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Exclusive-OR型機能メモリ コモンズ

国内特許コード P09A014442
整理番号 80
掲載日 2009年5月8日
出願番号 特願2006-020835
公開番号 特開2006-120321
登録番号 特許第4310439号
出願日 平成18年1月30日(2006.1.30)
公開日 平成18年5月11日(2006.5.11)
登録日 平成21年5月22日(2009.5.22)
発明者
  • 荻野 博幸
出願人
  • 学校法人京都大学
発明の名称 Exclusive-OR型機能メモリ コモンズ
発明の概要

【課題】機能メモリのメモリセルに書き込まれたデータと一致検索用のデータとのExclusive-ORを少ない構成素子で演算する。
【解決手段】Exclusive-OR型機能メモリのメモリセル2のデータ蓄積部7に書き込まれたデータと一致検索用のデータとの排他的論理和を演算するに当たり、一致検索用のデータが真の値である場合、データ蓄積部7に書き込まれたデータを、正論理と負論理のうちの一方のデータとして読み出し、一致検索用のデータが偽の値である場合、データ蓄積部7に書き込まれたデータを、その他方のデータとして読み出す。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


機能メモリ(Functional Memory)は、記憶素子に演算回路を付加して、単なる記憶だけでなく各種の演算を並列に行うことができるようにしたものである。この種のメモリに関連する分類としては、前記の他に、連想記憶(Associative Memory)、論理付き記憶(Logic in Memory)、分布論理記憶(Distributed Logic Memory)等がある。また、機能メモリの一種に連想記憶があり、これには、内容アドレスメモリ(Content Addressable Memory)、データアドレスメモリ(Data Address Memory)、探索メモリ(Search Memory)等と呼ばれ、これらの分類には諸説がある。



この種のメモリのハードウェアの歴史は大変古く、1956年に発表されたShade とMcMahon の"The Cryotron Catalog Memory System"に始まるとされている。しかしながら、これらの研究や開発に関する歴史にも諸説があることを付け加えておく。



次いで、磁気コア(1961年)などの磁気を利用したものや半導体のフリップフロップ回路(E.S.Lee;1963年)と一致検出回路の組合せによるものが試みられた。しかしながら、磁気コアを用いたものは、主記憶と同じ電流一致方式による選択制御を行うので、破壊読出しと非破壊読出しの制御が困難であり、結果的には速度の遅い破壊読出しを行う必要があったので検索速度が遅く、量産化されていない。その外には、磁気を用いたものに磁気バブルを用いたものが研究された時期もあった。



現在では、半導体集積回路のSRAM(Static Random Access Memory) やDRAM(Dynamic Random Access Memory)と一致検出回路を組み合わせたものが実用化されている。しかしながら、SRAMやDRAM自体に比べてトランジスタ数が増加することやそれに伴う記憶容量の減少が問題で小容量のものに留まっている。例えば、(1)仮想記憶システムのアドレス変換(2)キャッシュメモリのメモリマッピングの高速化(3)記号アドレスの変換が実用化されている。



近年、フラッシュメモリの技術を用いた構成素子が少なく大容量なものが実用化されつつあるが、データの書込み速度が十分でなく、DRAMやSRAMと同様の高速かつ大容量のものが実現されるには至っていない。



また、機能メモリ素子の配列からWPBP(Word Parallel Bit Parallel)方式とWPBS(Word Parallel Bit Serial)方式のものがある。WPBP方式は、1回の命令で全てが演算できるが、集積度が増大するに従ってその構成、演算結果の読出し方式、消費電力等から適切に分割して演算するのが現実的である。

産業上の利用分野


本発明は、データベース、人工知能、画像処理、文字列処理等で重要な検索や一致/不一致の問題を解くExclusive-OR型機能メモリ及びその読出し方法に関するものである。なお、本明細書中、Exclusive-OR型機能メモリとは、Exclusive-OR(排他的論理和)の演算を行う機能メモリを意味するものとする。

特許請求の範囲 【請求項1】
真の値又は偽の値のデータを記憶する複数のメモリセルを有する記憶手段と、
前記メモリセルに記憶すべきデータ及び一致検索用のデータが外部から入力されるデータ入力手段と、
前記メモリセルに記憶すべきデータを、前記メモリセルに個々に又は複数まとめて正論理又は負論理で書き込むデータ書込み手段と、
前記メモリセルから、記憶されたデータを個々に又は複数まとめて肯定的又は否定的に読み出すデータ読出し手段と、
記憶されたデータを読み出すべきメモリセル及び記憶すべきデータを書き込むべきメモリセルを選択する読出し及び書き込み選択手段と、
前記データ読出し手段によって読み出されたデータを外部に出力するデータ出力手段とを具え、
前記メモリセルの各々が、記憶すべきデータが書き込まれるデータ蓄積部を有し、
前記データ読出し手段が、
前記一致検索用のデータが1であるとともに前記データ蓄積部に書き込まれたデータが0である場合には、前記メモリセルからの読出しデータを1とし、前記一致検索用のデータが1であるとともに前記データ蓄積部に書き込まれたデータが1である場合には、前記メモリセルからの読出しデータを0とし、否定的に読み出し、
前記一致検索用のデータが0であるとともに前記データ蓄積部に書き込まれたデータが0である場合には、前記メモリセルからの読出しデータを0とし、前記一致検索用のデータが0であるとともに前記データ蓄積部に書き込まれたデータが1である場合には、前記メモリセルからの読出しデータを1とし、肯定的に読み出し、
前記データ蓄積部を、分極方向に応じた真の値又は偽の値のデータを保持する強誘電体又は誘電体としたことを特徴とするExclusive-OR型機能メモリ。

【請求項2】
真の値又は偽の値のデータを記憶する複数のメモリセルを有する記憶手段と、
前記メモリセルに記憶すべきデータ及び一致検索用のデータが外部から入力されるデータ入力手段と、
前記メモリセルに記憶すべきデータを、前記メモリセルに個々に又は複数まとめて正論理又は負論理で書き込むデータ書込み手段と、
前記メモリセルから、記憶されたデータを個々に又は複数まとめて肯定的又は否定的に読み出すデータ読出し手段と、
記憶されたデータを読み出すべきメモリセル及び記憶すべきデータを書き込むべきメモリセルを選択する読出し及び書き込み選択手段と、
前記データ読出し手段によって読み出されたデータを外部に出力するデータ出力手段とを具え、
前記メモリセルの各々が、記憶すべきデータが書き込まれるデータ蓄積部を有し、
前記データ読出し手段が、
前記一致検索用のデータが1であるとともに前記データ蓄積部に書き込まれたデータが0である場合には、前記メモリセルからの読出しデータを0とし、前記一致検索用のデータが1であるとともに前記データ蓄積部に書き込まれたデータが1である場合には、前記メモリセルからの読出しデータを1とし、否定的に読み出し、
前記一致検索用のデータが0であるとともに前記データ蓄積部に書き込まれたデータが0である場合には、前記メモリセルからの読出しデータを1とし、前記一致検索用のデータが0であるとともに前記データ蓄積部に書き込まれたデータが1である場合には、前記メモリセルからの読出しデータを0とし、肯定的に読み出し、
前記データ蓄積部を、分極方向に応じた真の値又は偽の値のデータを保持する強誘電体又は誘電体としたことを特徴とするExclusive-OR型機能メモリ。
産業区分
  • 記憶装置
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2006020835thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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