JP2005527033A - Factorization and modular arithmetic methods - Google Patents

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Abstract

【課題】非バイナリ計算スキームで数を因数分解する方法、更に具体的には、ディジタル多状態相変化物質を利用して数を因数分解する方法を提供する。
【解決手段】この方法は、因数分解される数を特徴づける量のエネルギーを、数の潜在因数に従ってプログラムされた相変化物質へ提供することを含む。プログラミング・ストラテジは、因数分解される数の中に潜在因数の倍数が存在する度に、相変化物質を1回セットする。この方法を実行する際、倍数の数をカウントし、相変化物質の状態を評価することによって、潜在因数が確かに因数であるかどうかが決定される。異なった因数について相変化物質の所与のボリュームが再プログラムされるか、異なった因数のために相変化物質の別個のボリュームが使用されうる。異なった潜在因数に従ってプログラムされた相変化物質の別々のボリュームを組み合わせることによって、幾つかの潜在因数の上で並列因数分解が達成される。モジュラ算術システムにおける加法および合同計算の方法も含まれる。
A method for factoring a number in a non-binary computation scheme, more specifically, a method for factoring a number using a digital multi-state phase change material is provided.
The method includes providing an amount of energy characterizing a factor to be factored to a phase change material programmed according to the number of potential factors. The programming strategy sets the phase change material once whenever there are multiples of latent factors among the numbers to be factored. In carrying out this method, it is determined whether the latent factor is indeed a factor by counting the number of multiples and evaluating the state of the phase change material. A given volume of phase change material can be reprogrammed for different factors, or separate volumes of phase change material can be used for different factors. Parallel factorization is achieved on several latent factors by combining separate volumes of phase change material programmed according to different latent factors. Also included are methods of addition and joint calculation in modular arithmetic systems.

Description

本発明は、一般的には、数の因数分解およびモジュラ算術に向けられた計算方法に関する。更に具体的には、本発明はディジタル多状態相変化物質を使用して、非バイナリ方式で因数分解およびモジュラ算術を実行することに関する。   The present invention relates generally to computational methods directed to number factorization and modular arithmetic. More specifically, the present invention relates to performing factorization and modular arithmetic in a non-binary manner using digital multi-state phase change materials.

関連出願情報
本願は、2002年5月10日に出願された米国出願第10/144319号の一部継続出願である。
Related Application Information This application is a continuation-in-part of US application Ser. No. 10 / 144,319, filed on May 10, 2002.

背景技術
コンピュータの発展は、通常、二十世紀後半における最も顕著な進歩の一つとして考えられる。コンピュータは、日常生活の多くの局面を単純化し、経済の顕著な生産性利得をもたらした。画像処理および複雑な計算における最近のニーズは、マイクロプロセッサの速度およびメモリ記憶密度の顕著な向上によっても満たされていない。コンピュータの更なる進歩および将来のアプリケーションは、より大量の情報を、より効率的に処理する人間の能力に依存する。
Background Art The development of computers is usually considered as one of the most significant advances in the second half of the 20th century. Computers have simplified many aspects of daily life and have brought about significant productivity gains in the economy. Recent needs in image processing and complex computations are not met by significant improvements in microprocessor speed and memory storage density. Further advances in computers and future applications rely on human ability to process larger amounts of information more efficiently.

シリコンは今日のコンピュータの心臓である。コンピューティング・パワーおよびスピードの向上は、シリコンの基本特性をよく理解して、それらの特性を実用的および効果的に利用した結果であった。初期の進歩は基本的電子構成部品、たとえば、シリコンからのトランジスタおよびダイオードの構築に基礎を有し、後期の進歩は集積回路の開発から始まった。最近の進歩は、これらの傾向の継続であり、現在では、微細化およびマイクロエレクトロニクス・デバイスを一層多く1つのチップに集積することに重点が置かれている。デバイスが小さくなると、メモリ記憶密度は高くなり、回路の集積度は密になり、同一チップ上のデバイス間の対話時間は短くなる。   Silicon is the heart of today's computer. The increase in computing power and speed was the result of a good understanding of the basic characteristics of silicon and the practical and effective use of those characteristics. Early progress was based on the construction of basic electronic components, such as transistors and diodes from silicon, and later progress began with the development of integrated circuits. Recent advances are a continuation of these trends, and now the emphasis is on miniaturization and the integration of more microelectronic devices on one chip. As devices become smaller, memory storage density increases, circuit density increases, and interaction time between devices on the same chip decreases.

シリコンをベースとしたコンピューティング・デバイスの固有の特徴は、数学演算および他のデータ処理の目的をバイナリで実行することである。バイナリ計算では、計算媒体であるシリコンは、データを表現および操作するために使用される2つのプログラミング状態を有する。2つのプログラミング状態は、典型的には、「0」および「1」と呼ばれ、「0」または「1」を記憶するために使用されるシリコンのボリュームは、典型的にはビットと呼ばれる。数字および文字を含むデータは、1つまたは複数の一連の「0」および/または「1」へ変換される。ここで、「0」または「1」は、分離されたビットの中に記憶される。したがって、一連のビットは、「0」および「1」の適切な組み合わせを確立することによって、データを記憶するようにプログラムされる。データの操作は、所望される計算目的に従ってビットの状態を修正して出力を生成するビット演算を含む。生成された出力は、典型的には、操作の開始時に存在していたものとは異なった「0」および/または「1」の組み合わせまたはシーケンスを記憶した一連のビットを含む。   A unique feature of silicon-based computing devices is that they perform mathematical operations and other data processing purposes in binary. In binary computing, silicon, the computing medium, has two programming states that are used to represent and manipulate data. The two programming states are typically referred to as “0” and “1”, and the volume of silicon used to store “0” or “1” is typically referred to as a bit. Data including numbers and letters is converted to one or more series of “0” s and / or “1” s. Here, “0” or “1” is stored in the separated bits. Thus, a series of bits are programmed to store data by establishing the appropriate combination of “0” and “1”. Manipulating data includes bit operations that modify the state of the bits according to the desired computational purpose to produce an output. The generated output typically includes a series of bits that store a different “0” and / or “1” combination or sequence than was present at the beginning of the operation.

バイナリ・コンピュータは、多数のコンピューティング・アプリケーション、たとえば、オートメーション、ワード・プロセシング、および基本的数学計算を著しく成功させることを証明した。計算ニーズが拡大され、より複雑なアプリケーションが想定されるにつれて、従来型のバイナリ計算は多くの制約を有することが明らかになってきた。たとえば、計算速度を高め、並列演算を多用するには、シリコン・ベースのマイクロエレクトロニクス・デバイスを継続的に微細化できる能力が基礎となる。しかし、微細化努力を継続できるだろうかという心配がますます顕著になっている。なぜなら、実用的および基本的な限界によって、微細化への障壁を克服できないことを多くの人々が信じているからである。適応性、対話性、または高度の並列処理を必要とする複雑なコンピューティング環境が、従来型のバイナリ方法で最適に達成され、または可能であるとは思われない。   Binary computers have proven to be extremely successful in many computing applications, such as automation, word processing, and basic mathematical calculations. As computing needs have expanded and more complex applications are envisioned, it has become apparent that traditional binary computation has many limitations. For example, the ability to continuously miniaturize silicon-based microelectronic devices is fundamental to increasing computation speed and using parallel computing heavily. However, concerns about whether or not miniaturization efforts can continue are becoming increasingly significant. This is because many people believe that practical and basic limitations cannot overcome barriers to miniaturization. Complex computing environments that require adaptability, interactivity, or a high degree of parallelism do not appear to be optimally achieved or possible with traditional binary methods.

コンピュータ産業が拡大し、コンピュータが一層多くのアプリケーションおよび一層複雑なコンピューティング環境へ関与していくためには、コンピュータが機能する方式を変えることが順当である。   In order for the computer industry to expand and become involved in more applications and more complex computing environments, it is appropriate to change the way in which computers function.

発明の開示
本発明は、一般的には、非バイナリ計算方法によってコンピュータの能力範囲を拡張することに向けられている。本発明の方法は、非バイナリ演算を行うことのできる計算媒体のために設計されている。非バイナリ演算は、3つ以上のプログラミング状態を処理することのできるディジタル多状態相変化物質を使用して実現される。本発明の計算方法によれば、3つ以上のプログラミング状態を含む計算媒体を使用して計算を実行することができる。3つ以上のプログラミング状態を使用する計算は、本発明の計算方法を使用して達成可能である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is generally directed to extending the range of computer capabilities by non-binary computation methods. The method of the present invention is designed for a computing medium capable of performing non-binary operations. Non-binary operations are implemented using a digital multi-state phase change material that can process more than two programming states. According to the calculation method of the present invention, the calculation can be performed using a calculation medium including three or more programming states. Calculations using more than two programming states can be achieved using the calculation method of the present invention.

1つの実施形態において、因数分解の方法が提供される。この方法の目的は、入力された数の乗法的因数を決定することである。この方法は、潜在乗法的因数に対応する多数のプログラミング状態を確立することによって、潜在乗法的因数に従ってディジタル多状態相変化物質をプログラムすることを含む。各々のプログラミング状態へ数値が割り当てられ、異なったプログラミング状態の間のトランスフォーメーションは、プログラミング状態に結合された数の数学操作に対応する。プログラミング状態は、相変化物質のリセット状態に対してエネルギーを分離され、潜在乗法的因数に結合されたプログラミング状態が相変化物質のセット状態に対応するように選択される。したがって、潜在乗法的因数を特徴づける量のエネルギーを、相変化物質のリセット状態へ印加すると、相変化物質はセットされる。セッティング・トランスフォーメーションは、相変化物質の抵抗の変化として容易に検出される。因数分解される数に対応するエネルギーを、潜在乗法的因数を特徴づける量で分析することによって、因数分解が達成される。その達成は、セッティング・トランスフォーメーション(および各々のセッティング・トランスフォーメーションの後のリセッティング)の数をカウントし、因数分解される数に対応する全てのエネルギーが提供されたとき剰余が存在しないことを確認することによって行われる。   In one embodiment, a method of factorization is provided. The purpose of this method is to determine the multiplicative factor of the input number. The method includes programming the digital multi-state phase change material according to the latent multiplicative factor by establishing a number of programming states corresponding to the latent multiplicative factor. A numerical value is assigned to each programming state, and the transformation between different programming states corresponds to the number of mathematical operations associated with the programming state. The programming state is selected such that the programming state coupled to the latent multiplicative factor corresponds to the set state of the phase change material with energy separated from the reset state of the phase change material. Thus, when an amount of energy characterizing the latent multiplicative factor is applied to the reset state of the phase change material, the phase change material is set. Setting transformation is easily detected as a change in resistance of the phase change material. Factoring is achieved by analyzing the energy corresponding to the number to be factored in an amount that characterizes the latent multiplicative factor. The achievement counts the number of setting transformations (and the resets after each setting transformation) and ensures that there is no remainder when all the energy corresponding to the factored number is provided. Is done by doing.

1つの実施形態において、異なった潜在乗法的因数をテストするため相変化物質の所与のボリュームが使用される。潜在乗法的因数のテストは、1つの乗法的因数に従ってプログラミング状態を順次に確立し、その潜在乗法的因数が確かに因数であるかどうかを決定し、それに従ってプログラミング状態を再確立し、他の乗法的因数について反復することによって行われる。多状態相変化物質の固有の特徴は、プログラミング状態を定義および再定義する能力であって、或る数の異なったプログラミング状態が、異なったエネルギーでリセット状態とセット状態との間に配置されるように、プログラミング状態を定義および再定義することができる。したがって、幾つかの異なった潜在乗法的因数の各々に、セット状態を対応させることが可能である。   In one embodiment, a given volume of phase change material is used to test different latent multiplicative factors. The latent multiplicative factor test sequentially establishes the programming state according to one multiplicative factor, determines whether the latent multiplicative factor is indeed a factor, re-establishes the programming state accordingly, This is done by iterating over the multiplicative factor. A unique feature of multi-state phase change materials is the ability to define and redefine programming states, where a number of different programming states are placed between reset and set states with different energies As such, the programming state can be defined and redefined. Thus, it is possible to associate a set state with each of several different latent multiplicative factors.

