具备信息检索功能的存储器及其利用方法、装置、信息处理方法制造方法及图纸

CPU不擅长对存储器上的信息进行搜索的处理，而擅长对信息进行搜索的相联存储器(CAM)难以构建能够应对大数据的大容量的存储器。通过在一般的存储器中加入电路规模极小的1比特并行逻辑运算器，从而使大容量存储器变身为具有与相联存储器(CAM)匹敌的信息检索能力的能动型的存储器，通过该存储器，能够实现完全并行检索的超高速内存数据库。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具备信息检索功能的存储器及其利用方法、装置、信息处理方法。
技术介绍
进入了能够利用低价格且大容量的半导体存储器的时代，内存数据库(In-Memory Database)技术作为对大数据高速地进行处理的技术而备受瞩目。其中之一是数据挖掘等使大量的数据常驻于半导体存储器(内存数据库)，加速数据的访问而高速地搜索出目的信息的技术。但是，通过使信息数据从硬盘装置常驻于半导体存储器，是能够期待1个数量级至2个数量级程度的加速的程度。在从本质上思考大数据的灵活运用的情况下，当前的罗曼型计算机的课题需要事先予以明确。由于当前的计算机是由CPU进行所有信息处理的计算机，因此CPU不得不全盘接管CPU所擅长的处理以及不擅长的处理。例如，对于CPU来说，存储器上的数据仿佛是翻转后的扑克牌那样的存在，只能一张一张(1个地址、1个地址)地进行排查(访问)而对信息进行搜索。在CPU进行对存储器上的信息依次进行检索而搜索出特定的信息这种信息处理的情况下，信息处理量极大，等待时间增多。这就是罗曼型计算机的宿命、即总线瓶颈。虽然利用硬件解决上述课题的是CPU的并行处理(分散处理)，但是存在如下课题，即，周边电路变得复杂，系统臃肿化。基于上述背景，当前，为了减轻具有总线瓶颈的当前的计算机的CPU的负担、减少信息处理的次数，不断提出并利用各种应用技术(软件算法)。例如，作为为了搜索出信息而利用的代表性的算法，存在哈希
表(Hash table)、索引(index)、树构造、二分查找(binary search)、聚类(clustering)，另外，如果考虑它们的组合等，则存在无数的算法。这些应用技术(软件算法)只是用于减轻CPU的负担、减少信息处理的次数的方法、使背负着宿命而诞生的CPU灵活运用的应用技术。即，上述算法均是如下等方法，即，事先对在存储器上何处存在怎样的信息进行整理，创建CPU容易查找信息的标题及其路径，以从小到大的顺序秩序井然地对数据进行排列。根据上述算法，虽然能够消除检索时CPU的负担，但是在前处理、后处理中不得不进行复杂的信息处理，例如以数据的插入、删除为代表，每当追加或者删除信息数据时，需要数组的排序、顺序的变更等用于上述算法的前处理、后处理的信息处理。另外，对于以上的软件算法，需要根据数据库的种类、规模选择几个适当的软件算法而构建最优化系统，除了具有知识和经验的专业人士以外不能胜任。由于当前的计算机由CPU进行所有的信息处理，因此虽然存在以上的宿命，但是如果改变思路，能够使存储器自身搜索出特定的信息，则以上的信息处理会完全改变。以往，相联存储器(CAM)作为消除以上课题的技术而存在。但是，相联存储器(CAM)存在如下课题，即，需要完全并行的比较电路，电路尺寸大型化，而且构成比较电路的并行电路消耗大电流。因此，当前相联存储器(CAM)不过是限定地利用于如通信路由器那样超高速检索不可或缺的特殊的领域。本专利技术就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于实现具有如下新思路的存储器，即，在一般的存储器中仅加入极少量的电路，以与相联存储器(CAM)匹敌的速度实现大数据的检索。为了实现该目的，本专利技术人进行了各种专利技术。例如，由本专利技术人所作出的日本专利技术专利第4588114号具备信息筛选检测功能的存储器是擅长模式匹配等逻辑与运算的存储器。另外PCT/JP2013/059260号具备集合运算功能的存储器是扩大发展了具有以上信息筛选检测功能的存储器的概念，能够自由地进行逻辑与运算、逻辑或
运算、逻辑非运算等的存储器。通过该参照，将该2份申请的公开内容作为整体而包含于本专利技术书的公开内容中。本专利技术的存储器101能够应用于以上两个在先专利技术。另外，日本特愿平10－232531号、带运算功能的存储器是如图所示按照模块单位设置运算电路、以匹配效率的提高为目的的存储器。与在所有存储器均分别具有运算电路相比，虽然运算电路的尺寸变小，但存在运算效率变差、而且匹配的效率差、成本上的问题。另外，其他专利文献的具有运算功能的存储器也是同样的，未发现如本专利技术那样仅通过最小结构的1组运算功能对存储器内的数据并行地进行信息处理的在先申请。
技术实现思路
