На основе миниатюрного микроконтроллера сконструирован макет устройства, аппаратно-программно реализующего физическую модель реального биполярного и униполярного мемристора. Ключевой особенностью устройства является его исполнение в виде двухполюсника, позволяющего исключить необходимость использования дополнительных цепей подключения микроконтроллера к источнику питания. Предложено компактное схемотехническое решение, разработан и изготовлен макет на основе проектированной печатной платы. Создан оригинальный алгоритм работы устройства, обеспечивающий воспроизведение параметров реальных мемристоров, и в соответствии с которым реализована программа управления микроконтроллером на языке ассемблера. Исследованы вольт-амперные характеристики созданного аппаратного макета, демонстрирующие возможность реализации синаптической пластичности эмулятора мемристорного устройства с возможностью настройки её параметров, определяющих скорость и величину изменения проводимости в различных режимах импульсной стимуляции. Разработанное устройство найдет применение при аппаратном макетировании искусственных нейронных сетей и узлов нейропроцессора, реализуемых на базе мемристорных массивов. Кроме того, создание макета имеет образовательную ценность и способствует популяризации знаний о принципах работы реальных мемристоров. Разработанное устройство также может быть использовано в качестве калибровочного инструмента для оборудования, предназначенного для тестирования и характеризации реальных мемристоров в целях изучения механизмов переключения мемристоров на основе наноматериалов.

On the basis of a miniature microcontroller, a model of a device is designed that hardware and software implements a physical model of a real bipolar and unipolar memristor. The key feature of the device is its design in the form of a bipole, which eliminates the need to use additional circuits for connecting the microcontroller to a power source. Disclosed is a compact circuit design, a layout based on a designed printed circuit board is developed and made. An original algorithm for the device's operation has been created, which provides reproduction of the parameters of real memristors, and according to which an assembly language microcontroller control program has been implemented. The volt-ampere characteristics of the created hardware model were studied, demonstrating the possibility of implementing the synaptic plasticity of the memristor device emulator with the ability to adjust its parameters that determine the rate and magnitude of change in conductivity in various modes of pulse stimulation. The developed device will find application in hardware prototyping of artificial neural networks and neuroprocessor nodes implemented on the basis of memristor arrays. In addition, the creation of a layout has educational value and contributes to the popularization of knowledge about the principles of work of real memristors. The developed device can also be used as a calibration tool for equipment designed for testing and characterizing real memristors in order to study the switching mechanisms of memristors based on nanomaterials.

• 6095e09aabebd46ced4b684fdb03069ed6ab89af0e3dc630c36b438d3661a957.pdf
• 643a7d461dcbb578fc4cabe7602b432801ae34abea604b3cc9d8411b5f41bdc2.pdf