1.一种基于忆阻器交叉阵列的全尺寸卷积计算器,其特征在于,包括:卷积核矩阵;包括2行m×d列忆阻器单元电路,2行忆阻器单元电路用于采集目标数据,每列忆阻器单元电路的列输出对应并接输入阵列的一个列输入;
卷积矩阵:包括n行m×d列忆阻器单元电路,组成n行m×d卷积阵列,n行m×d卷积阵列按照卷积核输出逻辑,连接在F组输出电路上;
输出电路输出卷积结果;
所述n行m×d卷积阵列由n行m×d列忆阻器单元电路组成,每列忆阻器单元电路的运算忆阻器并接对应所述卷积核矩阵的列输出;
每行忆阻器单元电路的行忆阻器接同一行选择器;
每列忆阻器单元电路的列忆阻器接同一列选择器;
确定d×d卷积核,n×m输入阵列稀疏存储,每隔一列进行逐列间隔d‑1,逐行间隔1存储,得到一个n行m×d列的卷积矩阵,对应卷积核矩阵变形为2行m×d列;
在n行m×d列卷积矩阵中排列有基本阵列单元,基本阵列单元的列数为d,行数为n,所有基本阵列单元依次排列至最后一列;
在卷积矩阵中还规划有卷积计算单元,每个卷积计算单元依据d行d×d列规划,按照步长s从第一行一列起复制并扩展到第n行m×d列,在n行m×d列的卷积矩阵中排列出F个卷积计算单元,并规划出对应的F路卷积输出,每路卷积输出连接一个输出电路;
所述n行m×d列卷积矩阵设置有接地选择器、单元选择器、行间选择器、输出选择器;
接地选择器:每一行中,所有忆阻器单元电路的MOS管源极并在一起之后,统一经接地选择器接地;
单元选择器,每一行中,每间隔d个忆阻器单元电路,就设置有一个单元选择器,该单元选择器连接在相邻MOS管的源极之间;
每个卷积计算单元内,每一行忆阻器单元电路的MOS管源极都并接在一根行输出线上;
行间选择器:除第一行,每一行中,每d个忆阻器单元电路的两侧都设置有行间选择器,该行间选择器用于连接本行与上一行的行输出线;
输出选择器:每个卷积计算单元内,所有行输出线经行间选择器串接以后,统一经一个输出选择器连接在该卷积计算单元的输出线上。
2.根据权利要求1所述的基于忆阻器交叉阵列的全尺寸卷积计算器,其特征在于,所述忆阻器单元电路设置有MOS管,该MOS管的源极接地,漏极连接运算忆阻器,该运算忆阻器连接数据源,运算忆阻器用于运算和存储数据,MOS管的栅极连接有行忆阻器,栅极还经列忆阻器接列选通信号源。
3.根据权利要求1或2所述的基于忆阻器交叉阵列的全尺寸卷积计算器,其特征在于,所述卷积核矩阵的第一行忆阻器单元电路的运算忆阻器并接在同一初始数据源上,第二行忆阻器单元电路的运算忆阻器并接在同一延时数据源上;
所有忆阻器单元电路的行忆阻器接地;
同列忆阻器单元电路的列忆阻器并接在同一列选通信号源上;
同列忆阻器单元电路的漏极并接在第一运放的反向输入端,该第一运放的同向输入端接地,输出端经限流电阻接第二运放的反向输入端,第二运放的同向输入端接地,输出端对应输入阵列的一个列输入。
4.根据权利要求1所述的基于忆阻器交叉阵列的全尺寸卷积计算器,其特征在于,每组所述输出电路包括一组运放电路和一组积分电路,其中运放电路与输入阵列的一路输出,运放电路的输出端连接切换器前端,切换器第一后端接积分电路的反向输入端,切换器第二后端经反向器接积分电路的反向输入端,积分电路的同向输入端接地,输出端输出卷积结果。
5.一种卷积方法,基于权1‑4所述全尺寸卷积计算器实施,其特征在于:步骤1、通过卷积核矩阵获取输入数据,卷积核矩阵将低于忆阻器阈值电压的脉冲电压信号送卷积核正值输入端,经运算电路后得m个低于忆阻器阈值电压数据;
步骤2、每个数据接入输入阵列,在F个卷积计算单元内与存储在忆阻器交叉阵列中的输入数据实现累加求和;
步骤3、F个输出结果送F个输出电路,输出电路的切换器同步实现卷积核正值与负值的切换,再用低于忆阻器阈值电压的脉冲电压送卷积核负值一行,反相器实现负值取绝对值,得到一次卷积结果;在此,将d×d卷积核的列矢量转换为行矢量进行无重叠行排布,一行存储正值,另一行存储负值的绝对值;
再经过向右或向下平移找到卷积矩阵余下的卷积计算单元,重复步骤1、2、3,得到所有卷积结果。