摘要：Dipole coupled nanomagnets controlled by the static Zeeman field can form various magnetic logic ***, the corner wire interconnect is often unreliable and error-prone at room temperature. In this study, we address this problem by making it into a reliable type with trapezoid-shaped nanomagnets, the shape anisotropy of which helps to offer the robustness. The building method of the proposed corner wire interconnect is discussed,and both its static and dynamic magnetization properties are investigated. Static micromagnetic simulation demonstrates that it can work correctly and reliably. Dynamic response results are reached by imposing an ac microwave field on the proposed corner wire. It is found that strong ferromagnetic resonance absorption appears at a low frequency. With the help of a very small ac field with the peak resonance frequency, the required static Zeeman field to switch the corner wire is significantly decreased by ~21 m T. This novel interconnect would pave the way for the realization of reliable and low power nanomagnetic logic circuits.

摘要：并行程序开发大多遵循"开发-执行-验证和分析"的流程,开发周期较长,效率低下,而正确性和高性能是使用并行程序的首要条件。为此,提出了一种贯彻算法设计、程序开发到结果分析全过程的、可以同时进行正确性验证和性能分析的开发流程,给出了较完善的计算机辅助开发工具设计的原则和方法,并开发了消息传递并行程序设计的辅助工具原型。实验证明,该流程和方法提高了并行程序开发效率,简化了程序员的工作。

摘要：利用人字齿轮啮合特性的分析结果,准确计算人字齿轮轮齿时变啮合刚度激励和误差激励。根据齿轮啮合冲击模型,计算人字齿轮啮入冲击激励。根据人字齿轮的均载传动特性,综合考虑上述3种激励,利用集中参数理论建立人字齿轮12自由度弯曲—扭转—轴向变形耦合的三维空间动力学模型。应用牛顿第二定律,建立系统的振动方程,对方程进行消除刚体位移和量纲归一化处理。采用变步长四阶龙格库塔法(Runge-Kutta)求解,得到系统的振动响应和动态特性。结果表明:人字齿轮动力学模型的建立、求解和分析为其动态设计奠定了基础。

摘要：无死锁是并行程序正确性的主要条件之一,已有研究成果关注于死锁检测,但对死锁预防研究较少。该文在对消息传递模式并行程序各种通信过程进行分类介绍的基础上,借助Petri网进行建模,提出程序死锁与Petri网死标识的对应关系,给出通信死锁检测算法,进而针对2种引起通信死锁的原因提出了3种预防方法,通过比较提出最佳方案。该方法既有较好的通用性,又可用于并行算法设计阶段的死锁预防以提高并行编程效率。

摘要：建立了多铁纳磁体逻辑器件的铁磁耦合作用模型,通过施加应变时钟对铁磁耦合互连线的磁化动态进行了理论模拟.结果表明:合适的应力(19.7—20.1 MPa)能够实现近180?磁化翻转,完成逻辑态在铁磁耦合互连线中的正确传递;多铁纳磁体间的强耦合阻碍器件的有效磁化翻转,这可能源于小间距增强了纳磁体的面外磁化,从而阻碍了面内翻转.研究结论可为多铁逻辑电路的设计提供重要指导.

摘要：由于石墨烯的电导率相比典型的金属材料更大,自旋弛豫时间更长,自旋轨道相互作用更弱,从而在相同的注入电流情况下,自旋电流在石墨烯材料中的耗散作用更弱.基于自旋传输和磁化动力学耦合模型,研究了石墨烯沟道全自旋逻辑器件的开关特性.结果显示,在相同的电源电压下和器件尺寸下,石墨烯沟道材料的全自旋逻辑器件磁矩翻转时间比Cu沟道更短,流入输出纳磁体的自旋电流更大.同时,长度越短、宽度越窄的沟道其开关时间更短,功耗更小.在满足磁体磁矩翻转的临界开关电流的情况下,石墨烯沟道的可靠工作长度也显著大于Cu沟道.所以石墨烯材料是相比于金属材料更理想的沟道材料.另外,通过合理选择沟道尺寸,能进一步降低器件开关时间和功耗.上述结论为全自旋逻辑器件的优化设计与应用提供了理论参考.