代替の実施形態において、異なった乗法的因数をテストするため、相変化物質の別々のボリュームが使用される。この実施形態において、問題とする各々の乗法的因数の各々に対して、相変化物質の別々のボリュームが専用に使用され、それに従って適切な数のプログラミング状態を確立することによってプログラムされる。この実施形態では、相変化物質の別々のボリュームの上で直列または並列に動作することによって、多数の潜在乗法的因数がテストされる。並列動作は、特に数の効果的な因数分解を提供する。   In an alternative embodiment, separate volumes of phase change material are used to test different multiplicative factors. In this embodiment, for each multiplicative factor in question, a separate volume of phase change material is used exclusively and programmed accordingly by establishing an appropriate number of programming states. In this embodiment, multiple latent multiplicative factors are tested by operating in series or in parallel on separate volumes of phase change material. Parallel operation provides an effective factorization of numbers in particular.

本発明の方法は、更に、モジュラ算術フレームワークにおける計算を提供する。これらの方法は、モジュラスによって支配される算術システムで剰余および合同関係を計算する方法を含む。   The method of the present invention further provides computations in a modular arithmetic framework. These methods include calculating the remainder and congruence in an arithmetic system governed by the modulus.

詳細な説明
本発明は、非バイナリ方式で動作することのできる計算媒体を使用するのに適した計算方法を提供することによって、従来型のバイナリ計算デバイスの制約を克服する一歩を進めたものである。本発明の発明者は、非バイナリ計算方法が機能性を向上させ、コンピュータ・アプリケーションの範囲を拡張する機会を提供するものと信じる。同時係属特許出願である米国特許出願第10/144319号明細書で説明されているように、非バイナリ計算は有利である。なぜなら、それは情報記憶密度を高くし、データの並列処理を増大させるからである。
DETAILED DESCRIPTION The present invention takes a step forward to overcome the limitations of conventional binary computing devices by providing a computing method suitable for using computing media that can operate in a non-binary manner. is there. The inventors of the present invention believe that non-binary computing methods provide an opportunity to improve functionality and extend the scope of computer applications. Non-binary computation is advantageous as described in co-pending patent application US patent application Ser. No. 10 / 144,319. This is because it increases the information storage density and increases the parallel processing of data.

非バイナリ計算を実現することは、3つ以上のプログラミング状態を維持することのできる計算物質を認定し、データを非バイナリ方式で記憶および処理することのできる計算方法を開発することを含む。同時係属特許出願である米国特許出願第10/144319号明細書は、非バイナリ計算に適した多状態特性を提供するようにプログラムされる物質の例として、相変化物質を認定している。多状態プログラミングおよび計算能力を提供する媒体としての相変化物質の関連属性を、要約して以下で説明する。更なる詳細は、同時係属特許出願である米国特許出願第10/144319号明細書で説明されている。   Achieving non-binary computation involves qualifying computational materials that can maintain more than two programming states and developing computational methods that can store and process data in a non-binary manner. Co-pending patent application US patent application Ser. No. 10 / 144,319 certifies phase change materials as examples of materials programmed to provide multi-state properties suitable for non-binary computation. The relevant attributes of phase change materials as a medium providing multi-state programming and computational capabilities are summarized below and described. Further details are described in co-pending patent application US patent application Ser. No. 10 / 144,319.

非バイナリ演算に適した相変化物質は、少なくとも高抵抗状態および区別して検出可能な低抵抗状態を有する相を含む。本明細書で使用される高および低の抵抗状態とは、それぞれ高および低の電気抵抗によって特徴づけられる物理状態を意味する。ここで、高および低の電気抵抗状態の電気抵抗は、相互に相対的であって、相互から区別して検出可能である。そのような相変化物質の例は、共通に譲渡された米国特許第5,166,758号明細書、米国特許第5,296,716号明細書、米国特許第5,524,711号明細書、米国特許第5,536,947号明細書、米国特許第5,596,522号明細書、米国特許第5,825,046号明細書、米国特許第5,687,112号明細書に説明されている。これら特許文献の開示は、参照してここに組み込まれる。例示的な相変化物質は、元素In、Ag、Te、Se、Ge、Sb、Bi、Pb、Sn、As、S、Si、P、Oの1つまたは複数、およびこれらの混合物または合金を含む。好ましい実施形態において、相変化物質はカルコゲン元素を含む。特に、Geおよび/またはSbと組み合わせたカルコゲンを含む相変化物質が好ましい。他の好ましい実施形態において、相変化物質は、カルコゲンおよび遷移金属、たとえば、Cr、Fe、Ni、Nb、Pd、Pt、またはこれらの混合物および合金を含む。   Phase change materials suitable for non-binary operations include phases having at least a high resistance state and a differentially detectable low resistance state. As used herein, high and low resistance states refer to physical states characterized by high and low electrical resistance, respectively. Here, the electrical resistances in the high and low electrical resistance states are relative to each other and can be detected separately from each other. Examples of such phase change materials are commonly assigned US Pat. No. 5,166,758, US Pat. No. 5,296,716, US Pat. No. 5,524,711. , U.S. Pat. No. 5,536,947, U.S. Pat. No. 5,596,522, U.S. Pat. No. 5,825,046, U.S. Pat. No. 5,687,112. Has been. The disclosures of these patent documents are incorporated herein by reference. Exemplary phase change materials include one or more of the elements In, Ag, Te, Se, Ge, Sb, Bi, Pb, Sn, As, S, Si, P, O, and mixtures or alloys thereof. . In a preferred embodiment, the phase change material comprises a chalcogen element. Particularly preferred are phase change materials comprising chalcogen in combination with Ge and / or Sb. In other preferred embodiments, phase change materials include chalcogens and transition metals, such as Cr, Fe, Ni, Nb, Pd, Pt, or mixtures and alloys thereof.

相変化物質は、有効なエネルギー量が印加されたとき、高抵抗状態から低抵抗状態へトランスフォームされる。本明細書で開示される図1は、エネルギーまたはパワーの関数として、相変化物質の電気抵抗をプロットした図である。もし相変化物質が最初に高抵抗状態にあれば、小さなエネルギー量の印加は物質を高抵抗状態のままに残す。この振る舞いは、図1の左側の高抵抗安定状態領域で示される。しかし、もし十分なエネルギー量が印加されると、相変化物質は高抵抗状態から低抵抗状態へトランスフォームされる。このトランスフォーメーションは、図1の高抵抗安定状態領域のすぐ右の電気抵抗の急峻な低減によって示される。高抵抗状態から低抵抗状態への相変化物質のトランスフォーメーションは、今後は、相変化物質の「セッティング」または「セット」と呼ばれる。セッティングで生成された低抵抗状態は、今後は、相変化物質の「セット状態」と呼ばれる。相変化物質をセットするのに十分なエネルギー量は、今後は、「セット・エネルギー」または「セッティング・エネルギー」と呼ばれる。セット・エネルギーは、高抵抗安定状態に沿った各々の状態で異なることに注意されたい。   The phase change material is transformed from a high resistance state to a low resistance state when an effective amount of energy is applied. FIG. 1 disclosed herein is a plot of the electrical resistance of a phase change material as a function of energy or power. If the phase change material is initially in a high resistance state, application of a small amount of energy leaves the material in a high resistance state. This behavior is shown in the high resistance stable state region on the left side of FIG. However, if a sufficient amount of energy is applied, the phase change material is transformed from a high resistance state to a low resistance state. This transformation is indicated by a sharp reduction in electrical resistance just to the right of the high resistance steady state region of FIG. The transformation of the phase change material from the high resistance state to the low resistance state is hereafter referred to as a “setting” or “set” of the phase change material. The low resistance state generated by the setting is hereinafter referred to as the “set state” of the phase change material. The amount of energy sufficient to set the phase change material is hereafter referred to as “set energy” or “setting energy”. Note that the set energy is different in each state along the high resistance stable state.

図1の右側は、相変化物質がセットされたときの振る舞いに対応する。一度セットされると、相変化物質は低抵抗状態に止まり、図1の右側に示されるセッティング後(post−setting)領域に従って、パワーの印加によって影響を受ける。電気抵抗応答曲線のこの部分は、参照によって組み込まれた前記特許文献の幾つかで、曲線のアナログまたはグレースケール・マルチビット部分と呼ばれる。相変化物質のセッティング後状態へエネルギーを印加すると、電気抵抗に変化が生じる。電気抵抗の変化は、印加されたエネルギーの量、およびエネルギーが印可されたレートによって決定される。エネルギーが提供されるレートは、今後はパワーと呼ばれ、セッティング後領域における相変化物質の振る舞いの重要な要因となる。   The right side of FIG. 1 corresponds to the behavior when the phase change material is set. Once set, the phase change material remains in a low resistance state and is affected by the application of power according to the post-setting region shown on the right side of FIG. This portion of the electrical resistance response curve is referred to as the analog or grayscale multi-bit portion of the curve in some of the aforementioned patent documents incorporated by reference. When energy is applied to the post-setting state of the phase change material, the electrical resistance changes. The change in electrical resistance is determined by the amount of energy applied and the rate at which the energy is applied. The rate at which energy is provided is now referred to as power and is an important factor in the behavior of phase change materials in the post-setting region.

理論に束縛されることは望まないが、本発明の発明者は、セッティング・トランスフォーメーションにおける低抵抗セット状態の確立は、相変化物質の全体にわたって連続的結晶通路が形成される結果であると考える。セッティング前(pre−setting)領域では、相変化物質は、アモルファス相成分および可能性として結晶相成分を含むものと考えられる。結晶相の存在および相対量は、相変化物質の形成に使用される準備および処理条件に依存する。たとえば、融解の次に急速冷却が続く処理は結晶化を妨げると思われるが、融解の次に緩慢な冷却が続く処理は結晶化を促進すると思われる。結晶相は、もしセッティング前領域に存在すると、アモルファス相の中に散在し、相変化物質の全体にわたって連続通路を提供することができない。アモルファス相は結晶相よりも高い電気抵抗を有するので、連続結晶網が存在しないと、相変化物質はセッティング前領域で高い電気抵抗となる。   While not wishing to be bound by theory, the inventors of the present invention believe that the establishment of a low resistance set state in the setting transformation is a result of the formation of a continuous crystal path throughout the phase change material. . In the pre-setting region, the phase change material is considered to contain an amorphous phase component and possibly a crystalline phase component. The presence and relative amount of the crystalline phase depends on the preparation and processing conditions used to form the phase change material. For example, melting followed by rapid cooling appears to hinder crystallization, while melting followed by slow cooling appears to promote crystallization. The crystalline phase, if present in the pre-setting region, is interspersed in the amorphous phase and cannot provide a continuous path throughout the phase change material. Since the amorphous phase has a higher electrical resistance than the crystalline phase, if there is no continuous crystal network, the phase change material has a higher electrical resistance in the pre-setting region.

本発明の発明者は、電気抵抗曲線のセッティング前高抵抗安定状態領域でエネルギーを印加すると、相変化物質の中の結晶相の相対量が増加するものと考える。連続結晶網が形成されないと仮定すれば、結晶相の増加量は相変化物質の電気抵抗に実質的な影響を与えない。本発明の発明者は、連続結晶網の形成がセッティング・トランスフォーメーションの間に起こり、セッティング・トランスフォーメーションに伴う電気抵抗の減少は、連続結晶相の全体にわたる導電通路の存在から生じるものと考える。連続結晶相はアモルファス相よりも低い抵抗を有するので、連続結晶網が存在すると、セッティング後の相変化物質の電気抵抗は低くなる。   The inventors of the present invention consider that when energy is applied in the high resistance stable state region before setting the electric resistance curve, the relative amount of the crystal phase in the phase change material increases. Assuming that a continuous crystal network is not formed, the amount of increase in crystal phase does not substantially affect the electrical resistance of the phase change material. The inventor of the present invention believes that the formation of a continuous crystal network occurs during setting transformation and that the reduction in electrical resistance associated with the setting transformation results from the presence of conductive paths throughout the continuous crystal phase. Since the continuous crystal phase has a lower resistance than the amorphous phase, if a continuous crystal network exists, the electrical resistance of the phase change material after setting is low.

