Memristors have been emerging as one of essential devices for future computing because of its innate switching and non-volatile characteristics. Especially, stateful logic technologies that execute logic operations in a memory can alleviate parasitic problems caused by conventional computing architecture such as Von Neumann bottleneck. However, since stateful logic has been developed assuming ideal conditions till now, its feasibility is difficult to be evaluated. In this thesis, we study a practical stateful logic system, including methods that screen stateful logic gates considering inherent stochasticity of memristors, an implementation of carry look-ahead adder through logic cascading, a layout that performs all functions of in memory computing, and an emulator that mimics in memory computing hardware.
멤리스터는 고유의 스위칭과 비휘발성 특성으로 차세대 컴퓨팅의 핵심 소자로 떠오르고 있다. 특히, 메모리 내에서 로직을 구현하는 스테이트풀 로직 기술은 폰 노이만 병목현상과 같은 기존의 컴퓨팅 구조에서 기인하는 문제들을 해결할 수 있다. 하지만, 현재까지 스테이트풀 로직은 이상적인 조건을 가정하여 발전되어 왔기 때문에, 실용 가능성을 평가하기 어려웠다. 본 학위논문에서는 멤리스터의 내재적인 가변성을 고려하여 스테이트풀 로직을 선별하는 방법과 그 로직들의 연속적인 동작을 통해 자리 올림수 예측 가산기 구현, 인 메모리 컴퓨팅의 기능을 모두 구현할 수 있는 레이아웃, 그리고 인 메모리 컴퓨팅 하드웨어를 모방하는 에뮬레이터 등을 다루고자 한다.