本专利技术从根本上消除由CPU进行的信息处理的最大课题，即，信息检索、也就是信息处理变得复杂、除专业人士以外不能胜任、而且CPU的负担大、周边电路也复杂化而消耗电力大的情况，实现具有如下信息检索功能的存储器，即，该信息检索功能基于还能够利用于大数据的、全新的信息处理的思路。具体地说，提供如下在以往的信息处理的概念中没有的新概念的存储器元件，即，灵活运用能够进行并行信息检索的相联存储器(CAM)的思路，抑制相联存储器(CAM)的课题、即电路尺寸、消耗电力的增大，还能够应对大数据。为了解决上述课题，根据本专利技术的主要观点，提供以下方案。在技术方案1中，一种具有信息检索功能的存储器，其能够进行信息的读取、写入，该具有信息检索功能的存储器的特征在于，(1)该存储器作为1个字的比特宽度为n且N个字地址、即N×n比特的存储单元构造，(2)在该存储器整体中1组n个比特的逻辑运算器具备如下功能，即：(3)将从所述N个字地址中反复选择指定的所述1个字的比特
宽度为n的存储单元信息并行地输入(代入)至所述1组n个比特的所述逻辑运算器而进行逻辑运算；以及(4)输出所述逻辑运算器的内容。在技术方案2中，根据技术方案1所记载的具有信息检索功能的存储器，其特征在于，所述逻辑运算器是如下结构，即，能够实现针对所述输入(代入)的所述1个字的比特宽度为n的存储器存储单元信息彼此的每一比特的逻辑存储、逻辑与、逻辑或、逻辑非、互斥逻辑及其任意的组合运算。在技术方案3中，根据技术方案1所记载的具有信息检索功能的存储器，其特征在于，所述逻辑运算器具备移位寄存器功能。在技术方案4中，根据技术方案1所记载的具有信息检索功能的存储器，其特征在于，通过所述逻辑存储、逻辑与、逻辑或、逻辑非、互斥逻辑及其任意的组合运算，从而进行数据值的完全一致以及数据值的范围检索。在技术方案5中，根据技术方案1所记载的具有信息检索功能的存储器，其特征在于，通过所述逻辑存储、逻辑与、逻辑或、逻辑非、互斥逻辑及其任意的组合运算，从而进行数据值的加减运算。在技术方案6中，根据技术方案1所记载的具有信息检索功能的存储器，其特征在于，与CPU等其他种类的半导体器件一体化。在技术方案7中，根据技术方案1所记载的具有信息检索功能的存储器，其特征在
于，安装于FPGA。在技术方案8中，技术方案1所记载的具有信息检索功能的存储器的使用方法，其特征在于，构成为如下数据库，即，将数据库的记录分配给所述1个字的比特宽度为n的某一列，将1条记录的字段总比特数设为所述字地址数N。在技术方案9中，技术方案1所记载的具有信息检索功能的存储器的使用方法，其特征在于，将所述具有信息检索功能的存储器以(1)或者(2)的连接进行使用，(1)串行、并行、或者串并行连接(2)阶层式连接。在技术方案10中，一种装置，其中，包含权利要求1所记载的存储器。在技术方案11中，一种信息处理方法，其特征在于，在存储器内部反复进行存储器存储单元信息的1个比特彼此的信息的逻辑与、逻辑或、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有信息检索功能的存储器，其能够进行信息的读取、写入，该具有信息检索功能的存储器的特征在于，(1)该存储器作为1个字的比特宽度为n且N个字地址、即N×n比特的存储单元构造，(2)在该存储器整体中1组n个比特的逻辑运算器具备如下功能，即：(3)将从所述N个字地址中反复选择指定的所述1个字的比特宽度为n的存储单元信息并行地输入(代入)至所述1组n个比特的所述逻辑运算器而进行逻辑运算；以及(4)输出所述逻辑运算器的内容。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.23 JP 2013-2647631.一种具有信息检索功能的存储器，其能够进行信息的读取、写入，该具有信息检索功能的存储器的特征在于，(1)该存储器作为1个字的比特宽度为n且N个字地址、即N×n比特的存储单元构造，(2)在该存储器整体中1组n个比特的逻辑运算器具备如下功能，即：(3)将从所述N个字地址中反复选择指定的所述1个字的比特宽度为n的存储单元信息并行地输入(代入)至所述1组n个比特的所述逻辑运算器而进行逻辑运算；以及(4)输出所述逻辑运算器的内容。2.根据权利要求1所述的具有信息检索功能的存储器，其特征在于，所述逻辑运算器是如下结构，即，能够实现针对所述输入(代入)的所述1个字的比特宽度为n的存储器存储单元信息彼此的每一比特的逻辑存储、逻辑与、逻辑或、逻辑非、互斥逻辑及其任意的组合运算。3.根据权利要求1所述的具有信息检索功能的存储器，其特征在于，所述逻辑运算器具备移位寄存器功能。4.根据权利要求1所述的具有信息检索功能的存储器，其特征在于，通过所述逻辑存储、逻辑与、逻辑或、逻辑非、互斥逻辑及其任意的组合运算，从而进行数据值的完全一致以及数据值的范围检索。5.根据权利要求1所述的具有信息检索功...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上克己，
申请(专利权)人：井上克己，
类型：发明
国别省市：日本;JP