具備信息檢索功能的存儲器及其利用方法、裝置、信息處理方法【專利摘要】CPU不擅長對存儲器上的信息進行搜索的處理，而擅長對信息進行搜索的相聯(lián)存儲器(CAM)難以構(gòu)建能夠應(yīng)對大數(shù)據(jù)的大容量的存儲器。通過在一般的存儲器中加入電路規(guī)模極小的1比特并行邏輯運算器，從而使大容量存儲器變身為具有與相聯(lián)存儲器(CAM)匹敵的信息檢索能力的能動型的存儲器，通過該存儲器，能夠?qū)崿F(xiàn)完全并行檢索的超高速內(nèi)存數(shù)據(jù)庫?！緦＠f明】具備信息檢索功能的存儲器及其利用方法、裝置、信息處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明涉及一種具備信息檢索功能的存儲器及其利用方法、裝置、信息處理方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]進入了能夠利用低價格且大容量的半導體存儲器的時代，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(In-MemoryDatabase)技術(shù)作為對大數(shù)據(jù)高速地進行處理的技術(shù)而備受矚目。其中之一是數(shù)據(jù)挖掘等使大量的數(shù)據(jù)常駐于半導體存儲器(內(nèi)存數(shù)據(jù)庫)，加速數(shù)據(jù)的訪問而高速地搜索出目的信息的技術(shù)。但是，通過使信息數(shù)據(jù)從硬盤裝置常駐于半導體存儲器，是能夠期待I個數(shù)量級至2個數(shù)量級程度的加速的程度。[0003]在從本質(zhì)上思考大數(shù)據(jù)的靈活運用的情況下，當前的羅曼型計算機的課題需要事先予以明確。[0004]由于當前的計算機是由CPU進行所有信息處理的計算機，因此CPU不得不全盤接管CPU所擅長的處理以及不擅長的處理。例如，對于CPU來說，存儲器上的數(shù)據(jù)仿佛是翻轉(zhuǎn)后的撲克牌那樣的存在，只能一張一張(I個地址、I個地址)地進行排查(訪問)而對信息進行搜索。在CPU進行對存儲器上的信息依次進行檢索而搜索出特定的信息這種信息處理的情況下，信息處理量極大，等待時間增多。這就是羅曼型計算機的宿命、即總線瓶頸。[0005]雖然利用硬件解決上述課題的是CPU的并行處理(分散處理)，但是存在如下課題，即，周邊電路變得復雜，系統(tǒng)臃腫化。[0006]基于上述背景，當前，為了減輕具有總線瓶頸的當前的計算機的CPU的負擔、減少信息處理的次數(shù)，不斷提出并利用各種應(yīng)用技術(shù)(軟件算法)。[0007]例如，作為為了搜索出信息而利用的代表性的算法，存在哈希表(Hashtable)、索引(index)、樹構(gòu)造、二分查找(binarysearch)、聚類(clustering)，另外，如果考慮它們的組合等，則存在無數(shù)的算法。這些應(yīng)用技術(shù)(軟件算法)只是用于減輕CPU的負擔、減少信息處理的次數(shù)的方法、使背負著宿命而誕生的CPU靈活運用的應(yīng)用技術(shù)。即，上述算法均是如下等方法，即，事先對在存儲器上何處存在怎樣的信息進行整理，創(chuàng)建CPU容易查找信息的標題及其路徑，以從小到大的順序秩序井然地對數(shù)據(jù)進行排列。[0008]根據(jù)上述算法，雖然能夠消除檢索時CPU的負擔，但是在前處理、后處理中不得不進行復雜的信息處理，例如以數(shù)據(jù)的插入、刪除為代表，每當追加或者刪除信息數(shù)據(jù)時，需要數(shù)組的排序、順序的變更等用于上述算法的前處理、后處理的信息處理。[0009]另外，對于以上的軟件算法，需要根據(jù)數(shù)據(jù)庫的種類、規(guī)模選擇幾個適當?shù)能浖惴ǘ鴺?gòu)建最優(yōu)化系統(tǒng)，除了具有知識和經(jīng)驗的專業(yè)人士以外不能勝任。[0010]由于當前的計算機由CPU進行所有的信息處理，因此雖然存在以上的宿命，但是如果改變思路，能夠使存儲器自身搜索出特定的信息，則以上的信息處理會完全改變。[0011]以往，相聯(lián)存儲器(CAM)作為消除以上課題的技術(shù)而存在。但是，相聯(lián)存儲器(CAM)存在如下課題，S卩，需要完全并行的比較電路，電路尺寸大型化，而且構(gòu)成比較電路的并行電路消耗大電流。