摘要：利用正、负磁致伸缩系数材料(Terfenol-D,Ni)对相同应变的响应差异,提出了一种基于异质多铁结构全局应变时钟的纳磁体择多逻辑门,设计了“高应力启动-低应力计算”的两步择多计算模式,使用MuMax3微磁学仿真软件建立了该器件的微磁学模型,并研究了其能量演化情况和周期能耗.仿真结果表明:异质多铁结构全局应变时钟纳磁体择多逻辑门能够成功地对任意的3端输入组合连续执行择多计算;应用两步择多计算模式,该器件计算正确率可达100%,其执行连续计算的周期为2.75 ns,周期能耗约64 aJ.研究发现:应力各向异性能和偶极子耦合能变化引起的能量势阱变化是决定该器件磁化动力学行为的主要原因.本文研究结果可为纳米磁逻辑电路的设计提供重要指导.

摘要：自旋神经元是一种新兴的人工神经形态器件,其具有超低功耗、强非线性、高集成度和存算一体等优点,是构建新一代神经网络的强有力候选者.本文提出了一种磁场辅助磁弹应变驱动的混合时钟自旋神经元,利用OOMMF微磁学仿真软件建立了该神经元器件的微磁学模型,基于LLG方程建立了其数值仿真模型,利用所设计的自旋神经元构建了3层神经网络,研究了不同纳磁体材料(Terfenol-D,FeGa,Ni)神经元器件的激活特性及其对MNIST手写数字数据集识别性能的影响.OOMMF仿真和数值模拟发现,设计的混合时钟结构能够成功驱动纳磁体发生随机磁化翻转,有效模拟生物神经元的激活行为和特性.MNIST手写数字识别结果表明:当输入不同范围的磁场使得3种材料的自旋神经元都达到饱和识别精度时,该自旋神经元器件具有与Sigmoid神经元器件相同的识别能力,有望替代传统的CMOS神经元,并且选择合适的磁致伸缩层材料能够进一步降低智能计算的整体功耗;当输入相同范围的磁场时,Ni构成的自旋神经元的识别速度较慢.研究结果可为新型人工神经网络和智能电路的设计及应用奠定一定的理论基础.

摘要：近年来,大规模图数据处理在众多领域得到广泛应用,图划分算法是分布式图计算系统的基础,但大规模图在异构集群中的划分尚未得到充分研究。为此,针对异构集群,提出基于标签传播的大规模图划分算法(heterogeneous label propagation, HLP),根据计算节点负载能力进行图划分,以实现负载均衡和边割率最小化为目标。HLP算法规避了传统标签传播中顶点迁移的步骤,提高了算法效率。实验结果表明,HLP算法在分区质量以及划分效率方面均有较好表现。

摘要：本文提出了一种由8个磁性隧道结(magnetic tunnel junction,MTJ)构成的3位磁弹模数转换器(magnetoelastic analog-to-digital converter,MEADC),该转换器中MTJ自由层为双组分多铁纳磁体.通过对多铁纳磁体实施应变介导的电压调控,可以实现零场条件下的确定性磁化翻转.研究发现:对于给定尺寸,给定材料的双组分多铁纳磁体,压电层厚度与双组分多铁纳磁体的临界翻转电压线性相关.基于该原理,通过调整压电层的厚度使得MEADC具有8个不同的电压切换阈值,将模拟信号转换为8个多铁MTJ不同磁化状态组合.同时,设计了锁存比较器和独立的读取电路来检测MTJ的阻态,以此实现了数字信号的输出.Monte Carlo功能模拟表明:该MEADC在室温下写入成功率可达100%;此外,读写电路相互分离,使得压电层厚度与MTJ的输出参考电压无关,因此每个MTJ可设置相同的参考电压,从而具有更高的读取可靠性.微磁仿真和数值模拟分析发现:该MEADC的工作频率可达250 MHz,单次转换能耗仅为20 aJ;与基于Racetr ack技术的磁模数转换器相比,能耗降低了1000倍,采样速率提高了10倍.本文提出的MEADC可为基于自旋电子器件的存算一体电路架构提供重要的技术支撑.