Computing in Memory Using Doubled STT-MRAM With the Application of Binarized Neural Networks

计算机科学 磁阻随机存取存储器 XNOR门 交错存储器 计算机硬件 内存体系结构 嵌入式系统 电阻随机存取存储器 计算机体系结构 并行计算 半导体存储器 与非门 逻辑门 内存管理 算法 电极 随机存取存储器 化学 物理化学
作者
Seyed Hassan Hadi Nemati,Nima Eslami,Mohammad Hossein Moaiyeri
出处
期刊:IEEE Magnetics Letters [IEEE Magnetics Society]
卷期号:14: 1-5 被引量:4
标识
DOI:10.1109/lmag.2023.3301384
摘要

The computing-in-memory (CiM) approach is a promising option for addressing the processor-memory data transfer bottleneck while performing data-intensive applications. In this letter, we propose a novel CiM architecture based on Spin-Transfer Torque Magnetic RAM (STT-MRAM) memory, which can work in computing and memory modes. In this work, two spintronic devices are considered per cell to store the main data and its complement to address the reliability concerns during the read operation, which also provides a fascinating ability for performing reliable Boolean operations (all basic functions), binary/ternary content-addressable memory (BCAM/TCAM) search operation and multi-input Majority function. Since the proposed architecture can perform bitwise XNOR operations in one cycle, a resistive-based accumulator has been designed to perform multi-input Majority production to improve the structure for implementing fast and low-cost binary neural networks (BNNs). To this end, multiplication, accumulation, and passing through the activation function are accomplished in three cycles. The simulation result of exploiting the proposed architecture in the BNN application indicates 86% to 98% lower PDP than existing architectures.
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