因此，當前相聯(lián)存儲器(CAM)不過是限定地利用于如通信路由器那樣超高速檢索不可或缺的特殊的領(lǐng)域。[0012]本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于實現(xiàn)具有如下新思路的存儲器，即，在一般的存儲器中僅加入極少量的電路，以與相聯(lián)存儲器(CAM)匹敵的速度實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的檢索。[0013]為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明人進行了各種發(fā)明。例如，由本發(fā)明人所作出的日本發(fā)明專利第4588114號具備信息篩選檢測功能的存儲器是擅長模式匹配等邏輯與運算的存儲器。另外PCT/JP2013/059260號具備集合運算功能的存儲器是擴大發(fā)展了具有以上信息篩選檢測功能的存儲器的概念，能夠自由地進行邏輯與運算、邏輯或運算、邏輯非運算等的存儲器。通過該參照，將該2份申請的公開內(nèi)容作為整體而包含于本發(fā)明書的公開內(nèi)容中。[0014]本發(fā)明的存儲器101能夠應(yīng)用于以上兩個在先發(fā)明。[0015]另外，日本特愿平10—232531號、帶運算功能的存儲器是如圖所示按照模塊單位設(shè)置運算電路、以匹配效率的提高為目的的存儲器。與在所有存儲器均分別具有運算電路相比，雖然運算電路的尺寸變小，但存在運算效率變差、而且匹配的效率差、成本上的問題。[0016]另外，其他專利文獻的具有運算功能的存儲器也是同樣的，未發(fā)現(xiàn)如本發(fā)明那樣僅通過最小結(jié)構(gòu)的I組運算功能對存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)并行地進行信息處理的在先申請。【
發(fā)明內(nèi)容】[0017]本發(fā)明從根本上消除由CPU進行的信息處理的最大課題，S卩，信息檢索、也就是信息處理變得復雜、除專業(yè)人士以外不能勝任、而且CPU的負擔大、周邊電路也復雜化而消耗電力大的情況，實現(xiàn)具有如下信息檢索功能的存儲器，即，該信息檢索功能基于還能夠利用于大數(shù)據(jù)的、全新的信息處理的思路。[0018]具體地說，提供如下在以往的信息處理的概念中沒有的新概念的存儲器元件，SP，靈活運用能夠進行并行信息檢索的相聯(lián)存儲器(CAM)的思路，抑制相聯(lián)存儲器(CAM)的課題、即電路尺寸、消耗電力的增大，還能夠應(yīng)對大數(shù)據(jù)。[0019]為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的主要觀點，提供以下方案。[0020]在技術(shù)方案I中，[0021]—種具有信息檢索功能的存儲器，其能夠進行信息的讀取、寫入，該具有信息檢索功能的存儲器的特征在于，[0022](I)該存儲器作為I個字的比特寬度為η且N個字地址、S卩NXη比特的存儲單元構(gòu)造，[0023](2)在該存儲器整體中I組η個比特的邏輯運算器具備如下功能，SP:[0024](3)將從所述N個字地址中反復選擇指定的所述I個字的比特寬度為η的存儲單元信息并行地輸入(代入)至所述I組η個比特的所述邏輯運算器而進行邏輯運算；以及[0025](4)輸出所述邏輯運算器的內(nèi)容。[0026]在技術(shù)方案2中，[0027]根據(jù)技術(shù)方案I所記載的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，[0028]所述邏輯運算器是如下結(jié)構(gòu)，S卩，能夠?qū)崿F(xiàn)針對所述輸入(代入)的所述I個字的比特寬度為η的存儲器存儲單元信息彼此的每一比特的邏輯存儲、邏輯與、邏輯或、邏輯非、互斥邏輯及其任意的組合運算。[0029]在技術(shù)方案3中，[0030]根據(jù)技術(shù)方案I所記載的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，[0031]所述邏輯運算器具備移位寄存器功能。[0032]在技術(shù)方案4中，[0033]根據(jù)技術(shù)方案I所記載的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，[0034]通過所述邏輯存儲、邏輯與、邏輯或、邏輯非、互斥邏輯及其任意的組合運算，從而進行數(shù)據(jù)值的完全一致以及數(shù)據(jù)值的范圍檢索。