[发明专利]一种基于忆阻器阵列的方程求解器及其操作方法

权利要求书

1.一种基于忆阻器阵列的方程求解器，其特征在于，包括：第一忆阻器阵列、第二忆阻器阵列、比较模块和电导调制模块；

第一忆阻器阵列和第二忆阻器阵列均包括行输入端、列输入端、行输出端和列输出端；各输出端处均连接一组串联的电流电压转换器和模数转换器；第一忆阻器阵列的输出端经过其电流电压转换器与第二忆阻器阵列的输入端相连，第二忆阻器阵列的输出端经过串联的电流电压转换器和模数转换器与比较模块的输入端相连；比较模块的输出端与电导调制模块的输入端相连；其中，第一忆阻器阵列的行输出端经过其电流电压转换器与第二忆阻器阵列的列输入端相连，或者第一忆阻器阵列的列输出端经过其电流电压转换器与第二忆阻器阵列的行输入端相连；若第一忆阻器阵列的行输出端经过其电流电压转换器与第二忆阻器阵列的列输入端相连，则第一忆阻器阵列的输入矩阵从其列输入端输入，第二忆阻器阵列中与比较模块连接的输出端为其行输出端；否则，第一忆阻器阵列的输入矩阵从其行输入端输入，第二忆阻器阵列与比较模块连接的输出端为其列输出端；

目标矩阵以及初始状态下第一忆阻器阵列和第二忆阻器阵列中所存储的矩阵均根据待求解方程的类型确定，分别记为矩阵T、C和D；第一忆阻器阵列和第二忆阻器阵列的大小均大于或等于待求解方程系数矩阵的大小；

第一忆阻器阵列用于接收转换为电压矢量后的矩阵B的输入，实现矩阵B与矩阵C的矢量矩阵乘法运算，在第一忆阻器阵列的输出端得到用于表征该运算结果的电流，经其对应的电流电压转换器转换成电压后，输出到第二忆阻器阵列；所述矩阵B根据待求解方程的类型确定；

第二忆阻器阵列用于实现第一忆阻器阵列所得运算结果与矩阵D的矢量矩阵乘法运算，并在第二忆阻器阵列的输出端得到用于表征该运算结果的电流，经其对应的电流电压转换器转换成电压后，由其对应的模数转换器转换成相应的数字，得到第二忆阻器阵列的运算结果，并输出到比较模块中；

比较模块用于将第二忆阻器阵列的运算结果与目标矩阵T进行比较，计算误差值，并输出到电导调制模块中；

电导调制模块用于根据待求解方程的类型确定待更新的忆阻器阵列，根据误差值，计算待更新忆阻器阵列中需要调制的权值量，并基于所得权值量，采用电脉冲调制待更新的忆阻器阵中对应忆阻器的电导值，进而更新所述待更新的忆阻器阵列中所存储的矩阵，得到矩阵M；其中，所述待更新的忆阻器阵列为第一忆阻器阵列或第二忆阻器阵列；

所述待更新的忆阻器阵列用于在其输入端接收转换为电压矢量后的矢量F的输入，实现矩阵M与矢量F的矢量矩阵乘法运算，此时，所述待更新的忆阻器阵列中所存储的矩阵为矩阵M，即为待求解方程系数矩阵的逆矩阵或广义逆矩阵，在其输出端得到用于表征该运算结果的电流，经过其对应的电流电压转换器和模数转换器进行转换后，所得的结果即为待求解方程的解；其中，若所述待更新的忆阻器阵列的输入端为行输入端，则其输出端为列输出端；否则，其输出端为行输出端；矢量F为待求解方程等号右边的数所组成的矢量。

2.根据权利要求1所述的基于忆阻器阵列的方程求解器，其特征在于，所述待求解方程包括：非奇异线性方程组、相容线性方程组、不相容线性方程组和偏微分方程。

3.根据权利要求1所述的基于忆阻器阵列的方程求解器，其特征在于，所述方程求解器还用于求解矩阵特征向量。