[发明专利]基于9T SRAM单元在内存实现汉明距离计算的电路及9T SRAM单元

说明书

本发明公开了一种基于9T SRAM单元在内存实现汉明距离计算的电路及9T SRAM单元，先将目标二进制数据存储到N行N列内存单元中，再将与之比较的N位二进制数据输入到字线信号WL或位线BL、BLB中，通过脉冲调制信号实现外部数据与存储器内的多列或多行数据的汉明距离计算。由于在该计算过程中所有的存储单元可以同时参与计算，因此有着很高的计算效率，同时可以减少在数据传输过程消耗的能量，并且可以提高计算时数据的吞吐率，不需要将数据读出SRAM从而能大大降低功耗。

技术领域

本发明涉及集成电路的设计领域，尤其涉及一种基于9T SRAM单元在内存实现汉明距离计算的电路及9T SRAM单元。

背景技术

近年来，由于大数据和人工智能等技术的发展，人们对计算机系统中的计算速度和能效的需求不断增加。现如今，几乎所有先进的计算平台是基于冯诺依曼架构。在冯诺依曼结构中，计算模块和存储单元是分离的，CPU在计算时必须频繁地从存储单元中读取数据。由于CPU处理数据的速度远大于其读取内存中数据的速度，造成了所谓的“冯诺依曼瓶颈”。这个瓶颈在机器学习和图像识别计算量大的领域尤为明显，为了克服这些传统的冯诺依曼结构带来的弊端，内存内计算(computing in memory，缩写为CIM)成为解决这个问题的热点，内存内计算不需要把数据传输到处理器中，直接在内存中进行运算，因此大大减少了计算过程中数据存取的能量消耗，同时在计算速度上得到提高。汉明距离表示两个等长字符串在对应位置上不同字符的数目，对于二进制串A和B来说，汉明距离等于A异或B等于1的数目。汉明距离的计算在模式识别和机器学习中有着重要的应用。

基于静态随机存储器的内存内计算用的最多的一个操作就是多行读取。即一次性开启多行存储阵列，再观察位线上的电压降，从而得出相应的逻辑计算结果。传统的6TSRAM和8T SRAM只能实现多列数据的计算，然而存储器的数据是按行存入的，因此给数据的计算带来不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于9T SRAM单元在内存实现汉明距离计算的电路及9TSRAM单元，不仅能够实现多列数据的计算，也能实现多行数据的计算，因此应用场景更加广泛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于9T SRAM单元在内存中实现汉明距离计算的电路，包括：以9T SRAM单元为基本单元设置的n行n列内存单元；所述9T SRAM单元包括：两个交叉耦合的反相器、四个数据传输管以及一个控制管；四个数据传输管设置于交叉耦合的反相器左右两侧，每一侧设置上下两个；左侧的上下两个数据传输管的一端与反相器中的左侧存储节点连接，另一端接位线BL；右侧的上下两个数据传输管的一端与反相器中的右侧存储节点连接，另一端接位线BLB；左右两侧上方的两个数据传输管均连接字线WL，左右两侧下方的两个数据传输管连接控制管，控制管连接控制线RD与位线SL；

n行n列内存单元中，同一行9T SRAM单元的左右两侧上方的数据传输管均连接同一个字线WL以及控制线，控制管连接同一个位线SL；同一列9T SRAM单元的左侧两个数据传输管连接同一位线BL，右侧两个数据传输管连接同一位线BLB，控制管连接同一个控制线RD；

行列数据的汉明距离计算时，将目标二进制数据存储到n行n列内存单元中，再将与之比较需要计算的n位二进制数据输入至位线BL与位线BLB、或者字线WL，通过控制线RD与位线SL实现汉明距离计算。

一种9T SRAM单元电路，作为前述电路的基本单元，包括：

两个交叉耦合的反相器、四个数据传输管以及一个控制管；四个数据传输管设置于交叉耦合的反相器左右两侧，每一侧设置上下两个；左侧的上下两个数据传输管的一端与反相器中的左侧存储节点连接，另一端接位线BL；右侧的上下两个数据传输管的一端与反相器中的右侧存储节点连接，另一端接位线BLB；左右两侧上方的两个数据传输管均连接字线WL，左右两侧下方的两个数据传输管连接控制管，控制管连接控制线RD与位线SL。