[0035]在技術(shù)方案5中，[0036]根據(jù)技術(shù)方案I所記載的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，[0037]通過所述邏輯存儲、邏輯與、邏輯或、邏輯非、互斥邏輯及其任意的組合運算，從而進行數(shù)據(jù)值的加減運算。[0038]在技術(shù)方案6中，[0039]根據(jù)技術(shù)方案I所記載的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，[0040]與CPU等其他種類的半導體器件一體化。[0041]在技術(shù)方案7中，[0042]根據(jù)技術(shù)方案I所記載的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，[0043]安裝于FPGA。[0044]在技術(shù)方案8中，[0045]技術(shù)方案I所記載的具有信息檢索功能的存儲器的使用方法，其特征在于，[0046]構(gòu)成為如下數(shù)據(jù)庫，S卩，將數(shù)據(jù)庫的記錄分配給所述I個字的比特寬度為η的某一列，將I條記錄的字段總比特數(shù)設(shè)為所述字地址數(shù)N。[0047]在技術(shù)方案9中，[0048]技術(shù)方案I所記載的具有信息檢索功能的存儲器的使用方法，其特征在于，[0049]將所述具有信息檢索功能的存儲器以(I)或者(2)的連接進行使用，[0050](I)串行、并行、或者串并行連接[0051](2)階層式連接。[0052]在技術(shù)方案10中，[0053]一種裝置，其中，[0054]包含權(quán)利要求1所記載的存儲器。[0055]在技術(shù)方案11中，[0056]一種信息處理方法，其特征在于，[0057]在存儲器內(nèi)部反復進行存儲器存儲單元信息的I個比特彼此的信息的邏輯與、邏輯或、邏輯非、互斥邏輯、及其組合的邏輯運算而得到規(guī)定的運算結(jié)果。[0058]在技術(shù)方案12中，[0059]根據(jù)技術(shù)方案11所記載的信息處理方法，其特征在于，[0060]對所述I個比特彼此的信息并行地進行所述邏輯運算?！靖綀D說明】[0061]圖1是一般存儲器的結(jié)構(gòu)圖。[0062]圖2是具有信息檢索功能的存儲器的結(jié)構(gòu)圖。[0063]圖3是由具有信息檢索功能的存儲器所進行的文獻檢索的例子(實施例1)。[0064]圖4是由具有信息檢索功能的存儲器所進行的完全一致數(shù)據(jù)的檢索的例子(實施例2)。[0065]圖5是由具有信息檢索功能的存儲器所進行的范圍數(shù)據(jù)的檢索的例子(實施例3)。[0066]圖6是具有信息檢索功能的存儲器的串并行連接的例子(實施例4)。[0067]圖7是具有信息檢索功能的存儲器的階層化連接的例子(實施例5)。【具體實施方式】[0068]下面，參照附圖，對本發(fā)明的一個實施方式進行說明。[0069]圖1是表示一個實施方式所涉及的一般存儲器的結(jié)構(gòu)圖。[0070]圖1的存儲器100省略了地址解碼器、數(shù)據(jù)總線等功能電路，該存儲器是能夠自由地對信息數(shù)據(jù)進行寫入、讀取的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，具有I個字為η比特的寬度103、N個字地址104，通過由NXn比特的單元構(gòu)成的存儲單元102構(gòu)成，該存儲器通常通過地址解碼器等方法而能夠從外部對從I至N為止的字地址進行選擇指定。[0071]當前由CPU所實現(xiàn)的信息處理以如下方式進行，S卩，按照存儲器100的數(shù)據(jù)寬度103為8比特、16比特、32比特等恒定的數(shù)據(jù)寬度，在信息數(shù)據(jù)的檢索的情況下由CPU針對賦予了地址數(shù)量為IM地址、IG地址等的存儲器的地址空間依次對地址進行訪問，讀入數(shù)據(jù)，依次進行處理。[0072]由本發(fā)明的存儲器所進行的信息處理是對以上的一般存儲器構(gòu)造、數(shù)據(jù)庫表格構(gòu)造的數(shù)據(jù)寬度和地址的概念的常識進行逆向思維而得到的，另外假設(shè)以I比特單位的并行邏輯運算為基礎(chǔ)。