[发明专利]一种哈希硬件处理装置及方法

说明书

本发明提供一种基于阻变存储器的哈希硬件处理装置及方法，所有的源数据无需送往CPU进行哈希函数的计算，在RRAM中根据电流叠加效应即可完成哈希函数输入数据的操作，并在存储器中实现哈希表的建立，无需将大量的源数据送往CPU后再送回存储器中。本发明基于阻变存储器的数据处理将减少数据从存储器端向处理器端的数据搬运，尤其于对数据量大的应用来说，具有显著的性能优势和功耗优势。通过在RRAM存储器中利用RRAM存储单元可实现基于电流叠加原理实现的存储数据的累加功能，进行哈希表的建立，避免数据读取到CPU端进行计算后再写入哈希表，一方面减少大量数据从存储端向CPU端的搬运，减少对访存带宽的需求；另一方面可以提高哈希表建立和查询的执行效率，并降低处理功耗。

技术领域

本发明涉及计算机领域常用的散列数据结构，具体涉及基于RRAM实现的传统哈希表(散列表)数据结构功能，通过利用RRAM的特殊存储计算功能实现基于硬件的哈希表功能。更具体地说，本发明涉及一种哈希硬件处理装置及方法。

背景技术

Hash(哈希，散列)数据结构，是一种用以常数平均时间执行插入、删除和查找的技术。进一步讲，hash就是把任意长度的输入通过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。通过哈希算法，将输入的所有数据value按照哈希之后形成的key组成的表，成为哈希表。当使用哈希表进行查询的时候，就是再次使用哈希函数将key转换为对应的数组下标，并定位到该空间获取value，如此一来，就可以充分利用到数组的定位性能进行数据定位。例如，采用取余法对已知一组值(32，40，36，53，16，46，71，27，42，24，49，64)进行哈希表的构建，哈希表长度为13，哈希函数为：H(value)＝value％13，如图1所示，即为根据哈希函数形成的哈希查找表，查找表为链表结构，各个链表根据链表头中的值作为哈希值进行索引。当查询时，即可以根据哈希函数进行反推，例如，当找数据42时，可以找到数组[3](42％13＝3，因此去3为链表头中的值中查找)然后根据链表向下查询到值42。

在计算机软件算法中，哈希结构是一种非常常用的数据存储和快速查找方法，而且可以根据需要，选择不同的哈希函数进行哈希表的构建，例如直接定址法、数字分析法、平方取中法、折叠法、随机数法等均是常用的哈希函数，用于构建各种不同的哈希表。在计算机体系结构中，硬件哈希结构也是一种重要的数据映射方法，例如处理器中常用的Cache结构的访问，首先需要和Cache的Tag位(通常为访存地址高位)进行对比，查找匹配成功(命中)时，再去Cache的Data位去取实际的存储数据。

哈希功能在软件算法和特定硬件结构中是一种非常常用的数据映射方式，但是，随着需要存储数据量的不断上升，通过软件算法进行数据的哈希处理和存储查询的效率受到严重的限制，这是因为，在基于软件的哈希表的建立过程中，存储于存储器的数据，通常需要读取到CPU中，根据其值，根据哈希的映射函数的处理，形成哈希表。因此，所有的数据都需要从存储器读取到CPU端，进行计算出来，然后建立哈希表。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明提供一种哈希硬件处理装置及方法。

根据本发明的一方面，本发明提供一种哈希硬件处理装置，主要包括如下模块：

阻变存储器，其包括用于存储待哈希处理的源数据的多个存储单元，以及用于读出或者写入数据位的字线和位线；

字线控制逻辑，用于控制阻变存储器中字线的选通；

位线控制逻辑，用于控制阻变存储器中位线的选通；

哈希值处理单元，其连接到所述阻变存储器并用于从阻变存储器中接收所选通的字线上的源数据的一个或者多个数据位的输出，生成由所述字线选通的源数据的哈希值；

哈希表管理和存储单元，用于接收并存储所述哈希值和对应的源数据。

其中，哈希值处理单元包括如下模块：