd
代表一个脉宽较小，电压幅值大于阻变器件v
set
的的脉冲电压信号。本发明实施例中的vr为一个脉宽较大，电压幅值小于阻变器件v
set
的脉冲电压
[0065]
进一步地，参照图2，图2是本发明提供的全加器电路中用到的非门的电路示意图，即非门(not gate)电路示意图，其中，a代表输入器件，y代表输出器件，rc代表分压电阻。初始化y为hrs，若a为lrs，则y保持hrs；若a为hrs，y被编程为lrs。
[0066]
进一步地，参照图3，图3是本发明提供的全加器电路中用到的与门的电路示意图，即与门(and gate)的示意图，其中，a/b代表输入器件，y代表输出器件，rc代表分压电阻。初始化y为hrs，若a和b均为hrs，则y保持hrs，否则y被编程为lrs。
[0067]
进一步地，参照图4，图4是本发明提供的全加器电路中用到的或非门的电路示意图，即或非门(nor gate)的电路示意图，其中，a/b代表输入器件，y代表输出器件，rc代表分压电阻。初始化y为hrs，若a和b均为hrs，则y编程为lrs，否则y保持hrs。在或非门中使用lrs表示二进制中的真值1，使用hrs表示二进制中的真值0。因此使用或非门的计算需要进行变换。
[0068]
需要说明的是，对于输入阻变器件，第一阻变器件a的器件阻态对应的真值为a，第二阻变器件的器件b阻态对应的真值为b，第十阻变器件c
in
的器件阻态对应的真值为c
in
。
[0069]
进一步地，基于阻变器件的全加器实现阻变器件一位全加器的方法的具体分析过程具体如下：
[0070]
需要说明的是，在进行一位全加器之前，需要将第三阻变器件as1、第四阻变器件as2、第五阻变器件as3、第六阻变器件as4、第七阻变器件as5、第八阻变器件as5、第九阻变器件as7、第十一阻变器件as8、第十二阻变器件as9、第十三阻变器件as10、第十四阻变器件as11、第十五阻变器件as12、第十六阻变器件as13、第十七阻变器件s、第十八阻变器件y1、第十九阻变器件y2、第二十阻变器件ys1、第二十一阻变器件ys2和第二十二阻变器件c
out
的器件阻态，均初始化为高阻态。
[0071]
第一步：为第一负极字线wl1施加脉冲vr，第三负极字线wl3施加脉冲v
dd
，负极总线接地wln，获得第三阻变器件as1的器件阻态的真值为
[0072]
第二步：为第二负极字线wl2施加脉冲vr，第四负极字线wl4施加脉冲v
dd
，负极总线wln接地，获得第四阻变器件as2的器件阻态的真值为
[0073]
第三步：为第五负极字线wl5施加脉冲v
dd
，第一负极字线wl1和第四负极字线wl4均接地，负极总线wln施加脉冲vr，获得第五阻变器件as3的器件阻态的真值为
[0074]
第四步：为第六负极字线wl6施加脉冲v
dd
，第二负极字线wl2和第三负极字线wl3均
接地，负极总线wln施加脉冲vr，获得第六阻变器件as4的器件阻态的真值为
[0075]
第五步：为第五负极字线wl5施加脉冲vr，第七负极字线wl7施加脉冲v
dd
，负极总线wln接地，获得第七阻变器件as5的器件阻态的真值为
[0076]
第六步：为第六负极字线施wl6加脉冲vr，第八负极字线wl8施加脉冲v
dd
，负极总线wln接地，获得第八阻变器件as6的器件阻态的真值为
[0077]
第七步：为第七负极字线wl7和第八负极字线wl8均施加脉冲vr，第九负极字线wl9施加脉冲v
dd
，负极总线wln接地，获得第九阻变器件as7的器件阻态的真值为
[0078]
因此，对于第一阻变器件a的真值a和第二阻变器件的真值b进行分析如下：
[0079]
对于真值a为0，真值b为0的情况：
[0080]
第三阻变器件as1的真值为第四阻变器件as2的真值为第五阻变器件as3的真值为第六阻变器件as4的真值为第七阻变器件as5的真值为第八阻变器件as6的真值为第九阻变器件as7的真值为
[0081]
对于真值a为0，真值b为1的情况：
[0082]
第三阻变器件as1的真值为第四阻变器件as2的真值为第五阻变器件as3的真值为第六阻变器件as4的真值为第七阻变器件as5的真值为第八阻变器件as6的真值为第九阻变器件as7的真值为
[0083]
对于真值a为1，真值b为0的情况：
[0084]
第三阻变器件as1的真值为第四阻变器件as2的真值为第五阻变器件as3的真值为第六阻变器件as4的真值为第七阻变器件as5的真值为第八阻变器件as6的真值为第九阻变器件as7的真值为
[0085]
对于真值a为1，真值b为1的情况：
[0086]
第三阻变器件as1的真值为第四阻变器件as2的真值为第五阻变器件as3的真值为第六阻变器件as4的真值为第七阻变器件as5的真值为第八阻变器件as6的真值为第九阻变器件as7的真值为