[0073]圖2是表示具有本實施方式的信息檢索功能的存儲器結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。[0074]與圖1同樣，在圖2中省略地址解碼器、數(shù)據(jù)總線等功能電路，該存儲器101是能夠自由地對信息數(shù)據(jù)進行寫入、讀取的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，具有I個字為η比特的寬度103、N個字地址104，通過由NXη比特的單元構(gòu)成的存儲單元102構(gòu)成，該存儲器1I能夠從外部對從I至N為止的字地址進行選擇指定110。如果考慮為I個字為η比特的寬度103相當于數(shù)據(jù)庫的記錄數(shù)量(η)、1條記錄縱向排列、字地址104的N相當于I條記錄的字段的構(gòu)造，則容易理解。[0075]S卩，該存儲器是I條記錄為N比特、且η條記錄的數(shù)據(jù)表格。在該存儲器的行方向(在本圖中是橫向)上以字地址104被進行選擇指定110的、與η比特的存儲單元102并行設(shè)置的邏輯運算器105，是針對被選擇指定110的字地址104的每個存儲單元102比特而能夠進行邏輯存儲116的電路，是能夠自由地對邏輯與112、邏輯或113、邏輯非(Ν0Τ)114、互斥邏輯116及其組合進行指定的結(jié)構(gòu)。[0076]另外，為了輸出該邏輯運算器105的運算結(jié)果，而具有優(yōu)先級地址編碼器輸出電路等運算結(jié)果輸出106功能。由于該存儲器的大半部分是存儲器單元本身，其僅極少一部分是邏輯運算器105以及運算結(jié)果輸出106功能，因此通過將這些功能加入一般存儲器的微小區(qū)域，從而能夠作為可利用于數(shù)據(jù)庫的大容量的存儲器。[0077]當然，為了高速化，也可以使得能夠同時對多個字地址進行選擇指定110而準備多組邏輯運算器105。[0078]下面，考慮由DRAM實現(xiàn)本發(fā)明的情況下的例子。當前時刻的每個半導體芯片(die)的存儲器容量為8G比特左右。[0079]如果認為是可忽略邏輯運算器105、運算結(jié)果輸出106等功能的程度的電路規(guī)模，則能夠?qū)崿F(xiàn)在字地址為IM情況下8K比特的字寬的本存儲器101、在字地址為8K的情況下IM比特的字寬的本存儲器101等縱橫任意的組合的存儲器101。該存儲器101在所有信息搜索、特別是大數(shù)據(jù)的檢索、數(shù)據(jù)挖掘、基因組解析等方面是有效的，利用幾個例子來說明本存儲器的應(yīng)用例子。[0080]我們大家進行日常信息檢索的例子是互聯(lián)網(wǎng)檢索，其概念是通過由關(guān)鍵詞進行的信息的篩選而實現(xiàn)的。它是如下機制，即，通過賦予例如“信息處理”、“信息檢索”、“CPU”等關(guān)鍵詞，從而進行篩選，搜索出適當?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)站點。[0081]說明將該存儲器利用于文獻檢索的情況下的實施例。[0082]實施例1[0083]圖3是由具有信息檢索功能的存儲器所進行的文獻檢索的例子。[0084]在本例的情況下，將從I至N為止的字地址設(shè)為“信息處理”、“信息檢索”、“專利”、“CPU”等詞匯，使字寬為η的任意的縱向I列作為I條記錄而與I個文獻相對應(yīng)。另外，構(gòu)成I條記錄的字地址I至N相當于字段。即，在I個文獻中，“信息處理”、“信息檢索”、“專利”、“CPU”等文字即便只有I個，也將“I”寫入相對應(yīng)的存儲器單元(字段)(省略“O”，下同)。因此，在本例的情況下，N個詞匯、和η本文獻(η條記錄)作為數(shù)據(jù)庫而被登記。[0085]介紹從將這些存儲后的數(shù)據(jù)庫中搜索出特定的文獻的例子。[0086]假設(shè)數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵詞的登記字地址18為“信息處理”、字地址5為“信息檢索”、字地址24為“專利”、字地址10為“CPU”，在運算式為(包含“信息處理”或者“信息檢索”中任意者的詞匯在內(nèi)的文獻)X(不包含詞匯“專利”在內(nèi)的文獻)X(包含詞匯“CPU”在內(nèi)的文獻)的情況下進行說明。[0087]在圖3的下方示出以上的關(guān)鍵詞檢索的運算過程。