セッティング後領域では、エネルギーは低抵抗セット状態へ印加され、結晶網に影響を与えるかも知れない。エネルギーの追加は、発熱および相変化物質の温度増加を生じる。十分なエネルギーが相変化物質へ印加されると、セッティングのときに存在した連続結晶網を融解するか、熱的に分断しうる。融解が起こると、後続の冷却は、結晶相成分の異なった量または接続性を有する相変化物質を生じやすい。結晶網の融解または熱的分断は、低抵抗結晶相の全体にわたって導電通路を破壊し、それによってセッティング後領域における相変化物質の電気抵抗を増加する。結晶網の融解または熱的分断は、十分なエネルギーが融解または熱的分断サイトに残って、融解または熱的分断が起こることを必要とする。熱伝導、熱容量、周囲への損失などに起因する熱消散プロセスは、エネルギーを除去するように働き、したがって結晶網の融解または熱的分断を妨げるので、エネルギー追加のレートを十分に高くして、熱消散プロセスを補償しながら、融解または熱的分断を起こさなければならない。したがって、エネルギーまたはパワーのレートは、電気抵抗曲線のセッティング後領域で重大な考慮事項となる。   In the post-setting region, energy is applied to the low resistance set state, which may affect the crystal network. The addition of energy results in an exotherm and a temperature increase of the phase change material. When sufficient energy is applied to the phase change material, the continuous crystal network that existed at the time of setting can be melted or thermally broken. When melting occurs, subsequent cooling tends to produce phase change materials with different amounts or connectivity of crystalline phase components. Melting or thermal breakage of the crystal network breaks the conductive paths throughout the low resistance crystalline phase, thereby increasing the electrical resistance of the phase change material in the post-setting region. Melting or thermal fragmentation of the crystal network requires that sufficient energy remain at the melting or thermal fragmentation site to cause melting or thermal fragmentation. The heat dissipation process due to heat conduction, heat capacity, loss to the surroundings, etc. works to remove energy, thus preventing the melting or thermal fragmentation of the crystal network, so the rate of energy addition is high enough, Melting or thermal fragmentation must occur while compensating for the heat dissipation process. Thus, the energy or power rate becomes a significant consideration in the post-setting region of the electrical resistance curve.

図1のセッティング後領域における相変化物質のパワーおよび状態に依存して、電気抵抗の増加または減少が起こってよい。なぜなら、セッティング後領域における振る舞いは可逆的だからである。この可逆性は、図1のセッティング後領域の2つの矢印で示され、相変化物質の結晶網の性質を変化させる可逆能力を反映するものと、本発明の発明者によって考えられている。パワーおよび電気抵抗は、セッティング後領域の各々の点に結合されてよい。もし印加されたパワーが、セッティング後領域の相変化物質を示す点と結合されたパワーを超過すれば、相変化物質の電気抵抗は増加する。逆に、もし印加されたパワーが、セッティング後領域の相変化物質を示す点に結合されたパワーよりも小さければ、電気抵抗は減少する。本発明の発明者は、セッティング後領域の電気抵抗の増加は相変化物質の結晶成分の中断または再構成を反映しており、結晶成分の全体にわたる導電通路が、数、サイズ、または容量で低減するものと考える。セッティング後領域の電気抵抗の減少については、この逆になるものと考えられる。   Depending on the power and state of the phase change material in the post-setting region of FIG. 1, an increase or decrease in electrical resistance may occur. This is because the behavior in the post-setting area is reversible. This reversibility is indicated by the two arrows in the post-setting region of FIG. 1 and is believed by the inventor of the present invention to reflect the reversibility of changing the nature of the crystal network of the phase change material. Power and electrical resistance may be coupled to each point in the post-setting region. If the applied power exceeds the power combined with the point indicating the phase change material in the post-setting region, the electrical resistance of the phase change material increases. Conversely, if the applied power is less than the power coupled to the point representing the phase change material in the post-setting region, the electrical resistance is reduced. The inventors of the present invention have found that the increase in electrical resistance in the post-setting region reflects the interruption or reconfiguration of the crystalline component of the phase change material, and the conductive path throughout the crystalline component is reduced in number, size, or capacity. I think to do. The decrease in electrical resistance in the post-setting region is considered to be the opposite.

可逆性は、図1のセッティング後領域に限られる。セッティング・トランスフォーメーションに先立つ(即ち、左にある)図1の高抵抗安定状態領域の点に対応するエネルギーを印加することによってセッティング・トランスフォーメーションを逆にすることは不可能である。しかし、図1のセッティング後領域の点によって示される十分に高いパワーを相変化物質へ印加することによって、相変化物質の高抵抗状態を復元することは可能である。そのようなパワーの印加は、図1の右側方向へ移動することに対応し、セッティング・トランスフォーメーションを逆にする方向には対応しない。図1のセッティング後領域で示されるように、連続的に増加する量のパワーを印加すると、電気抵抗は連続的に増加する。図1のずっと右側まで、相変化物質を駆動するのに十分なパワーを印加すると、相変化物質は高抵抗状態へ戻り、高抵抗安定状態を更新する。本発明の発明者は、相変化物質へ提供されたパワーが、相変化物質の結晶成分の連続性を破壊するのに十分であるとき、高抵抗安定状態の復元が起こるものと考える。高抵抗安定状態の復元は、相変化物質の結晶成分の量の低減(たとえば、アモルファス成分の量を増加する融解および急冷プロセスによって起こる)、結晶成分の最構成または最分散によって連続性が失われること、またはこれらの組み合わせに起因して起こるのかも知れない。   Reversibility is limited to the post-setting region of FIG. It is impossible to reverse the setting transformation by applying energy corresponding to the points in the high resistance steady state region of FIG. 1 prior to the setting transformation (ie, on the left). However, it is possible to restore the high resistance state of the phase change material by applying a sufficiently high power to the phase change material as indicated by the points in the post-setting region of FIG. The application of such power corresponds to moving in the right direction in FIG. 1 and does not correspond to the direction in which the setting transformation is reversed. As shown in the post-setting region of FIG. 1, the electrical resistance increases continuously when a continuously increasing amount of power is applied. To the far right of FIG. 1, when sufficient power is applied to drive the phase change material, the phase change material returns to the high resistance state and updates the high resistance stable state. The inventor of the present invention believes that the restoration of the high resistance stable state occurs when the power provided to the phase change material is sufficient to break the continuity of the crystalline components of the phase change material. Restoration of the high resistance stable state reduces the amount of crystalline component of the phase change material (eg, caused by melting and quenching processes that increase the amount of amorphous component), loss of continuity due to reconfiguration or redistribution of the crystalline component Or a combination of these.

相変化物質を低抵抗セット状態から高抵抗状態へトランスフォームするのに必要なエネルギーのパワーまたはレートは、今後は、「リセット・パワー」、「リセッティング・パワー」、「リセット・エネルギー」、「リセッティング・エネルギー」などと呼ばれる。リセット・エネルギーの印加が完了したときの相変化物質の状態は、今後は、「リセット状態」と呼ばれる。リセット・パワーの印加は、相変化物質を「リセット」して、高抵抗リセット状態を生成する。リセッティングの後に、エネルギーを更に印加するとき看取される振る舞いは、図1の高抵抗安定状態領域について説明された振る舞いと類似している。図1で示されるプロットは、セッティングおよびリセッティングの1サイクルに対応する。相変化物質は、多数のサイクルにわたって、再現的にセットおよびリセットされることが可能である。   The power or rate of energy required to transform the phase change material from the low resistance set state to the high resistance state is now referred to as “Reset Power”, “Resetting Power”, “Reset Energy”, “Resetting”.・ It is called “energy”. The state of the phase change material when the application of reset energy is completed is now referred to as the “reset state”. The application of reset power “resets” the phase change material to create a high resistance reset state. The behavior observed upon further application of energy after resetting is similar to that described for the high resistance steady state region of FIG. The plot shown in FIG. 1 corresponds to one cycle of setting and resetting. The phase change material can be set and reset reproducibly over a number of cycles.

非バイナリ計算の多数のプログラミング状態は、図1の左側で示される高抵抗安定状態領域に沿った状態を使用して達成される。セットするのに必要な量よりも少ない量のエネルギー(今後は、サブセッティング・エネルギー量と呼ぶ)を、高抵抗状態の相変化物質へ印加すると、電気抵抗を大きく変化させない物理的修正が物質の中で起こる。図1の安定状態領域の第1の点によって示される相変化物質へサブセッティング・エネルギー量を印加すると、相変化物質は、安定状態領域の第2の点によって示される物理状態へトランスフォームされる。ここで、第2の点は第1の点の右にある。サブセッティング・エネルギー量の印加によって、高抵抗安定状態領域の左方向へ相変化物質をトランスフォームすることはできない。図1のセッティング後アナログ・マルチビット部分について説明した可逆性のコンセプトは、セッティング前ディジタル多状態高抵抗安定状態には適用できない。高抵抗安定状態領域の最初の点の左にある点は、相変化物質をセットし、それをリセットし、次に適切なサブセッティング・エネルギー量を印加することによって到達される。   Multiple programming states of non-binary computation are achieved using states along the high resistance steady state region shown on the left side of FIG. Applying an amount of energy less than that required to set (hereinafter referred to as subsetting energy amount) to a phase change material in a high resistance state will cause a physical modification that does not significantly change the electrical resistance of the material. Happens in. Applying an amount of subsetting energy to the phase change material indicated by the first point in the steady state region of FIG. 1 causes the phase change material to transform to the physical state indicated by the second point in the steady state region. . Here, the second point is to the right of the first point. By applying the subsetting energy amount, the phase change material cannot be transformed to the left of the high resistance stable state region. The reversible concept described for the post-setting analog multi-bit portion of FIG. 1 is not applicable to the pre-setting digital multi-state high resistance stable state. The point to the left of the first point in the high resistance steady state region is reached by setting the phase change material, resetting it, and then applying the appropriate amount of subsetting energy.

高抵抗安定状態領域の一方向性応答の結果として、相変化物質はセット・エネルギーまでのエネルギー量を累積および記憶することができる。相変化物質の電気抵抗は高抵抗安定状態領域では変化しないが、各々のサブセッティング・エネルギーの印加によって、相変化物質は低抵抗セット状態へ向かって予報的に進行する。相変化物質のこの振る舞いは、本明細書で開示される多状態計算方法で利用される。   As a result of the unidirectional response in the high resistance steady state region, the phase change material can accumulate and store energy quantities up to the set energy. Although the electrical resistance of the phase change material does not change in the high resistance stable state region, the phase change material advances predictively toward the low resistance set state by applying each subsetting energy. This behavior of the phase change material is utilized in the multi-state calculation method disclosed herein.

好ましい実施形態において、リセット状態は、図1の高抵抗安定状態領域の中の開始点として選択される。相変化物質をリセット状態からセット状態へトランスフォームするのに必要なエネルギーの区間は、今後は、「リセット状態のセッティング(またはセット)エネルギー」と呼ばれる。リセット状態のセッティング・エネルギーは、再生可能であり、セッティングおよびリセッティングの多数のサイクルにわたって一定であるから、それを2つ以上の部分区間へ分割することができ、相変化メモリ物質の異なったプログラミング状態またはプログラミング値を、部分区間エネルギー印加の異なった数または組み合わせによって定義し、またはそれらに結合することができる。図1の高抵抗安定状態領域における相変化物質の再生可能一方向性振る舞いは、部分区間量で物質へ印加されたエネルギーの累積量に従って、区別できるプログラミング状態を確立する能力を提供する。ここで、区別できるプログラミング状態は、リセット状態のセット・エネルギーを超過しない各々の累積エネルギー量について定義される。   In the preferred embodiment, the reset state is selected as the starting point in the high resistance steady state region of FIG. The interval of energy required to transform the phase change material from the reset state to the set state is hereinafter referred to as “reset state setting (or set) energy”. Since the reset state setting energy is reproducible and constant over many cycles of setting and resetting, it can be divided into two or more sub-intervals and different programming states of the phase change memory material Or the programming values can be defined by or coupled to different numbers or combinations of sub-interval energy applications. The reproducible unidirectional behavior of the phase change material in the high resistance steady state region of FIG. 1 provides the ability to establish a distinct programming state according to the cumulative amount of energy applied to the material in sub-interval quantities. Here, distinct programming states are defined for each cumulative energy amount that does not exceed the reset state set energy.