[0087]
因此，基于阻变器件实现的一位全加器电路图中第九阻变器件as7对应的真值表如表1所示。
[0088]
表1第九阻变器件as7对应的真值表
[0089]
as3as4as5as6as70(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)
[0090]
进一步地，第九阻变器件as7的真值计算过程中用到了或非门，因此需要进行变换，具体为：
[0091]
将第九阻变器件as7的器件阻态的真值进行反转变换，得到第九阻变器件as7反转后的器件阻态的真值结果，第九阻变器件as7反转后(rev-as7)的器件阻态的真值结果如表2所示。
[0092]
表2第九阻变器件as7的rev-as7对应的真值结果
[0093]
as3as4as5as6as7rev-as70(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)
[0094]
第八步：为第九负极字线wl9施加脉冲vr，第十一负极字线wl11施加脉冲v
dd
，负极总线wln接地，获得第十一阻变器件as8的器件阻态的真值为
[0095]
第九步：为第十负极字线wl10施加脉冲vr，第十二负极字线wl12施加脉冲v
dd
，负极总线wln接地，获得第十二阻变器件as9的器件阻态的真值为
[0096]
第十步：为第十三负极字线wl13施加脉冲v
dd
，第九负极字线wl9和第十二负极字线wl12均接地，负极总线wln施加脉冲vr，获得第十三阻变器件as10的器件阻态的真值为
[0097][0098]
第十一步：为第十四负极字线wl14施加脉冲v
dd
，第十负极字线wl10和第十一负极字线wl11接地，负极总线wln施加脉冲vr，获得第十四阻变器件as11的器件阻态的真值为
[0099][0100]
第十二步：为第十三负极字线wl13施加脉冲vr，第十五负极字线wl15施加脉冲v
dd
，负极总线wln接地，获得第十五阻变器件as12的器件阻态的真值为
[0101]
第十三步：为第十四负极字线wl14施加脉冲vr，第十六负极字线wl16施加脉冲v
dd
，负极总线wln接地，获得第十六阻变器件as13的器件阻态的真值为
[0102]
第十四步：为第十五负极字线wl15和第十六负极字线wl16均施加脉冲vr，第十七负极字线wl17施加脉冲v
dd
，获得第十七阻变器件s的器件阻态的真值为，获得第十七阻变器件s的器件阻态的真值为
[0103]
对于真值as7为0，真值c
in
为0的情况：
[0104]
第十一阻变器件as8的真值为第十二阻变器件as9的真值为第十三阻变器件as10的真值为第十四阻变器件as11真值为第十五阻变器件as12的真值为第十六阻变器件as13的真值为第十七阻变器件s的真值为s＝as10+as11＝0。
[0105]
对于真值as7为0，真值c
in
为1的情况：
[0106]
第十一阻变器件as8的真值为第十二阻变器件as9的真值为第十三阻变器件as10的真值为第十四阻变器件as11真值为第十五阻变器件as12的真值为第十六阻变器件as13的真值为第十七阻变器件s的真值为s＝as10+as11＝1。
[0107]
对于真值as7为1，真值c
in
为0的情况：
[0108]
第十一阻变器件as8的真值为第十二阻变器件as9的真值为第十三阻变器件as10的真值为第十四阻变器件as11真值为第十五阻变器件as12的真值为第十六阻变器件as13的真值为第十七阻变器件s的真值为s＝as10+as11＝1。
[0109]
对于真值as7为1，真值c
in
为1的情况：
[0110]
第十一阻变器件as8的真值为第十二阻变器件as9的真值为第十三阻变器件as10的真值为第十四阻变器件as11真值为第十五阻变器件as12的真值为第十六阻变器件as13的真值为第十七阻变器件s的真值为s＝as10+as11＝0。
[0111]
因此，基于阻变器件实现的一位全加器电路图中第十七阻变器件s对应的真值表如表3所示。
[0112]
表3第十七阻变器件s对应的真值表
[0113]
as10as11as12as13s0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)
[0114]
进一步地，第十七阻变器件s的真值计算过程中用到了或非门，因此需要进行变换，具体为：
[0115]
将第十七阻变器件s的器件阻态的真值进行反转变换，得到第十七阻变器件s反转后的器件阻态的真值结果，第十七阻变器件s反转后(rev-s)的器件阻态的真值结果如表4所示。
[0116]