[0088]包含字地址18的“信息處理”和字地址5的“信息檢索”中任意者的(邏輯或(OR))的詞匯在內(nèi)的文獻的記錄是3、4、5、13、14、16、19、21、25。然后，字地址24為“專利”，不包含詞匯“專利”在內(nèi)的文獻為4、8.11、16、22、25，先前的運算結(jié)果、即文獻記錄3、4、5、13、14、16、19、21、25和該邏輯非運算114進行邏輯與運算后的結(jié)果、即邏輯與(AND)運算的交集文獻為4、16、25。最后，通過對包含字地址10的“0?1/’在內(nèi)的文獻記錄3、7、9、12、15、16、22和先前的交集文獻進行邏輯與(AND)運算，從而最終交集文獻107為記錄16。[0089]通過以上的說明可知，未進行選擇指定110的字地址成為運算可忽略(Don’tcare)的結(jié)果，具有與相聯(lián)存儲器(CAM)的3值存儲器相同的效果。即，文獻16是(包含“信息處理”或“信息檢索中任意者的詞匯在內(nèi)的文獻)X(不包含詞匯“專利”在內(nèi)的文獻)X(包含詞匯“CPU”在內(nèi)的文獻)。[0090]將以上結(jié)果從優(yōu)先級地址編碼器輸出電路等的運算結(jié)果輸出106中依次讀取即可。[0091]CPU如果對該存儲器101進行字地址選擇指定110，進行運算指定111，則能夠從該存儲器中對目的信息進行檢測，而不搜遍所有存儲器空間的信息。[0092]以上的說明是全文檢索的例子，但如果將記錄設(shè)為URL，則能夠利用于網(wǎng)絡(luò)檢索用的數(shù)據(jù)庫。[0093]以上的全文檢索全部是由I個比特構(gòu)成的數(shù)據(jù)，但在下面的實施例中，說明以值對數(shù)據(jù)進行存儲的情況下的信息檢索。[0094]實施例2[0095]圖4是由具有信息檢索功能的存儲器所進行的完全一致數(shù)據(jù)的檢索的例子。[0096]例如，考慮將字地址10作為最高位比特(MSB)、將字地址17作為最低位比特(LSB)的8比特的數(shù)據(jù)分配給字段的情況。由于是8比特的數(shù)據(jù)，因此能夠存儲256個數(shù)據(jù)，通過適當?shù)剡x擇從字地址10起至字地址17的8個字地址，從而能夠進行從256個數(shù)據(jù)的完全一致至大小判別為止的任意的檢索。例如，在按照完全一致對數(shù)據(jù)值“10”、S卩2進制數(shù)“00001010”進行搜索的情況下，將字地址10作為最高位比特(MSB)，直至字地址17為最低位比特(LSB)為止進行8次運算而對數(shù)據(jù)“00001010”進行檢測。[0097]如圖4的下方所示，在本例中，從MSB的字地址1起依次進行運算，此時，在“00001010”的數(shù)值為“O”的情況下進行邏輯非，在數(shù)值為T的情況下進行正邏輯，反復進行8次邏輯與運算(交集運算)，取交集而得到的13及25這2條記錄為數(shù)據(jù)值“10”。如果將加法功能、減法功能加入邏輯運算器105而進行并行運算，則還能夠進行記錄數(shù)據(jù)的四則運笪并ο[0098]實施例3[0099]圖5是由具有信息檢索功能的存儲器所進行的范圍數(shù)據(jù)的檢索的例子。[0100]以上的說明是求取數(shù)據(jù)值“10”的完全一致的說明，在搜索大于或等于數(shù)據(jù)值“10”的情況下，如圖所示，通過取得從MSB的字地址10起至字地址13為止這4個字地址的邏輯或，從而能夠?qū)?shù)據(jù)值大于或等于“16”的記錄進行檢測。并且，通過對更低位4比特的字地址15和16的邏輯或、和字地址14進行邏輯與運算，從而求出大于或等于數(shù)據(jù)值“10”且小于“16”，并與先前的數(shù)據(jù)值大于或等于“16”的記錄取得邏輯或，從而能夠搜索出數(shù)據(jù)值大于或等于“10”的記錄。并且，如果對數(shù)據(jù)值大于或等于“10”的記錄取非，則能夠檢測出小于“10”、即小于或等于“9”的記錄。對于其他數(shù)據(jù)值、范圍檢索，也反復進行和以上同樣的I比特運算即可。[0101]如果以上的運算以10次左右針對所有記錄并行地進行處理后的結(jié)果的數(shù)據(jù)值大于或等于16比特，則變?yōu)橐陨系?倍、如果大于或等于32比特，則變?yōu)橐陨系?倍，從而能夠根據(jù)完全一致而實現(xiàn)范圍檢索。