区別できるプログラミング状態の集合は、一連のサブセッティング・エネルギーを部分区間で印加することによってリセット状態へ印加された累積エネルギー量に従って一意および再生可能に定義されることができる。たとえば、最初のプログラミング状態は、第1の部分区間エネルギー量をリセット状態へ印加することに結合される。第1のプログラミング状態にある相変化物質へ第1の部分区間エネルギー量を2回目に印加することは、第2のプログラミング状態を定義するために使用される。第2のプログラミング状態は、代替的に、第1の部分区間エネルギー量とは大きさにおいて異なる第2の部分区間エネルギー量を、リセット状態へ1回印加することに結合されてよい。部分区間エネルギー量の順次の印加および組み合わせは、図1の高抵抗安定状態領域の全体にわたって一連のプログラミング状態を定義するために使用される。ここで、異なったプログラミング状態は、リセット状態に対するエネルギー量に従って区別される。   A distinct set of programming states can be uniquely and reproducibly defined according to the cumulative amount of energy applied to the reset state by applying a series of subsetting energy in sub-intervals. For example, the initial programming state is coupled to applying a first partial interval energy amount to the reset state. Second application of the first sub-interval energy amount to the phase change material in the first programming state is used to define the second programming state. The second programming state may alternatively be coupled to applying a second partial interval energy amount that differs in magnitude from the first partial interval energy amount once to the reset state. Sequential application and combination of sub-interval energy quantities is used to define a series of programming states throughout the high resistance steady state region of FIG. Here, different programming states are distinguished according to the amount of energy relative to the reset state.

エネルギーを部分区間で印加する複数のシーケンスおよび組み合わせは、本発明の計算方法および一般的な非バイナリ計算方法によって使用されるプログラミング状態を確立する実施形態を構成する。或る実施形態では、高抵抗安定状態領域の状態のみが、プログラミング状態として含められる。他の実施形態では、低抵抗状態への相変化物質のトランスフォーメーションで取得されたセット状態が、追加のプログラミング状態として含められる。リセット状態へ印加された累積エネルギー量が、リセット状態のセッティング・エネルギーへ達したとき、相変化物質がセットされる。セッティングの後、エネルギーを更に印加されたときの相変化物質の振る舞いは、図1のセッティング後領域によって支配される。   The multiple sequences and combinations of applying energy in sub-intervals constitute an embodiment that establishes the programming state used by the calculation method of the present invention and general non-binary calculation methods. In some embodiments, only the state of the high resistance steady state region is included as a programming state. In other embodiments, the set state obtained from the transformation of the phase change material to the low resistance state is included as an additional programming state. The phase change material is set when the amount of accumulated energy applied to the reset state reaches the reset state setting energy. After setting, the behavior of the phase change material when further energy is applied is governed by the post-setting region of FIG.

本発明で使用される相変化物質は、リセット状態からセット状態へ延びる状態の連続体を有する。状態は、リセット状態、高抵抗安定状態に沿った一連の中間状態、およびセット状態を含む。中間状態およびセット状態は、リセット状態へエネルギーを印加することによって取得される。したがって、相変化物質に結合された状態は、リセット状態に対するエネルギーで区別できる状態の連続体を形成すると見ることができる。これまで説明したプログラミング状態は、この状態連続体から選択される。プログラミング状態は、一般的に、整数のような離散的データ値に結合され、相変化物質をプログラミング状態へトランスフォームするため相変化物質のリセット状態へ加えられなければならないエネルギーに対応するプログラミング・エネルギーを有する。たとえば、特定のプログラミング状態は、相変化物質をそのプログラミング状態へトランスフォームするため相変化物質のリセット状態へ加えられなければならないエネルギー量に対応するプログラミング・エネルギーを有する。したがって、プログラミング状態のプログラミング・エネルギーは、リセット状態に対するエネルギーの尺度であり、各々のプログラミング状態は一意のプログラミング・エネルギーに結合される。   The phase change material used in the present invention has a continuum that extends from the reset state to the set state. States include a reset state, a series of intermediate states along a high resistance stable state, and a set state. The intermediate state and the set state are obtained by applying energy to the reset state. Thus, it can be seen that the state bound to the phase change material forms a continuum of states that can be distinguished by energy relative to the reset state. The programming state described so far is selected from this state continuum. The programming state is typically coupled to discrete data values such as integers and programming energy corresponding to the energy that must be applied to the phase change material reset state to transform the phase change material to the programming state. Have For example, a particular programming state has a programming energy corresponding to the amount of energy that must be added to the phase change material reset state to transform the phase change material to that programming state. Thus, the programming state programming energy is a measure of energy relative to the reset state, and each programming state is coupled to a unique programming energy.

好ましい実施形態において、各々のプログラミング状態は、それに割り当てられるか結合された一意のデータ値を有する。他の好ましい実施形態では、増加するプログラミング・エネルギーの順序で、連続した整数がプログラミング状態へ割り当てられるか結合される。これらの実施形態において、或る数に結合されたプログラミング状態へ相変化物質をトランスフォームすることによって、その数が記憶される。数値とプログラミング状態との一意の対応は、或る範囲の任意の数を、相変化物質の1つの区別できる状態へ記憶する能力を提供する。多数の数または1つの特定の数の多数のディジットが、相変化物質の多数の部分に記憶される。計算は、一般的に、計算目的に従って1つまたは複数のプログラミング状態の中でトランスフォーメーションを起こさせるエネルギーを提供することによって実行される。   In the preferred embodiment, each programming state has a unique data value assigned or associated with it. In another preferred embodiment, consecutive integers are assigned or combined into programming states in order of increasing programming energy. In these embodiments, the number is stored by transforming the phase change material into a programming state coupled to the number. The unique correspondence between the numerical value and the programming state provides the ability to store any number in a range into one distinct state of the phase change material. Multiple numbers or one specific number of multiple digits are stored in multiple portions of the phase change material. Calculations are generally performed by providing energy that causes transformation in one or more programming states according to the calculation purpose.

前述したように、部分区間エネルギー量の各々の印加によって、高抵抗安定状態の相変化物質はセット状態へ向かって進行する。高抵抗安定状態に沿ったリセットおよび中間状態は、ほぼ同じ電気抵抗を有し、したがって電気抵抗をベースとしては区別することができないが、高抵抗安定状態に沿った各々の状態は、他の全ての状態から区別して検出できるように残される。なぜなら、高抵抗安定状態に沿った異なった点によって示される相変化物質をセットするためには、異なったエネルギー量が必要だからである。たとえば、高抵抗安定状態に沿った第1の点によって示される相変化物質を、高抵抗安定状態に沿った第2の点へトランスフォームするため或るエネルギー量が印加された場合、正確には、第2の点によって示される相変化物質をセット状態へトランスフォームするためには、第1の点によって示される相変化物質をセット状態へトランスフォームするために必要なエネルギー量よりも小さいエネルギー量が必要である。セット状態は、高抵抗安定状態に沿った状態に対し区別して検出できる低抵抗状態であり、高抵抗安定状態に沿った任意の点によって示される相変化物質をセットするために必要なエネルギー量は決定可能であるから、高抵抗安定状態に沿った異なる点を区別することができ、高抵抗安定状態に沿った各々の点を、異なったプログラミング状態および/または数値に結合することができる。結果として、リセット状態からセット状態までのエネルギー区間を、適切な部分区間数で除することによって、実際に任意数のプログラミング状態を、図1の高抵抗安定状態領域の中で定義することができる。その結果、高抵抗安定状態領域を一連の離散的プログラミング状態へ分割し、それらの状態をデータの記憶および処理に使用することができる。相変化物質は、現在のバイナリ・コンピュータと同じ2つのプログラミング状態に限定されず、非バイナリ多状態プログラミングおよび計算能力を提供する。   As described above, each application of the partial section energy amount causes the phase change material in the high resistance stable state to proceed toward the set state. The reset and intermediate states along the high resistance stable state have approximately the same electrical resistance and therefore cannot be distinguished on the basis of electrical resistance, but each state along the high resistance stable state is It is left so that it can be detected separately from the state. This is because different amounts of energy are required to set the phase change material indicated by different points along the high resistance stable state. For example, if an amount of energy is applied to transform the phase change material indicated by the first point along the high resistance stable state to the second point along the high resistance stable state, In order to transform the phase change material indicated by the second point to the set state, the amount of energy smaller than the amount of energy required to transform the phase change material indicated by the first point to the set state is required. The set state is a low resistance state that can be detected separately from the state along the high resistance stable state, and the amount of energy required to set the phase change material indicated by any point along the high resistance stable state is Being determinable, different points along the high resistance stable state can be distinguished, and each point along the high resistance stable state can be coupled to a different programming state and / or numerical value. As a result, by dividing the energy interval from the reset state to the set state by an appropriate number of partial intervals, any number of programming states can actually be defined in the high resistance stable state region of FIG. . As a result, the high resistance stable state region can be divided into a series of discrete programming states, which can be used for data storage and processing. Phase change materials are not limited to the same two programming states as current binary computers, but provide non-binary multi-state programming and computational capabilities.

プログラミング状態の数は、相変化物質のリセット状態(または他の開始状態)からセット状態へのトランスフォーメーションに結合されたエネルギー区間の大きさ(リセット状態または開始状態のセット・エネルギーの大きさ)、このエネルギー区間を部分区間へ分割できる分解能、および実用的考慮、たとえば、特定数のプログラミング状態を有することに関連する計算または処理上の利点に依存する。本明細書で使用されるように、開始状態または初期状態は、高抵抗安定状態に沿った最初または最低のエネルギーのプログラミング状態を意味する。リセット状態を開始状態にすることが好ましく、特別に指定しない限り、以下の説明では、リセット状態が開始状態であると仮定される。しかし、認識すべきは、高抵抗安定状態に沿った異なる状態が、開始状態として選択されてよいことである。   The number of programming states is the amount of energy interval coupled to the transformation from the reset state (or other starting state) to the set state of the phase change material (the amount of set energy in the reset state or starting state), It depends on the resolution with which this energy interval can be divided into sub-intervals and practical considerations, for example the computational or processing advantages associated with having a certain number of programming states. As used herein, a starting or initial state means an initial or lowest energy programming state along a high resistance stable state. The reset state is preferably set to the start state, and unless otherwise specified, the following description assumes that the reset state is the start state. However, it should be recognized that different states along the high resistance stable state may be selected as the starting state.

リセット状態とセット状態との間のエネルギー区間の大きさは、相変化物質の化学構成によって影響を受ける。部分区間が定義される分解能は、相変化物質をプログラムし、トランスフォームし、または読み取るために使用されるエネルギー源のエネルギー分解能に依存する。本発明の計算方法に従って、相変化物質の状態の間で、相変化物質をトランスフォームするのに適したエネルギー源は、同時係属特許出願である米国特許出願第10/144319号明細書で詳細に説明されている。計算的見地からは、プログラミング状態の数は、計算方法またはアルゴリズムの性質、スピード、並列性、または便宜性に影響を与える。たとえば、プログラミング状態の数を2の倍数に選択すると、現在利用可能なバイナリ・アルゴリズムを、本発明の非バイナリ計算方法で使用するように適合化することができる。たとえば、4、8、16、32、64などのプログラミング状態を有する実施形態が本発明に含まれる。10のプログラミング状態を使用すると、日常生活で使用される10進法に基づく方法を便利に実現することができ、これも本発明の実施形態の中に含まれる。この後で説明するように、本発明の計算方法では、潜在乗法的因数に対応するプログラミング状態の数を有する相変化物質を利用するのが望ましい。   The size of the energy interval between the reset state and the set state is affected by the chemical composition of the phase change material. The resolution at which the subinterval is defined depends on the energy resolution of the energy source used to program, transform, or read the phase change material. An energy source suitable for transforming a phase change material between states of the phase change material according to the calculation method of the present invention is described in detail in co-pending patent application US patent application Ser. No. 10 / 144,319. Explained. From a computational standpoint, the number of programming states affects the nature, speed, parallelism, or convenience of the computational method or algorithm. For example, if the number of programming states is selected as a multiple of 2, currently available binary algorithms can be adapted for use with the non-binary computation method of the present invention. For example, embodiments having programming states such as 4, 8, 16, 32, 64 are included in the present invention. Using ten programming states, a decimal based method used in daily life can be conveniently implemented and is also included in embodiments of the present invention. As will be described later, in the calculation method of the present invention, it is desirable to use a phase change material having a number of programming states corresponding to the latent multiplicative factor.