表4第十七阻变器件s的rev-s对应的真值结果
[0117]
as10as11as12as13srev-s0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)
[0118]
第十五步：为第一负极字线wl1和第十二负极字线wl12均接地，为负极总线wln施加脉冲vr，第十八负极字线wl18施加脉冲v
dd
，获得第十八阻变器件y1的真值为y1＝a*b。
[0119]
第十六步：为第九负极字线wl9和第十负极字线wl10均接地，为负极总线wln施加脉冲vr，第十九负极字线wl19施加脉冲v
dd
，获得第十九阻变器件y2的器件阻态的真值为，获得第十九阻变器件y2的器件阻态的真值为
[0120]
第十七步：为第十八负极字线wl18施加脉冲vr，第二十负极字线wl20施加脉冲v
dd
，负极总线wln接地，获得第二十阻变器件ys1的器件阻态的真值为
[0121]
第十八步：为第十九负极字线wl19施加脉冲vr，第二十一负极字线wl21施加脉冲v
dd
，负极总线wln接地，获得第二十一阻变器件ys2的器件阻态的真值为
[0122]
第十九步：为第二十负极字线wl20和第二十一负极字线wl21施加脉冲vr，第二十二负极字线wl22施加脉冲v
dd
，负极总线wln接地，获得第二十二阻变器件c
out
的器件阻态的真值为真值为
[0123]
对于真值a为0，真值b为0的情况：
[0124]
第十八阻变器件y1的真值为y1＝a*b＝0，第十九阻变器件y2的真值为y2＝as7*c
in
＝0，第二十阻变器件ys1的真值为第二十一阻变器件ys2的真值为第二十二阻变器件c
out
的真值为c
out
＝y1+y2＝0。
[0125]
对于真值a为0，真值b为1的情况：
[0126]
第十八阻变器件y1的真值为y1＝a*b＝0，第十九阻变器件y2的真值为y2＝as7*c
in
＝1，第二十阻变器件ys1的真值为第二十一阻变器件ys2的真值为第二十二阻变器件c
out
的真值为c
out
＝y1+y2＝1。
[0127]
对于真值a为1，真值b为0的情况：
[0128]
第十八阻变器件y1的真值为y1＝a*b＝0，第十九阻变器件y2的真值为y2＝as7*c
in
＝0，第二十阻变器件ys1的真值为第二十一阻变器件ys2的真值为第二十二阻变器件c
out
的真值为c
out
＝y1+y2＝0。
[0129]
对于真值a为1，真值b为1的情况：
[0130]
第十八阻变器件y1的真值为y1＝a*b＝1，第十九阻变器件y2的真值为y2＝as7*c
in
＝0，第二十阻变器件ys1的真值为第二十一阻变器件ys2的真值为第二十二阻变器件c
out
的真值为c
out
＝y1+y2＝1。
[0131]
因此，基于阻变器件实现的一位全加器电路图中第二十二阻变器件c
out
对应的真值表如表5所示。
[0132]
表5第二十二阻变器件c
out
对应的真值表
[0133]
y1y2ys1ys1c
out
0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)
[0134]
进一步地，第二十二阻变器件c
out
的真值计算过程中用到了或非门，因此需要进行变换，具体为：
[0135]
将第二十二阻变器件c
out
的器件阻态的真值进行反转变换，得到第二十二阻变器件c
out
反转后的器件阻态的真值结果，第二十二阻变器件c
out
反转后(rev-c
out
)的器件阻态的真值结果如表6所示。
[0136]
表6第二十二阻变器件c
out
的rev-c
out
对应的真值结果
[0137]
y1y2ys1ys1c
out
rev-c
out
0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)0(lrs)1(hrs)1(hrs)0(lrs)
[0138]
因此，基于阻变器件的全加器将全加器电路中所有阻变器件的器件阻态以二进制方式表示，即将全加器电路中所有阻变器件的器件阻态为高阻态的表示为真值1，所有阻变器件的器件阻态为低阻态的表示为真值0，实现了断掉后数据不丢失，重启后数据即可获取恢复，从而通过使用阻变器件实现了计算器中的计算单元具有非挥发性。