另外，即使在將數(shù)據(jù)寬度從8比特增加到9比特、10比特的情況下，也是極度簡單的，也不需要字地址必須連續(xù)，即使將數(shù)據(jù)寬度設(shè)為17比特、33比特等，也能夠?qū)崿F(xiàn)而不會有不協(xié)調(diào)感。[0102]S卩，對于該存儲器，根據(jù)有/無這I個比特數(shù)據(jù)，利用任意數(shù)據(jù)寬度的范圍檢索而能夠自由地進行字段內(nèi)的分配。[0103]例如在個人信息等的情況下，大的特征在于，通過進行“住所在千葉縣、工作地址在東京都、身高170cm至175cm、50歲至60歲的、男性”等檢索，從而能夠?qū)π畔⑦M行篩選，僅對所需的記錄進行檢測?？紤]到對海量的記錄進行檢索的情況，還能夠構(gòu)成為，能夠?qū)?yōu)先級地址編碼器輸出電路等的運算結(jié)果輸出106分割為幾個模塊而按照模塊單位進行讀取。[0104]對于數(shù)據(jù)的寫入，除了利用恒定寬度的數(shù)據(jù)總線進行寫入、讀取之外，能夠設(shè)為在縱橫方向上利用先入先出(FIFO)接口而串行地進行寫入、讀取的結(jié)構(gòu)，此時還能夠使幾個進行并行處理。[0105]實施例4[0106]圖6是將本存儲器串并行地連接后的情況的例子。[0107]作為完全獨立的存儲器，由于還能夠在縱向(字地址方向)和橫向(數(shù)據(jù)寬度方向)上進行擴展，因此系統(tǒng)的擴展極為簡單，能夠使系統(tǒng)具有持久性。根據(jù)數(shù)據(jù)的種類的不同，在縱向(字地址方向)也設(shè)定橫向(數(shù)據(jù)寬度方向)所需的容量。如果是先前的全文檢索，則字地址多達數(shù)十萬，但是如果是個人信息，則每人具有數(shù)K至數(shù)十K的字地址就足夠。[0108]通常，在I個CPU從完全沒有數(shù)組的定義、索引的存儲器中對特定的信息進行查找的情況下，即使以例如平均10納秒對存儲器進行訪問并進行對照，在IM字地址的情況下需要10毫秒左右、在IG的情況下需要10秒、在IT的情況下需要10000秒(3小時左右)的時間。如果并行地使用CPU而進行分散處理，則原則上能夠與CPU的數(shù)量成正比地削減處理時間。但是對大容量的數(shù)據(jù)庫實時(例如I秒以內(nèi))地進行檢索是困難的。[0109]在本存儲器的情況下，不論以何種方式串并行，即使是例如1TB的數(shù)據(jù)，也能夠?qū)崿F(xiàn)所有存儲器的并行處理，將字地址指定110和運算指定111反復進行數(shù)次至數(shù)十次、數(shù)百次即可。[0110]根據(jù)存儲元件的不同，訪問速度各異，但如果將例如一次邏輯運算的速度設(shè)為10納秒，假如對信息進行搜索的時間為數(shù)百納秒至微秒、I毫秒，則能夠?qū)崿F(xiàn)100000次的運算，能夠進行完全并行處理，因此該技術(shù)的最大特征在于，不論是怎樣的大數(shù)據(jù)，也能夠以數(shù)百納秒至微秒、I毫秒左右的固定時間而搜索到目的信息。[0111]將該發(fā)明的存儲器構(gòu)造和數(shù)據(jù)的縱橫關(guān)系逆轉(zhuǎn)的思路如實地顯示出，大幅度地削減信息處理的次數(shù)、大幅度地削減處理時間。該情況對于需要基于各種假定反復進行檢索的、大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘極其有效。[0112]實施例5[0113]圖7是具有信息檢索功能的存儲器的階層化連接的例子。[0114]在圖7的例子中構(gòu)成為，能夠使圖的最上段所示的具有信息檢索功能的存儲器101作為主機而與那些各條記錄相對應(yīng)，對針對每條記錄而儲存了更詳細的數(shù)據(jù)的、具有輔助信息檢索功能的存儲器101進行檢索，特別地，如果是大數(shù)據(jù)，則通過利用上述階層化數(shù)據(jù)庫，不論是怎樣規(guī)模的數(shù)據(jù)庫，都能夠應(yīng)對。[0115]在利用該存儲器101構(gòu)建數(shù)據(jù)庫時，僅通過記錄和字段的分配，之后能夠利用是怎樣地對邏輯運算器105進行運算指定111，因此通過利用該存儲器101，不需要當前通常的檢索算法、例如SQL等數(shù)據(jù)庫概念本身。作為使用CPU的信息搜索，為了減輕CPU的負擔而存在各種利用上的技巧，二分查找就是其典型的例子。