本発明の計算方法およびアルゴリズムで使用するのに適した相変化物質の例は、米国特許第5,166,758号明細書、米国特許第5,296,716号明細書、米国特許第5,524,711号明細書、米国特許第5,536,947号明細書、米国特許第5,596,522号明細書、米国特許第5,825,046号明細書、米国特許第5,687,112号明細書、米国特許第5,912,839号明細書、米国特許第3,271,591号明細書、米国特許第3,530,441号明細書に記載されている。これらの特許文献の開示は、参照してここに組み込まれる。メモリ物質のボリュームは、誘電物質および相変化物質の混合物を含むことができる。そのような混合物の例は、共通に譲渡された米国特許第6,087,674号明細書に説明されている。この特許文献の開示は、参照してここに組み込まれる。本発明の計算方法に適した物質は、典型的には、元素In、Ag、Te、Se、Ge、Sb、Bi、Pb、Sn、As、S、Si、P、Oの1つまたは複数、またはこれらの混合物および合金を含む。1つの好ましい実施形態において、相変化物質はカルコゲンを含む。他の好ましい実施形態において、相変化物質はカルコゲンおよびGeを含む。更に好ましい実施形態において、相変化物質はGe、カルコゲン、およびSbを含む。最も好ましい実施形態において、相変化物質はGe、Te、およびSbを含む。   Examples of phase change materials suitable for use in the calculation methods and algorithms of the present invention include US Pat. No. 5,166,758, US Pat. No. 5,296,716, US Pat. No. 524,711, US Pat. No. 5,536,947, US Pat. No. 5,596,522, US Pat. No. 5,825,046, US Pat. No. 5,687, 112, U.S. Pat. No. 5,912,839, U.S. Pat. No. 3,271,591, and U.S. Pat. No. 3,530,441. The disclosures of these patent documents are incorporated herein by reference. The volume of memory material can include a mixture of dielectric material and phase change material. An example of such a mixture is described in commonly assigned US Pat. No. 6,087,674. The disclosure of this patent document is incorporated herein by reference. Materials suitable for the calculation method of the present invention are typically one or more of the elements In, Ag, Te, Se, Ge, Sb, Bi, Pb, Sn, As, S, Si, P, O, Or mixtures and alloys thereof. In one preferred embodiment, the phase change material comprises a chalcogen. In another preferred embodiment, the phase change material comprises chalcogen and Ge. In a further preferred embodiment, the phase change material comprises Ge, chalcogen, and Sb. In the most preferred embodiment, the phase change material comprises Ge, Te, and Sb.

本発明の計算方法は、エネルギーを相変化物質へ提供または印加するステップを含む。エネルギーの提供または印加は、エネルギーの制御された量を相変化物質へ引き渡すことのできる任意の源によって達成されてよい。提供されるエネルギーは、電気、光、および/または熱を含む任意の形態を取ることができる。エネルギーの制御された量は、今後は、「エネルギーのパルス」または「エネルギー・パルス」と呼ばれる。「セット・パルス」は、相変化物質をセットするのに十分なエネルギーのパルスであり、セッティング・エネルギー量を提供することに対応する。「リセット・パルス」は相変化物質をリセットするのに十分なエネルギーのパルスであり、リセッティング・エネルギー量の提供に対応する。   The calculation method of the present invention includes providing or applying energy to the phase change material. The provision or application of energy may be accomplished by any source that can deliver a controlled amount of energy to the phase change material. The energy provided can take any form including electricity, light, and / or heat. The controlled amount of energy is hereafter referred to as the “pulse of energy” or “energy pulse”. A “set pulse” is a pulse of energy sufficient to set the phase change material and corresponds to providing an amount of setting energy. A “reset pulse” is a pulse of energy sufficient to reset the phase change material and corresponds to providing a resetting energy amount.

本発明の計算方法において、数を特徴づける量のエネルギーを相変化物質へ提供することによって、多くのステップまたは動作が実行される。特徴づけるエネルギーは、相変化物質のリセット状態のセッティング・エネルギー、プログラミング状態の数、および相変化物質を1つのプログラミング状態から次のプログラミング状態へトランスフォームするのに必要なエネルギーの部分区間に依存する。1つの実施形態において、或る数を特徴づけるか、その数に対応するエネルギーは、その数に比例したエネルギー量である。1つのプログラミング状態から次のプログラミング状態へ進行するために必要なエネルギーの部分区間は、今後は、「プログラミング区間」、「プログラム区間」、「プログラム区間エネルギー」、「プログラム・パルス」、「増分エネルギー」、「増分区間」、またはこれらと同等の名前で呼ばれる。   In the calculation method of the present invention, a number of steps or operations are performed by providing the phase change material with an amount of energy characterizing the number. The characterizing energy depends on the reset state setting energy of the phase change material, the number of programming states, and the fraction of energy required to transform the phase change material from one programming state to the next. . In one embodiment, the energy that characterizes or corresponds to a number is an amount of energy proportional to that number. The energy sub-intervals required to progress from one programming state to the next programming state are now referred to as “programming interval”, “program interval”, “program interval energy”, “program pulse”, “incremental energy”. ”,“ Incremental interval ”, or equivalent names.

本明細書では、1つのプログラミング状態から次のプログラミング状態への進行とは、相変化物質の電気抵抗曲線に沿って定義される現在のプログラミング状態から次のプログラミング状態への相変化物質のトランスフォーメーションを意味する。前記次のプログラミング状態は、相変化物質のリセット状態に対して、必然的に現在のプログラミング状態よりも高いエネルギーを有し、電気抵抗曲線に沿った現在のプログラミング状態の右側にあるプログラミング状態に対応する。「増分する」または「増分エネルギーを適用する」およびこれらに類した用語は、相変化物質を、現在のプログラミング状態から、エネルギーが最も近いプログラミング状態であって電気抵抗曲線の上で現在のプログラミング状態の右側にあるプログラミング状態へトランスフォームすることを意味する。したがって、増分とは、相変化物質を、電気抵抗曲線に沿って右側方向へ、一時に1つのプログラミング状態だけトランスフォームすることを意味する。   As used herein, the progression from one programming state to the next programming state is the transformation of the phase change material from the current programming state to the next programming state defined along the electrical resistance curve of the phase change material. Means. The next programming state necessarily has a higher energy for the phase change material reset state than the current programming state and corresponds to the programming state to the right of the current programming state along the electrical resistance curve. To do. “Increment” or “apply incremental energy” and like terms refer to the phase change material from the current programming state to the programming state that is closest in energy and on the electrical resistance curve to the current programming state. It means to transform to the programming state on the right side of. Thus, incremental means that the phase change material is transformed one programming state at a time along the electrical resistance curve to the right.

本発明の1つの実施形態において、リセット状態は数0を表し、1つのプログラミング状態から次のプログラミング状態へ進行するため均一の増分エネルギーが使用される。結果として、全てのプログラミング状態はエネルギーについて均等に分離され、増分エネルギーの各々の印加は、記憶された数の値を1だけ増加することに対応する。したがって、リセット状態へ増分エネルギーを1回印加することによって数「1」が記憶され、リセット状態へ増分エネルギーを2回印加することによって数「2」が記憶され、以下同様にして、最大数を記憶するために使用されるメモリ物質のボリュームで記憶可能な最大数までが記憶される。均一な増分エネルギーの印加は、今後は、「均一増分パルス」または同等の用語で呼ばれる。   In one embodiment of the invention, the reset state represents the number 0, and uniform incremental energy is used to progress from one programming state to the next. As a result, all programming states are equally separated for energy, and each application of incremental energy corresponds to increasing the stored number of values by one. Thus, the number “1” is stored by applying incremental energy once to the reset state, the number “2” is stored by applying incremental energy twice to the reset state, and so on. Up to the maximum number that can be stored in the volume of memory material used for storage is stored. The application of uniform incremental energy is hereinafter referred to as “uniform incremental pulse” or equivalent terminology.

不均一のプログラミング区間または不均等の増分区間が使用される変形の実施形態は、本発明の追加の実施形態を構成する。本明細書では、不均一のプログラミング区間とは、プログラミング状態がエネルギーについて均等な間隔を有しないプログラミング区間のシーケンスを意味する。言い換えれば、隣接したプログラミング状態の間の増分エネルギーは、高抵抗安定状態に沿った異なる点で異なっており、たとえば、第1のプログラミング状態と第2のプログラミング状態とを分離する増分エネルギーは、第2のプログラミング状態と第3のプログラミング状態とを分離する増分エネルギーとは異なっている。以下同様である。そのような実施形態において、増分エネルギーは一定ではないが、増分のコンセプトは、相変化物質を、1つのプログラミング状態から、リセット状態に対して次ぎに高いエネルギーのプログラミング状態へトランスフォームするのに十分な量のエネルギーを追加または提供することを意味する。同様に、相変化物質の増分とは、初期プログラミング状態から最終プログラミング状態へ相変化物質をトランスフォームするため、相変化物質へエネルギーを提供することを意味する。ここで、初期プログラミング状態と最終プログラミング状態との間にプログラミング状態は存在しない。相変化物質を増分するプロセスに関連した初期および最終プログラミング状態は、本明細書では、隣接または連続プログラミング状態と呼ばれる。   Variant embodiments in which non-uniform programming intervals or non-uniform incremental intervals are used constitute additional embodiments of the invention. As used herein, a non-uniform programming interval means a sequence of programming intervals in which the programming state does not have an equal interval for energy. In other words, the incremental energy between adjacent programming states is different at different points along the high resistance stable state, for example, the incremental energy separating the first programming state and the second programming state is The incremental energy that separates the two programming states from the third programming state is different. The same applies hereinafter. In such embodiments, the incremental energy is not constant, but the incremental concept is sufficient to transform the phase change material from one programming state to the next higher energy programming state relative to the reset state. Means adding or providing the right amount of energy. Similarly, incrementing phase change material means providing energy to the phase change material to transform the phase change material from an initial programming state to a final programming state. Here, there is no programming state between the initial programming state and the final programming state. The initial and final programming states associated with the process of incrementing the phase change material are referred to herein as adjacent or continuous programming states.

相変化物質のプログラミング状態を確立することは、本明細書でプログラミング・ストラテジと呼ばれる。プログラミング・ストラテジは、エネルギーを部分区間で印加する所定のシーケンスを含む。このシーケンスにおいて、1つのプログラミング状態から次のプログラミング状態へのプログラミング区間、およびリセット状態から各々のプログラミング状態への累積印加エネルギーが具体的に定義される。それによって、各々のプログラミング状態がリセット状態に対して一意のプログラミング・エネルギーを有するプログラミング状態の集合が確立される。プログラミング・ストラテジは、リセット状態からセット状態へ延びる均一または不均一のプログラム区間を任意に組み合わせることができ、リセット状態またはセット状態をプログラミング状態として含んでも含まなくてもよい。特別に指定しない限り、以下の説明は、均一のプログラム区間を使用するプログラミング・ストラテジに関する。しかし、この選択は説明の便宜のために行われ、本発明の実施を限定するためではないことを認識すべきである。   Establishing the programming state of the phase change material is referred to herein as a programming strategy. The programming strategy includes a predetermined sequence that applies energy in sub-intervals. In this sequence, the programming interval from one programming state to the next programming state and the cumulative applied energy from the reset state to each programming state are specifically defined. Thereby, a set of programming states is established in which each programming state has a unique programming energy relative to the reset state. The programming strategy can arbitrarily combine uniform or non-uniform program intervals extending from the reset state to the set state, and may or may not include the reset state or the set state as the programming state. Unless specified otherwise, the following description relates to programming strategies that use uniform program intervals. However, it should be recognized that this selection is made for convenience of explanation and is not intended to limit the practice of the invention.