[0139]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0140]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0141]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种基于阻变器件的全加器，其特征在于，包括全加器电路，所述全加器电路包括多个阻变器件和正极总线；所述全加器电路中，每一个所述阻变器件的一端均与所述正极总线连接，每一个所述阻变器件的另一端与其负极字线连接，用于以二进制方式将每一个所述阻变器件的器件阻态表示为高阻态或低阻态。2.根据权利要求1所述的基于阻变器件的全加器，其特征在于，所述多个阻变器件包括第一阻变器件、第二阻变器件、第三阻变器件、第四阻变器件、第五阻变器件、第六阻变器件、第七阻变器件、第八阻变器件、第九阻变器件、第十阻变器件、第十一阻变器件、第十二阻变器件、第十三阻变器件、第十四阻变器件、第十五阻变器件、第十六阻变器件、第十七阻变器件、第十八阻变器件、第十九阻变器件、第二十阻变器件、第二十一阻变器件和第二十二阻变器件；所述第一阻变器件、所述第二阻变器件和所述第十阻变器件，均为输入阻变器件；所述第三阻变器件、所述第四阻变器件、所述第五阻变器件、所述第六阻变器件、所述第七阻变器件、所述第八阻变器件、所述第九阻变器件、所述第十一阻变器件、所述第十二阻变器件、所述第十三阻变器件、所述第十四阻变器件、所述第十五阻变器件、所述第十六阻变器件、所述第十七阻变器件、所述第十八阻变器件、所述第十九阻变器件、所述第二十阻变器件、所述第二十一阻变器件和所述第二十二阻变器件，均为输出阻变器件。3.根据权利要求2所述的基于阻变器件的全加器，其特征在于，所述第一阻变器件连接有第一负极字线，所述第二阻变器件连接有第二负极字线，所述第三阻变器件连接有第三负极字线，所述第四阻变器件连接有第四负极字线，所述第五阻变器件连接有第五负极字线，所述第六阻变器件连接有第六负极字线，所述第七阻变器件连接有第七负极字线，所述第八阻变器件连接有第八负极字线，所述第九阻变器件连接有第九负极字线，所述第十阻变器件连接有第十负极字线，所述第十一阻变器件连接有第十一负极字线，所述第十二阻变器件连接有第十二负极字线，所述第十三阻变器件连接有第十三负极字线，所述第十四阻变器件连接有第十四负极字线，所述第十五阻变器件连接有第十五负极字线，所述第十六阻变器件连接有第十六负极字线，所述第十七阻变器件连接有第十七负极字线，所述第十八阻变器件连接有第十八负极字线，所述第十九阻变器件连接有第十九负极字线，所述第二十阻变器件连接有第二十负极字线，所述第二十一阻变器件连接有第二十一负极字线，所述第二十二阻变器件连接有第二十二负极字线。4.一种基于权利要求1-3任一项所述的基于阻变器件的全加器实现阻变器件一位全加器的方法，其特征在于，包括：为第一负极字线施加脉冲v
r
，第三负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第三阻变器件的器件阻态的真值为真值a为第一阻变器件的器件阻态对应的真值；为第二负极字线施加脉冲v
r
，第四负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第四阻变器件的器件阻态的真值为真值b为第二阻变器件的器件阻态对应的真值；为第五负极字线施加脉冲v
dd
，第一负极字线和第四负极字线均接地，负极总线施加脉冲v
r
，获得第五阻变器件的器件阻态的真值为为第六负极字线施加脉冲v
dd
，第二负极字线和第三负极字线均接地，负极总线施加脉
冲v
r
，获得第六阻变器件的器件阻态的真值为为第五负极字线施加脉冲v
r
，第七负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第七阻变器件的器件阻态的真值为为第六负极字线施加脉冲v
r
，第八负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第八阻变器件的器件阻态的真值为为第七负极字线施加脉冲v
r
，第八负极字线施加脉冲v
r
，第九负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第九阻变器件的器件阻态的真值为5.根据权利要求4所述的基于阻变器件的全加器实现阻变器件一位全加器的方法，其特征在于，所述为第七负极字线施加脉冲v
r
，第八负极字线施加脉冲v
r
，第九负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第九阻变器件的器件阻态的真值之后，还包括：将所述第九阻变器件的器件阻态的真值进行反转变换，得到所述第九阻变器件反转后的器件阻态的真值结果。6.根据权利要求4所述的基于阻变器件的全加器实现阻变器件一位全加器的方法，其特征在于，还包括：为第九负极字线施加脉冲v
r
，第十一负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第十一阻变器件的器件阻态的真值为为第十负极字线施加脉冲v