[0116]該算法作為能夠使信息數(shù)據(jù)的檢索次數(shù)極少的技術(shù)，是信息處理的常規(guī)技術(shù)，但在將數(shù)據(jù)值寫入至存儲器上的數(shù)據(jù)表格時，需要例如從小數(shù)據(jù)起至大數(shù)據(jù)依次排列那樣的事先準備，每當數(shù)據(jù)增加、或者減少時，需要對存儲器上的數(shù)據(jù)進行排序(數(shù)據(jù)維護)。即，根據(jù)該算法，CPU對特定的數(shù)據(jù)值進行搜索時的負擔縮小，但在此之前的事先處理、數(shù)據(jù)維護所涉及的負擔絕不會少。[0117]以上是二分查找的例子，但哈希表等其他算法也完全相同。[0118]如果利用本發(fā)明，則由于不需要使用如上述那樣的算法，因此完全不需要事先準備、維護等信息處理，指定記錄的某處、字段的某處而將數(shù)據(jù)登記或者清除即可，繁瑣的數(shù)組變更、數(shù)據(jù)的排序等數(shù)據(jù)維護概不需要。因此，由于對本存儲器101進行控制而對信息處理整體進行控制的CPU不需要是高速的，因此能夠大幅度地削減與信息處理、特別是信息檢索相關(guān)的電力。由此，其結(jié)果，將(PU的負擔的消除和周邊電路、信息檢索的應(yīng)用技術(shù)簡化。[0119]本發(fā)明人迄今為止進行了各種存儲器設(shè)備的研究而得到的、日本專利第4588114號信息篩選檢測功能的存儲器是擅長于模式匹配等邏輯與運算的存儲器。[0120]另外，PCT/JP2013/059260號具有集合運算功能的存儲器是擴大發(fā)展了具有以上信息篩選檢測功能的存儲器的概念，能夠自由地進行邏輯與運算、邏輯或運算、邏輯非運算等的存儲器。[0121]以上的發(fā)明均為相聯(lián)存儲器(CAM)的應(yīng)用技術(shù)，能夠利用本發(fā)明。[0122]作為一個例子，通過在邏輯運算器105中加入移位寄存器功能，從而能夠?qū)崿F(xiàn)具有信息篩選檢測功能的存儲器、具有集合運算功能的存儲器。[0123]如果將本方式與通常的相聯(lián)存儲器(CAM)進行比較，則雖然并行運算本身的速度略微降低，但由于能夠?qū)崿F(xiàn)大型的等價相聯(lián)存儲器(CAM)，因此能夠壓倒性地縮短作為信息檢索整體的處理時間。[0124]上述存儲器101在基因組解析中極其有效。人類的DNA等是具有數(shù)G的堿基信息的大數(shù)據(jù)，這樣的大數(shù)據(jù)的解析需要非常長的時間。如果將數(shù)G的堿基信息集中地存儲于該存儲器101，則DNA解析比超級計算機更高速且精確。當前的信息處理以如下方式進行，S卩，按照存儲器100的數(shù)據(jù)寬度為32比特、64比特、128比特等恒定的數(shù)據(jù)寬度，CPU依次對地址進行訪問，讀入數(shù)據(jù)，依次進行信息處理。數(shù)據(jù)寬度(總線寬度)越寬，則信息處理的效率越高，但由于設(shè)備的輸入輸出引腳的數(shù)量增加、和對設(shè)備進行安裝的印刷基板的配線負擔大等原因，數(shù)據(jù)的總線寬度的擴大存在極限。[0125]本發(fā)明的存儲器101的特征在于，將迄今為止的存儲器構(gòu)造、數(shù)據(jù)庫的信息處理的思路縱橫逆轉(zhuǎn)，如果對于在存儲器內(nèi)設(shè)為進行每I比特的并行運算時的、即使每I比特的運算，也能夠?qū)Υ罅康拇鎯卧?02信息并行地進行信息處理，則信息處理的運算次數(shù)變得極少并且高效，而且靈活利用存儲器設(shè)備的特征，即，不需要將信息發(fā)送至外部，能夠在存儲器芯片內(nèi)部并行地驅(qū)動大量的存儲器單元并輸入(代入)并行邏輯運算器而進行并行運算。[0126]通常的DRAM、SPAM、FLASH、另外最近預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)非易失、省電力的磁存儲型的存儲器單元也被大量研究，它們也能夠共通地利用于上述存儲器，由于本存儲器僅對芯片的極少一部分添加邏輯運算功能，因此能夠以極大容量且超高速地進行簡便的信息處理。[0127]還能夠?qū)⒃摯鎯ζ?01的算法容易地安裝于FPGA。[0128]該存儲器是不依賴于內(nèi)存數(shù)據(jù)庫而且也不依賴于CHJ的具有自檢索功能的存儲器，將該存儲器和(PU—體化后的設(shè)備結(jié)構(gòu)也是有效的。[0129]工業(yè)實用性[0130]以往，相聯(lián)存儲器(CAM)作為具有高速的運算功能的設(shè)備而已知，雖然研究了包含各種知識處理在內(nèi)的各種應(yīng)用例，但由于不能具有大型的存儲容量、消耗電力大等理由，僅利用于通信路由器等極少一部分目的。