关于忆阻器的一些重要问题
如何改变忆阻器的电导值（Gij）对于理想阻变器件，线性度和对称性很好，可以通过控制施加的编程脉冲个数直接实现定量的更新。能降低硬件开销、实现低功耗、高能效的片上训练。传统的基于忆阻器阵列的权重更新，需要计算出具体的脉冲数，这需要构建复杂的外围电路来计算脉冲数。在新的学习方案中，随机提取训练样本，基于训练样本更新整个卷积神经网络的权重，计算梯度值获取权重更新的方向，引入忆阻器非理想特性，给予忆阻器单脉冲进行权重更新，该方法不需要复杂的外围电路设计，节省了芯片面积和功耗。研究基于新的学习方案提出了四种权重更新方式，将传统的SGD和PL作为基准，在基于LeNet5网络对MNIST图像识别中取得了良好的识别率。该方法可应用到更加复杂的神经网络结构中，如resnet8网络和VGG网络识别cifar10数据集，具有良好的应用前景和优化空间。目前如果更新忆阻器阵列的电导值仍然是重要的研究问题。Just a moment...onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202100041
[*]数据是怎么进入到忆阻器阵列进行计算的
https://pic4.zhimg.com/v2-3082c47900817ea21f53a3b16f26ac4b_b.jpg上面的图B有8个PE阵列，每个阵列128×16=2048个1T1R单元，也就是说他们的忆阻器支持W矩阵的大小为128×16。https://pic4.zhimg.com/v2-86024082b4db4372e178ecb187395c2f_b.jpg上图中的：
BL Driver是1T1R忆阻器阵列的位线；对输入电压的控制。SL Driver是1T1R忆阻器阵列的选择线；WL Driver是1T1R忆阻器阵列外接控制信号；1T1R的结构：https://pic4.zhimg.com/v2-1ad0c533c199c7826d49c654fcef6b4b_b.jpghttps://pic3.zhimg.com/v2-10d1f60fc4eb81ed8e3706c1623d67fa_b.jpg为什么必须加晶体管？这里的晶体管负责控制开关元件的位置。这种方法的缺点是一个开关元件使用一个晶体管，因此其封装密度仍然取决于晶体管的所占空间以及可扩展性。另外晶体管还有一个作用是抑制旁路电流。8bit的数据是通过8个周期送入阵列的，每次出来的电流会在MUX（多路复用器）中做差分，进入ADC，再经过Shift & Adder将八次的结构移位累加，转化为电压信号。这一点大大降低了器件的工作频率（20M/8=2.5MHz），相比GPU的2.5GHz，差了1000倍，这是制约算力重要因素。如果做0，1运算，不要做差分，进入ADC以后可以直接得到输出结果。2. 忆阻器的算力如何（其它的性能指标）？https://pic2.zhimg.com/v2-5cce49b1e2ed02fa11dd571c76b8abd5_b.jpg
算力真的很一般，假设我们使用0，1运算，算力在656GOPs=0.64TOPs。3. 是否可以通过增加忆阻器的PE阵列来提升计算精度？目前不能无限提升，忆阻器级联就相当于做了一个超大规模的交叉阵列，交叉阵列会随着规模增大，线电阻增加，导致权重W的降低，交叉阵列规模从16到128行增加时，精度将从8bits降低至5bits。参考：Li, C., Hu, M., Li, Y. et al. Analogue signal and image processing with large memristor crossbars. Nat Electron 1, 52–59 (2018). https://doi.org/10.1038/s41928-017-0002-z4. 是否可以使用模拟忆阻器阵列进行数字（布尔）运算？可以，相当于w的权重是1bit，每输入1bit信息就可以进行一次数据输出，可以达到很好的精度，但是精度不能保证100%。至于算力问题或者忆阻器的阵列能扩大什么程度、精度能到多少还没具体的相关说明。5. 忆阻器一些详细的性能指标https://pic1.zhimg.com/v2-cc8484a38dc41b162141084ec1b7b2d8_b.jpg重要指标的含义：
[*]Cell type代表每个PE阵列的组成。
[*]crossbar size代表PE阵列规模的大小。
[*]cell size占用面积。
[*]Array level tuning precision代表精度。
参考论文：Kim, H., Mahmoodi, M.R., Nili, H. et al. 4K-memristor analog-grade passive crossbar circuit. Nat Commun 12, 5198 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-25455-0忆阻器阵列学习笔记_fallenangel2的博客-CSDN博客_忆阻器阵列blog.csdn.net/qq_42556934/article/details/115024456https://pic1.zhimg.com/v2-377d1a6fc0b303bc84a27ba12ac40a0c_180x120.jpg
上面这篇文章讲了做CNN训练，软件训练的测试集精度为97.99%，15level(4bit)量化之后为96.92%，映射到忆阻器上为95.07%，最后训练全连接层，达到96.19%的精度。经过全连接层训练，训练集精度从95.18%增加到96.79%。精度总体损失1.2%。6. 我们进行CNN训练过程中不断的刺激忆阻器，使其电导值发生改变，那我们进行乘法运算过程中，是不是每次运算都会改变权重，导致计算数值不准确？一个是2V，一个是0.2V，Amazing。
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