可能性として、データまたは数値をプログラミング状態へ割り当てるか結合することがプログラミング・ストラテジに含まれ、各々のプログラミング状態が、異なったデータ値または数に対応するようにされる。計算は、相変化物質のプログラミング状態の間で、相変化物質をトランスフォームすることによって実行される。たとえば、数学目的に従って入力数を出力数へ変換することは、入力数に対応するプログラミング状態から出力数に対応するプログラミング状態へ相変化物質をトランスフォームするように、エネルギーを適正に提供することによって達成される。好ましくは、プログラミング状態に結合される値は整数である。更に好ましくは、整数は継続している。プログラミング・エネルギーの増加または減少する順序で整数値が結合される実施形態が考えられる。たとえば、もしリセット状態が0のデータ値に結合されるならば、1つのプログラミング区間エネルギーの印加は、1のデータ値に結合されたプログラミング状態へ物質を設定し、他のプログラミング区間エネルギーの印加は、2のデータ値に結合されたプログラミング状態へ物質を設定する。以下同様である。代替的に、プログラミング・エネルギーの減少順序で、データ値をプログラミング状態に結合することができる。たとえば、もしセット状態が0のデータ値に結合されるならば、セット状態を得るために1つのプログラミング区間エネルギーが提供されたプログラミング状態は、1のデータ値に結合される。以下同様である。データ値とプログラミング状態との結合は、特定の計算またはユーザの選好を容易にする多様な方法で達成されてよい。   The possibility of assigning or combining data or numerical values to programming states is included in the programming strategy, with each programming state corresponding to a different data value or number. The calculation is performed by transforming the phase change material between the programming states of the phase change material. For example, converting the number of inputs to the number of outputs according to mathematical objectives is by providing energy appropriately to transform the phase change material from the programming state corresponding to the number of inputs to the programming state corresponding to the number of outputs. Achieved. Preferably, the value associated with the programming state is an integer. More preferably, the integer continues. Embodiments are contemplated where integer values are combined in an increasing or decreasing order of programming energy. For example, if the reset state is coupled to a data value of 0, application of one programming interval energy sets the material to the programming state coupled to a data value of 1 and application of the other programming interval energy is 2. Set the substance to the programming state bound to the two data values. The same applies hereinafter. Alternatively, data values can be combined into programming states in a decreasing order of programming energy. For example, if a set state is combined with a data value of 0, a programming state provided with one programming interval energy to obtain the set state is combined with a data value of 1. The same applies hereinafter. The combination of data values and programming states may be accomplished in a variety of ways that facilitate specific calculations or user preferences.

本発明の計算方法は、非バイナリ計算媒体を使用する場合に適している。本明細書では、非バイナリ計算媒体とは、3つ以上のプログラミング状態を有する物質を意味する。バイナリ計算媒体は、2つのプログラミング状態を提供するが(典型的には、状態は「0」および「1」と呼ばれる)、非バイナリ計算媒体は、3つ以上のプログラミング状態を提供する。たとえば、3状態の非バイナリ計算媒体は、「0」、「1」、および「2」と呼ばれる状態を提供する。4つ以上の状態を有する高次の非バイナリ計算媒体は、同じように定義されてよい。   The calculation method of the present invention is suitable when a non-binary calculation medium is used. As used herein, a non-binary computing medium refers to a material having more than two programming states. Binary computing media provides two programming states (typically states are called “0” and “1”), while non-binary computing media provide more than two programming states. For example, a three-state non-binary computing medium provides states called “0”, “1”, and “2”. Higher order non-binary computing media having four or more states may be defined similarly.

非バイナリ計算の利点を達成するため、非バイナリ計算媒体の多状態性質へ向けて計算方法を定式化することが必要である。加法、減法、乗法、および除法の方法は、同時係属特許出願である米国特許出願第10/144319号明細書に説明されている。本発明の方法は、数の因数分解およびモジュラ算術フレームワークの中の計算に向けられている。因数分解の1つの方法は、特定の数が他の数の乗法的因数であるかどうかを決定することを含む。因数分解の他の方法は、特定の数の乗法的因数の完全な集合を決定することを含む。好ましい実施形態において、特定の数の素因数が決定される。モジュラ算術の方法は、剰余の決定、剰余に関連した計算、および数を剰余類へ分類することを含む。   In order to achieve the advantages of non-binary computation, it is necessary to formulate a computational method towards the multi-state nature of non-binary computing media. Addition, subtraction, multiplication, and division methods are described in co-pending US patent application Ser. No. 10 / 144,319. The method of the present invention is directed to number factorization and computation within a modular arithmetic framework. One method of factoring involves determining whether a particular number is another number of multiplicative factors. Another method of factoring involves determining a complete set of a particular number of multiplicative factors. In a preferred embodiment, a certain number of prime factors are determined. Modular arithmetic methods include determining the remainder, calculating the remainder, and classifying the number into a residue class.

因数分解の方法
因数分解の1つの方法は、或る数が他の数の乗法的因数であるかどうかを決定することを含む。この方法は、一般的に、因数分解される数および潜在乗法的因数を入力することが必要であり、潜在乗法的因数が確かに乗法的因数であるかどうかを決定し、その決定を出力として返す。この方法は、潜在乗法的因数に従ってプログラミング状態が確立される相変化物質について、プログラミング・ストラテジを定義することを含む。プログラミング状態の確立は、相変化物質について或る数のプログラミング状態を定義し、リセット状態からセット状態へ移るために必要な増分の数が、潜在乗法的因数に等しくなるようにすることを含む。プログラミング・ストラテジは、各々のプログラミング状態のプログラミング・エネルギーを指定することを含む。ここで、プログラミング・エネルギーとは、相変化物質をプログラム状態へトランスフォームするため相変化物質のリセット状態へ提供されなければならないエネルギーである。一度、各々のプログラミング状態のプログラミング・エネルギーが確立されると、隣接するプログラミング状態の間の増分区間も確立され、1つのプログラミング状態から次のプログラミング状態へ相変化物質をトランスフォームするために必要なエネルギーの増分が知られる。
Factoring Method One method of factoring involves determining whether a number is a multiplicative factor of another number. This method generally requires that you enter the number to be factored and the latent multiplicative factor, determine if the latent multiplicative factor is indeed a multiplicative factor, and use that determination as the output. return. The method includes defining a programming strategy for a phase change material whose programming state is established according to a latent multiplicative factor. Establishing the programming state includes defining a certain number of programming states for the phase change material so that the number of increments required to move from the reset state to the set state is equal to the latent multiplicative factor. The programming strategy includes specifying the programming energy for each programming state. Here, programming energy is the energy that must be provided to the reset state of the phase change material in order to transform the phase change material to the programmed state. Once the programming energy of each programming state is established, an incremental interval between adjacent programming states is also established and is necessary to transform phase change material from one programming state to the next. The energy increment is known.

一度、プログラミング・ストラテジが特定の潜在乗法的因数について定義されると、潜在乗法的因数が、確かに、因数分解が望まれる数の因数であるかどうかの決定が行われる。この決定は、相変化物質をリセットし、因数分解が望まれる数に等しい回数だけ相変化物質を増分することを含む。この増分は、本明細書では、因数分解が望まれる数に従った増分と呼ばれてよい。増分数が、潜在乗法的因数に等しければ、相変化物質はセットされる。相変化物質のセット状態は、プログラミング・ストラテジに含まれる他の状態よりも低い電気抵抗を有し、電気抵抗を測定することによって容易に検出される。たとえば、相変化物質が増分されるごとに、電気抵抗が測定され、相変化物質がセット状態にあるかどうかが決定される。本発明の因数分解方法において、因数分解が望まれる数に従った増分の間、相変化物質がセットされる度に、相変化物質がリセットされる。増分が完了すると、潜在乗法的因数が確かに因数であるかどうかの決定が行われる。因数分解が望まれる数に従った増分の完了時に、もし相変化物質がセット状態にあれば、潜在乗法的因数は確かに因数である。   Once the programming strategy is defined for a particular latent multiplicative factor, a determination is made whether the latent multiplicative factor is indeed the number of factors for which factoring is desired. This determination includes resetting the phase change material and incrementing the phase change material a number of times equal to the number for which factoring is desired. This increment may be referred to herein as an increment according to the number for which factoring is desired. If the increment number is equal to the latent multiplicative factor, the phase change material is set. The set state of the phase change material has a lower electrical resistance than other states included in the programming strategy and is easily detected by measuring the electrical resistance. For example, each time the phase change material is incremented, the electrical resistance is measured to determine if the phase change material is in the set state. In the factorization method of the present invention, the phase change material is reset each time the phase change material is set for an increment according to the number for which factoring is desired. When the increment is complete, a determination is made whether the latent multiplicative factor is indeed a factor. At the completion of the increment according to the number that factoring is desired, if the phase change material is in the set state, the latent multiplicative factor is indeed a factor.

この方法によって使用されるプログラミング・ストラテジの結果として、セット状態での増分の終了は、因数に必要な条件である。因数分解が望まれる数における潜在乗法的因数の各々の発生は、相変化物質のセッティングを生じる。その結果、増分の終了時に、もし相変化物質がセット状態にあれば、潜在乗法的因数は除数であり、したがって因数分解が望まれる数の因数である。もし潜在乗法的因数が確かに因数であれば、その余因数(即ち、因数分解される元の数を得るため乗じられる数)は、増分の間に相変化物質がセットされる回数をカウントすることによって決定される。もし相変化物質が、セット状態以外の状態にあれば、潜在乗法的因数は因数ではない。   As a result of the programming strategy used by this method, the end of the increment in the set state is a necessary condition for the factor. Each occurrence of a latent multiplicative factor in the number for which factoring is desired results in a phase change material setting. As a result, at the end of the increment, if the phase change material is in the set state, the latent multiplicative factor is a divisor, and thus the number of factors for which factoring is desired. If the latent multiplicative factor is indeed a factor, its cofactor (ie, the number multiplied to obtain the original number to be factored) counts the number of times the phase change material is set during the increment. Is determined by If the phase change material is in a state other than the set state, the latent multiplicative factor is not a factor.

本発明の因数分解方法は、複数の潜在乗法的因数に従った因数分解を提供する。異なった乗法的因数は、異なった乗法的因数に従ってプログラムされた1つのデバイスを使用して順次にテストされる。第1の乗法的因数は、それに基づく第1のプログラミング・ストラテジを使用してテストされる。その場合、相変化物質をリセット状態からセット状態へトランスフォームするために必要な増分の数は、第1の乗法的因数に等しい。第2の乗法的因数は、第2の乗法的因数に基づく第2のプログラミング・ストラテジを使用して、同じようにテストされる。相変化物質を含む計算媒体は、プログラミング状態を定義および再定義することによって、異なった乗法的因数に従って相変化物質の所与のボリュームをプログラムおよび再プログラムする能力を提供する。プログラミング状態の数およびプログラミング状態を分離するエネルギー区間は、異なった乗法的因数に適応するように、相変化物質の所与のボリュームについて変更される。関心事とする潜在乗法的因数の範囲に従ってプログラミング・ストラテジを変更することによって、相変化物質の所与のボリュームを使用して数の因数を決定することができる。このように、相変化物質を含む1つのデバイスを使用して、因数分解が達成される。   The factorization method of the present invention provides factorization according to a plurality of latent multiplicative factors. Different multiplicative factors are tested sequentially using one device programmed according to different multiplicative factors. The first multiplicative factor is tested using a first programming strategy based thereon. In that case, the number of increments required to transform the phase change material from the reset state to the set state is equal to the first multiplicative factor. The second multiplicative factor is tested in the same manner using a second programming strategy based on the second multiplicative factor. A computing medium that includes a phase change material provides the ability to program and reprogram a given volume of phase change material according to different multiplicative factors by defining and redefining the programming state. The number of programming states and the energy interval separating the programming states are altered for a given volume of phase change material to accommodate different multiplicative factors. By changing the programming strategy according to the range of latent multiplicative factors of interest, a given volume of phase change material can be used to determine the number factor. Thus, factorization is achieved using a single device that includes a phase change material.