r
，第十二负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第十二阻变器件的器件阻态的真值为真值c
in
为第十阻变器件的器件阻态对应的真值；为第十三负极字线施加脉冲v
dd
，第九负极字线和第十二负极字线均接地，负极总线施加脉冲v
r
，获得第十三阻变器件的真值为为第十四负极字线施加脉冲v
dd
，第十负极字线和第十一负极字线接地，负极总线施加脉冲v
r
，获得第十四阻变器件的器件阻态的真值为为第十三负极字线施加脉冲v
r
，第十五负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第十五阻变器件的器件阻态的真值为为第十四负极字线施加脉冲v
r
，第十六负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第十六阻变器件的器件阻态的真值为为第十五负极字线和第十六负极字线均施加脉冲v
r
，第十七负极字线施加脉冲v
dd
，获得第十七阻变器件的器件阻态的真值为7.根据权利要求4所述的基于阻变器件的全加器实现阻变器件一位全加器的方法，其特征在于，所述为第十五负极字线和的hi十六负极字线均施加脉冲v
r
，第十七负极字线施加脉冲v
dd
，获得第十七阻变器件的器件阻态的真值之后，还包括：将所述第十七阻变器件的器件阻态的真值进行反转变换，得到所述第十七阻变器件反转后的器件阻态的真值结果。
8.根据权利要求5所述的基于阻变器件的全加器实现阻变器件一位全加器的方法，其特征在于，还包括：为第一负极字线和第十二负极字线均接地，为负极总线施加脉冲v
r
，第十八负极字线施加脉冲v
dd
，获得第十八阻变器件的真值为a*b；为第九负极字线和第十负极字线均接地，为负极总线施加脉冲v
r
，第十九负极字线施加脉冲v
dd
，获得第十九阻变器件的器件阻态的真值为为第十八负极字线施加脉冲v
r
，第二十负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第二十阻变器件的器件阻态的真值为为第十九负极字线施加脉冲v
r
，第二十一负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第二十一阻变器件的器件阻态的真值为为第二十负极字线和第二十一负极字线施加脉冲v
r
，第二十二负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第二十二阻变器件的器件阻态的真值为9.根据权利要求8所述的基于阻变器件的全加器实现阻变器件一位全加器的方法，其特征在于，所述为第二十负极字线和第二十一负极字线施加脉冲v
r
，第二十二负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第二十二阻变器件的器件阻态的真值之后，还包括：将所述第二十二阻变器件的器件阻态的真值进行反转变换，得到所述第二十二阻变器件反转后的器件阻态的真值结果。10.根据权利要求4所述的基于阻变器件的全加器实现阻变器件一位全加器的方法，其特征在于，所述为第一负极字线施加脉冲v
r
，第三负极字线施加脉冲v
dd
，负极总线接地，获得第三阻变器件的器件阻态的真值之前，还包括：将第三阻变器件、第四阻变器件、第五阻变器件、第六阻变器件、第七阻变器件、第八阻变器件、第九阻变器件、第十一阻变器件、第十二阻变器件、第十三阻变器件、第十四阻变器件、第十五阻变器件、第十六阻变器件、第十七阻变器件、第十八阻变器件、第十九阻变器件、第二十阻变器件、第二十一阻变器件和第二十二阻变器件的器件阻态，均初始化为高阻态。

技术总结
本发明涉及半导体器件领域，提供一种基于阻变器件的全加器，基于阻变器件的全加器包括全加器电路，全加器电路包括多个阻变器件和正极总线；全加器电路中，每一个阻变器件的一端均与正极总线连接，每一个阻变器件的另一端与其负极字线连接，用于以二进制方式将每一个阻变器件的器件阻态表示为高阻态或低阻态。本发明实施例提供的基于阻变器件的全加器将全加器电路中所有阻变器件的器件阻态以二进制方式表示，即将全加器电路中所有阻变器件的器件阻态为高阻态的表示为真值1，所有阻变器件的器件阻态为低阻态的表示为真值0，实现了断掉后数据不丢失，重启后数据即可获取恢复，从而通过使用阻变器件实现了计算器中的计算单元具有非挥发性。具有非挥发性。具有非挥发性。


技术研发人员：刘力锋 蒋知辰 伊亚玎 韩德栋 张兴
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/8/5