[0131]由于本發(fā)明是大容量且具有與相聯(lián)存儲器(CAM)匹敵的信息檢索速度的新類型的信息處理存儲器，因此能夠廣泛利用于各種數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)解析并且知識處理。[0132]另外，由于該技術(shù)能夠大幅度地抑制信息處理的電力，因此對于消除ICT儀器的環(huán)境問題具有重大的意義，該技術(shù)是新的信息處理方法之一。[0133]標號的說明[0134]100存儲器[0135]101具有信息檢索功能的存儲器[0136]102存儲單元[0137]103字寬[0138]104字地址[0139]105邏輯運算器[0140]106運算結(jié)果輸出[0141]107運算結(jié)果[0142]HO(字地址)選擇指定[0143]111運算指定[0144]112邏輯與[0145]113邏輯或[0146]114邏輯非[0147]115互斥邏輯[0148]116邏輯存儲【主權(quán)項】1.一種具有信息檢索功能的存儲器，其能夠進行信息的讀取、寫入，該具有信息檢索功能的存儲器的特征在于，(1)該存儲器作為I個字的比特寬度為η且N個字地址、S卩NXn比特的存儲單元構(gòu)造，(2)在該存儲器整體中I組η個比特的邏輯運算器具備如下功能，SP:(3)將從所述N個字地址中反復選擇指定的所述I個字的比特寬度為η的存儲單元信息并行地輸入(代入)至所述I組η個比特的所述邏輯運算器而進行邏輯運算；以及(4)輸出所述邏輯運算器的內(nèi)容。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，所述邏輯運算器是如下結(jié)構(gòu)，即，能夠?qū)崿F(xiàn)針對所述輸入(代入)的所述I個字的比特寬度為η的存儲器存儲單元信息彼此的每一比特的邏輯存儲、邏輯與、邏輯或、邏輯非、互斥邏輯及其任意的組合運算。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，所述邏輯運算器具備移位寄存器功能。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，通過所述邏輯存儲、邏輯與、邏輯或、邏輯非、互斥邏輯及其任意的組合運算，從而進行數(shù)據(jù)值的完全一致以及數(shù)據(jù)值的范圍檢索。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，通過所述邏輯存儲、邏輯與、邏輯或、邏輯非、互斥邏輯及其任意的組合運算，從而進行數(shù)據(jù)值的加減運算。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，與CPU等其他種類的半導體器件一體化。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有信息檢索功能的存儲器，其特征在于，安裝于FPGA。8.—種存儲器的使用方法，該存儲器是權(quán)利要求1所記載的具有信息檢索功能的存儲器，該存儲器的使用方法的特征在于，構(gòu)成為如下數(shù)據(jù)庫，即，將數(shù)據(jù)庫的記錄分配給所述I個字的比特寬度為η的某一列，將I條記錄的字段總比特數(shù)設(shè)為所述字地址數(shù)N。9.一種存儲器的使用方法，該存儲器是權(quán)利要求1所記載的具有信息檢索功能的存儲器，該存儲器的使用方法的特征在于，將所述具有信息檢索功能的存儲器以(I)或者(2)的連接進行使用，(1)串行、并行、或者串并行連接(2)階層式連接。10.—種裝置，其包含權(quán)利要求1所記載的存儲器。11.一種信息處理方法，其特征在于，在存儲器內(nèi)部反復進行存儲器存儲單元信息的I個比特彼此的信息的邏輯與、邏輯或、邏輯非、互斥邏輯、及其組合的邏輯運算而得到規(guī)定的運算結(jié)果。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的信息處理方法，其特征在于，對所述I個比特彼此的信息并行地進行所述邏輯運算。【文檔編號】G06F17/30GK105900085SQ201480070692【公開日】2016年8月24日【申請日】2014年12月18日【發(fā)明人】井上克己【申請人】井上克己