異なった乗法的因数に従って各々のボリュームがプログラムされる相変化物質の多数のボリュームも、因数分解を達成するために使用できる。この実施形態において、因数分解を達成するため複数のデバイスが使用されてよい。因数分解される数に従った増分は、異なった乗法的因数に従ってプログラムされた一連のデバイスの各々で実行される。同じ数の増分が、各々のデバイスへ印加される。増分は、全てのデバイスにわたって一時に1つの増分で実行され、各々のデバイスは、列の中のデバイスからデバイスへと連続する完全な増分で完全に増分されるか、全てのデバイスを横切る増分および個々のデバイスの複数回の増分の組み合わせによって完全に増分される。同様に、デバイスのプログラミング・ストラテジによって指示される量の増分エネルギーを提供する専用エネルギー源を個々のデバイスが有するか、各々のデバイスのプログラミング・ストラテジによって指示されるように複数のデバイスの各々へ可変エネルギー量を提供する能力を有する1つの共用エネルギー源が増分に使用されるか、専用エネルギー源および共用エネルギー源の組み合わせが使用されてよい。実施形態は、全てのデバイスを横断する並列動作モードから、個々のデバイスを直列的に考える動作モードまでのレンジが可能である。フルレンジの潜在乗法的因数に従ってプログラムされた十分な数のデバイスを含めることによって、数の全ての乗法的因数を決定することができる。好ましい実施形態において、素因数に従ってプログラムされたデバイスが含められ、数の素因数を決定するために使用される。   Multiple volumes of phase change material, each volume programmed according to different multiplicative factors, can also be used to achieve factorization. In this embodiment, multiple devices may be used to achieve factorization. The increment according to the factored number is performed on each of a series of devices programmed according to different multiplicative factors. The same number of increments are applied to each device. Incrementation is performed one increment at a time across all devices, and each device is incremented completely in consecutive full increments from device to device in the column, or increments across all devices and Fully incremented by a combination of multiple increments of individual devices. Similarly, each device has a dedicated energy source that provides an amount of incremental energy as dictated by the device's programming strategy, or variable to each of the plurality of devices as dictated by the programming strategy of each device. One shared energy source with the ability to provide an amount of energy may be used incrementally, or a combination of dedicated and shared energy sources may be used. Embodiments can range from parallel operating modes across all devices to operating modes that consider individual devices in series. By including a sufficient number of devices programmed according to the full range of latent multiplicative factors, all multiplicative factors of the number can be determined. In a preferred embodiment, a device programmed according to a prime factor is included and used to determine the prime factor of the number.

実施例1
この実施例では、数4が数32の因数であるかどうかをテストするため、前述した因数分解方法が使用される。したがって、因数分解される数は32であり、潜在乗法的因数は4である。この方法の実行は、潜在乗法的因数に従ってプログラミング状態を確立することから始まる。この実施例では、プログラミング・ストラテジは、4つの増分が相変化物質をリセット状態からセット状態へトランスフォームするように相変化物質のプログラミング状態を確立することを伴う。プログラミング・ストラテジを達成する1つの方法は、セット状態を、4つの増分に対応するプログラミング状態とし、リセット状態を、ゼロの増分に対応するプログラミング状態とし、リセット状態とセット状態との間の3つの中間状態を、1、2、3の増分に対応するプログラミング状態として選択することである。3つの中間状態は、相変化物質の電気応答曲線の高抵抗安定状態に沿った任意の場所に置かれてよい。好ましい実施形態において、3つの中間プログラミング状態は、連続したプログラミング状態の間の増分区間が均一になるように選択される。この実施形態が好ましい理由は、1つのプログラミング状態から次のプログラミング状態へ増分するために使用されるエネルギーを提供するエネルギー源が、一定量のエネルギーを提供するだけでよいからである。たとえば、もしエネルギーがエネルギー・パルスの形態で提供されるならば、1つのプログラミング状態から次のプログラミング状態へ相変化物質をトランスフォームするため一定エネルギーの増分パルスが印加されてよい。不均一増分区間は、本発明の範囲に入るが、エネルギー源によって提供されるエネルギーを、増分の間に変化させる必要があるので好ましくない。
Example 1
In this embodiment, the factorization method described above is used to test whether Equation 4 is a factor of Equation 32. Thus, the factored number is 32 and the latent multiplicative factor is 4. The execution of this method begins with establishing a programming state according to a latent multiplicative factor. In this example, the programming strategy involves establishing the programming state of the phase change material such that four increments transform the phase change material from the reset state to the set state. One way to achieve the programming strategy is to set the set state to a programming state corresponding to 4 increments, the reset state to be a programming state corresponding to an increment of zero, and the three states between the reset state and the set state. Selecting the intermediate state as the programming state corresponding to 1, 2, 3 increments. The three intermediate states may be placed anywhere along the high resistance stable state of the electrical response curve of the phase change material. In the preferred embodiment, the three intermediate programming states are selected such that the incremental intervals between successive programming states are uniform. This embodiment is preferred because the energy source that provides the energy used to increment from one programming state to the next programming state need only provide a certain amount of energy. For example, if energy is provided in the form of energy pulses, a constant energy incremental pulse may be applied to transform the phase change material from one programming state to the next programming state. A non-uniform increment interval is within the scope of the present invention, but is not preferred because the energy provided by the energy source needs to change during the increment.

図2は、現在の例と関係する1つのプログラミング・ストラテジを示す。図2は相変化物質の電気応答曲線の一部分を示し、高抵抗安定状態およびセッティング・トランスフォーメーションに結合された急峻な抵抗の減少を含む。図2の実施形態は、均一なエネルギー区間によって分離されたプログラミング状態を示し、したがって1つのプログラミング状態から次のプログラミング状態への増分エネルギーは一定である。プログラミング状態は、0から始まって継続する整数で呼ばれる。0の状態はリセット状態であり、4の状態はセット状態であり、1、2、3の状態は3つの中間状態である。プログラミング状態の呼び名は、プログラミング状態へ割り当てられるか結合される整数データ値として見てもよい。この例のプログラミング・ストラテジでは、リセット状態からセット状態へ相変化物質をトランスフォームするためには、4つのエネルギー増分が必要である。   FIG. 2 shows one programming strategy associated with the current example. FIG. 2 shows a portion of the electrical response curve of the phase change material, including a high resistance steady state and a steep decrease in resistance coupled to the setting transformation. The embodiment of FIG. 2 shows programming states separated by uniform energy intervals, so the incremental energy from one programming state to the next programming state is constant. The programming state is called with an integer starting from 0 and continuing. The state 0 is a reset state, the state 4 is a set state, and the states 1, 2, and 3 are three intermediate states. The programming state designation may be viewed as an integer data value that is assigned or bound to the programming state. In this example programming strategy, four energy increments are required to transform the phase change material from the reset state to the set state.

4が32の因数であるかどうかを決定するため、図2で定義されるプログラミング状態を有する相変化物質が、リセット状態へトランスフォームされて32回増分される。その間、相変化物質がセットされる度に、その相変化物質はリセトされる。1つの増分エネルギーの提供は、相変化物質をプログラミング状態0からプログラミング状態1へトランスフォームする。第2の増分は相変化物質をプログラミング状態2へトランスフォームする。以下同様である。プログラミング状態3の相変化物質を増分すると、相変化物質はプログラミング状態4へセットされる。相変化物質のセッティングは、電気抵抗またはセット状態を特徴づける他の特性を測定することによって検出される。電気抵抗が、好ましい測定手段である。なぜなら、それは便利であり、セット状態を容易に識別させるからである。電気抵抗は、相変化物質の各々の増分の後で測定される。セット状態が検出されると、更なる増分が始まる前に相変化物質がリセットされる。この例では、第5のエネルギー増分がリセット状態へ加えられると、相変化物質はプログラミング状態0からプログラミング状態1へトランスフォームし、必要に応じてリセットされながら、更なる増分が開始される。   To determine if 4 is a factor of 32, the phase change material having the programming state defined in FIG. 2 is transformed to the reset state and incremented 32 times. Meanwhile, each time the phase change material is set, the phase change material is reset. The provision of one incremental energy transforms the phase change material from programming state 0 to programming state 1. The second increment transforms the phase change material to programming state 2. The same applies hereinafter. Incrementing the phase change material in programming state 3 sets the phase change material to programming state 4. The setting of the phase change material is detected by measuring electrical resistance or other properties that characterize the set state. Electrical resistance is a preferred measurement means. Because it is convenient and makes it easy to identify the set state. The electrical resistance is measured after each increment of phase change material. When a set condition is detected, the phase change material is reset before further increments begin. In this example, when a fifth energy increment is added to the reset state, the phase change material transforms from programming state 0 to programming state 1 and further increments are initiated while resetting as necessary.

32回の増分が行われたとき、相変化物質の状態が評価される。もし相変化物質がセット状態にあれば、潜在乗法的因数は確かに因数である。この例では、相変化物質は32回増分されたときセット状態にあり、4は32の乗法的因数であると結論される。相変化物質がセットされる回数をカウントすることによって、余因数も決定される。この例では、相変化物質は8回セットされる。したがって、この例では、4の余因数は8であることが分かる。   When 32 increments are made, the state of the phase change material is evaluated. If the phase change material is in the set state, the latent multiplicative factor is indeed a factor. In this example, it is concluded that the phase change material is in the set state when incremented 32 times and 4 is a multiplicative factor of 32. The cofactor is also determined by counting the number of times the phase change material is set. In this example, the phase change material is set 8 times. Therefore, in this example, it can be seen that the cofactor of 4 is 8.

上記の例1の方法の1つの実行では、GeSbTeが相変化物質として使用され、電気エネルギー・パルスの形態の増分エネルギーが使用された。電気エネルギー・パルスは、パルス電圧またはパルス持続時間によって特徴づけられてよい。パルス電圧はパルス高またはパルス振幅とも呼ばれ、パルス持続時間はパルス幅とも呼ばれる。1.5Vのパルス電圧では、320nsの持続時間を有するパルスを印加すると、相変化物質はリセット状態からセット状態へトランスフォームされる。潜在乗法的因数4をテストするため5つのプログラミング状態(4つのプログラミング区間)が使用され、プログラミング状態は均一に分離されるように選択されたので、1.5Vが80nsの間印加されたエネルギーに対応するエネルギーによって分離されるプログラミング状態が選択された。1.5Vで80nsのパルス印加は、1つのプログラミング状態から次のプログラミング状態へ相変化物質をトランスフォームするのに十分なエネルギーを提供する。たとえば、プログラミング状態0へ1.5Vで80nsのパルスを印加すると、相変化物質はプログラミング状態1へトランスフォームされる。以下同様である。 In one implementation of the method of Example 1 above, Ge 2 Sb 2 Te 5 was used as the phase change material and incremental energy in the form of electrical energy pulses was used. An electrical energy pulse may be characterized by a pulse voltage or pulse duration. The pulse voltage is also called pulse height or pulse amplitude, and the pulse duration is also called pulse width. At a pulse voltage of 1.5V, applying a pulse having a duration of 320 ns transforms the phase change material from the reset state to the set state. Since 5 programming states (4 programming intervals) were used to test the latent multiplicative factor 4 and the programming states were chosen to be uniformly separated, 1.5V is applied to the energy applied for 80 ns. Programming states separated by the corresponding energy were selected. Application of a pulse of 1.5 ns and 80 ns provides sufficient energy to transform the phase change material from one programming state to the next. For example, applying an 80 ns pulse at 1.5 V to programming state 0 causes the phase change material to transform to programming state 1. The same applies hereinafter.

実施例2
この実施例では、7が27の因数であるかどうかが決定される。この実施例は、前述した実施例1と類似した方法で完了されてよい。この実施例では、因数分解される数は27であり、潜在乗法的因数は7である。したがって、7が27の因数であるかどうかを決定するため、相変化物質が潜在乗法的因数7に従ってプログラムされなければならない。適切なプログラミング・ストラテジは、相変化物質をリセット状態からセット状態へトランスフォームするため7つの増分が必要であるようにプログラミング状態を定義することである。リセット状態はプログラミング状態0として選択され、セット状態はプログラミング状態7として選択され、6つの中間プログラミング状態は1、2、3、4、5、6と呼ばれる。プログラミング状態の数が、実施例1よりも実施例2で多いことは、特定の相変化物質について、プログラミング状態の間の平均エネルギー区間が、実施例1よりも実施例2で小さいことを意味する。適切な増分区間は、エネルギー源によって提供されるエネルギーが、選択されたプログラミング状態を分離する所望のエネルギー区間とマッチするように、エネルギーを調整することによって達成される。たとえば、電流または電圧パルスの形態でエネルギーを提供するエネルギー源の場合、パルス高および/または持続時間を調整することによって、パルス当たりのエネルギー内容を変化させることができる。
Example 2
In this example, it is determined whether 7 is a factor of 27. This embodiment may be completed in a manner similar to Example 1 described above. In this example, the number to be factored is 27 and the latent multiplicative factor is 7. Thus, to determine whether 7 is a factor of 27, the phase change material must be programmed according to the latent multiplicative factor 7. A suitable programming strategy is to define the programming state such that seven increments are required to transform the phase change material from the reset state to the set state. The reset state is selected as programming state 0, the set state is selected as programming state 7, and the six intermediate programming states are called 1, 2, 3, 4, 5, 6. The higher number of programming states in Example 2 than in Example 1 means that for a particular phase change material, the average energy interval between programming states is lower in Example 2 than in Example 1. . The appropriate incremental interval is achieved by adjusting the energy so that the energy provided by the energy source matches the desired energy interval that separates the selected programming state. For example, for an energy source that provides energy in the form of current or voltage pulses, the energy content per pulse can be varied by adjusting the pulse height and / or duration.

潜在乗法的因数7に従ってプログラミング状態を確立した後、因数分解される数に従った増分が始まる。この実施例では、相変化物質の27回の増分が必要である。相変化物質がリセットされる。相変化物質を7回増分すると、相変化物質はセット状態へトランスフォームされ、そのとき相変化物質はリセットされ、27回の増分が提供されるまで必要に応じて更なる増分とリセッティングが起こる。この実施例では、21回の増分の後に相変化物質はセット状態にあり、増分を開始してから3回リセットされている。追加の6つの増分パルスは相変化物質をプログラミング状態6へトランスフォームする。したがって、27回の増分の後に相変化物質の抵抗をテストすると、相変化物質はセット状態にないことが分かり、7は27の因数ではないことが結論される。たとえば、プログラミング状態1が数1へ対応するように、もし整数値がプログラミング状態へ結合されるならば、6は、27が7で除されるときに生じる剰余であることが分かる。剰余の更なる説明は、この後で本発明のモジュラ算術方法を説明するときに与えられる。   After establishing the programming state according to the latent multiplicative factor 7, an increment according to the factored number begins. In this example, 27 increments of phase change material are required. The phase change material is reset. Incrementing the phase change material seven times transforms the phase change material to the set state, at which time the phase change material is reset and further increments and resets occur as needed until 27 increments are provided. In this example, after 21 increments, the phase change material is in the set state and has been reset 3 times since starting the increment. The additional six incremental pulses transform the phase change material to programming state 6. Thus, testing the resistance of the phase change material after 27 increments reveals that the phase change material is not in the set state and concludes that 7 is not a factor of 27. For example, if an integer value is combined into the programming state so that programming state 1 corresponds to the number 1, it can be seen that 6 is the remainder that occurs when 27 is divided by 7. Further explanation of the remainder is given later when describing the modular arithmetic method of the present invention.

実施例3
この実施例では、複数の潜在乗法的因数をテストするため、相変化物質の多数のボリュームが使用される。相変化物質の各々のボリュームは、異なった潜在乗法的因数に従ってプログラムされたデバイスの計算媒体として考えることができる。因数分解される数に従って各々のそのようなデバイスを増分することによって、複数の潜在乗法的因数のいずれが真に乗法的因数であるかを決定することができる。実施例として、12の乗法的因数を決定する。
Example 3
In this example, multiple volumes of phase change material are used to test multiple latent multiplicative factors. Each volume of phase change material can be thought of as a device computing medium programmed according to different latent multiplicative factors. By incrementing each such device according to the number to be factored, it can be determined which of the plurality of latent multiplicative factors are truly multiplicative factors. As an example, a multiplicative factor of 12 is determined.

1つの実施形態において、12の乗法的因数は、12以下の値を有する潜在乗法的因数に従ってプログラムされたデバイスを含めることによって決定されてよい。この実施形態において、数1〜12に従ってプログラムされた12個のデバイスが使用され、デバイスの各々は12回増分される。前述したように、或る数、たとえばXに従ってプログラムされた相変化物質のデバイスまたはボリュームは、リセット状態からセット状態へトランスフォームされるためX回の増分を必要とする。前述したように、増分の間、デバイスがセット状態へ達する度に、そのデバイスは更なる増分に先だってリセットされる。増分が完了したときセット状態にあるデバイスは、12の真の乗法的因数である数に対応する。この実施例において、1、2、3、4、6、12に従ってプログラムされたデバイスは、増分の完了時にセット状態にあり、したがって12の乗法的因数であることが容易に分かる。乗法的因数に従ってプログラムされたデバイスの各々が増分の間にセットされる回数は、各々の乗法的因数に結合された余因数を決定するためにカウントされることができる。5、7、8、9、10、11に従ってプログラムされたデバイスは、増分の完了時にセット状態以外の状態にあり、したがって12の乗法的因数ではないことが決定される。   In one embodiment, the 12 multiplicative factor may be determined by including a device programmed according to a latent multiplicative factor having a value of 12 or less. In this embodiment, twelve devices programmed according to equations 1-12 are used, each of which is incremented 12 times. As described above, a device or volume of phase change material programmed according to a certain number, eg, X, requires X increments to be transformed from the reset state to the set state. As previously mentioned, each time a device reaches the set state during an increment, the device is reset prior to further increments. A device that is in the set state when the increment is complete corresponds to a number that is a true multiplicative factor of twelve. In this example, it can easily be seen that the devices programmed according to 1, 2, 3, 4, 6, 12 are in the set state at the completion of the increment and are therefore 12 multiplicative factors. The number of times each of the devices programmed according to the multiplicative factor is set during the increment can be counted to determine a cofactor that is coupled to each multiplicative factor. It is determined that the device programmed according to 5, 7, 8, 9, 10, 11 is in a state other than the set state at the completion of the increment and is therefore not a 12 multiplicative factor.

この実施例に含まれる複数のデバイスの中の各々のデバイスは、次のデバイスが増分される前に、個々のベースで完全に増分されてよく(直列モード)、1つのデバイスへ更なる増分を提供する前に、全てのデバイスへ1つの増分を印加してもよく(並列モード)、または直列モードおよび並列モードの組み合わせを増分で使用することができる。各々のデバイスについて別個の専用エネルギー源が使用されてよく、これらのエネルギー源は、デバイスのプログラミング・ストラテジによって指示される増分エネルギーを提供するように構成されてよい。可変の増分エネルギーを提供することのできる1つのエネルギー源を使用することも可能であり、専用エネルギー源および可変エネルギー源の組み合わせも使用することができる。   Each device of the plurality of devices included in this embodiment may be fully incremented on an individual basis (in serial mode) before the next device is incremented, with further increments to one device. Prior to provision, an increment may be applied to all devices (parallel mode), or a combination of serial and parallel modes may be used in increments. A separate dedicated energy source may be used for each device, and these energy sources may be configured to provide incremental energy as dictated by the device's programming strategy. One energy source that can provide variable incremental energy can be used, and a combination of dedicated and variable energy sources can also be used.

もし複数のデバイスの各々のために同じ相変化物質が使用されるならば、均一のプログラミング状態を分離するエネルギー区間は、異なった潜在乗法的因数に従ってプログラムされたデバイスについて異なるであろう。たとえば、数9に従ってプログラムされたデバイスは、数5に従ってプログラムされたデバイスよりも小さな均一エネルギー区間を有するであろう。この場合、もしエネルギーが、固定したパルス振幅を有する電流または電圧パルスの形態で提供されるならば、同じ数の増分パルスが各々のデバイスへ提供されてよい。この場合、パルス幅は、各々のデバイスのプログラミング・ストラテジを確立するために使用された潜在乗法的因数に依存して変更される。   If the same phase change material is used for each of the plurality of devices, the energy interval separating uniform programming states will be different for devices programmed according to different latent multiplicative factors. For example, a device programmed according to Equation 9 will have a smaller uniform energy interval than a device programmed according to Equation 5. In this case, if energy is provided in the form of a current or voltage pulse with a fixed pulse amplitude, the same number of incremental pulses may be provided to each device. In this case, the pulse width is changed depending on the latent multiplicative factor used to establish the programming strategy for each device.

実施例3は、数の乗法的因数の集合を認定することに向けられた1つの実施形態を提供し、因数分解される数までの(その数を含む)乗法的因数を考慮する。代替の実施形態が可能である。   Example 3 provides one embodiment directed to qualifying a set of multiplicative factors of numbers and considers multiplicative factors up to (including) the number to be factored. Alternative embodiments are possible.

他の実施形態において、数はそれ自身の因数であり、1は全ての数の因数であり、数の値の半分を超過する他の乗法的因数は存在しないことが認識される。たとえば、数12の場合、12を除く最大の因数は6である。したがって、2から始まり因数分解される数の半分で終わる数に従ってプログラムされたデバイスを考慮することによって、より効率的に数の因数が決定される。奇数の場合、2は因数ではなく、最大の因数は、因数分解される数の3分の1を超過しないことが認識される。したがって、考慮される必要があるデバイスの数は、因数分解方法の効率を改善するために低減される。   In other embodiments, it is recognized that the number is its own factor, 1 is the factor of all numbers, and there are no other multiplicative factors that exceed half the value of the number. For example, in the case of Equation 12, the maximum factor excluding 12 is 6. Thus, by considering a device programmed according to a number starting from 2 and ending with half of the factored number, the number factor is determined more efficiently. In the odd case, it is recognized that 2 is not a factor and the largest factor does not exceed one third of the factored number. Thus, the number of devices that need to be considered is reduced to improve the efficiency of the factorization method.

素因数への因数分解方法
前述した実施例および開示は、1つの数が他の数の乗法的因数であるかどうかを認定し、数の乗法的因数の完全な集合または部分集合を決定することを含む因数分解方法を説明する。本発明は、素数のみに従ってプログラムされたデバイスが考慮される関連方法を含む。数論によれば、素数のみの積として任意の数を表せることが知られている。したがって、潜在乗法的因数として素数のみを考慮することは、数を素数へ因数分解する方法を提供する。どの素数が数の因数であるかを認定し、素数のみを含む積へ数を完全に因数分解することは、素数へ因数分解する本発明の方法を使用して可能である。
Factoring Method to Prime Factors The foregoing embodiments and disclosures determine whether one number is a multiplicative factor of another number and determine a complete set or subset of multiplicative factors of a number. A factorization method including this will be described. The present invention includes an associated method in which devices programmed according to prime numbers only are considered. According to number theory, it is known that an arbitrary number can be expressed as a product of only prime numbers. Thus, considering only prime numbers as latent multiplicative factors provides a way to factor numbers into prime numbers. It is possible using the method of the present invention to factorize numbers into prime numbers, identifying which prime numbers are number factors and completely factoring numbers into products containing only prime numbers.

前述したように、複数の潜在乗法的因数の各々は、1つのデバイスを使用して、異なった潜在乗法的因数に従ってプログラミング・ストラテジを変更するか、多数のデバイスを使用して、異なった潜在乗法的因数に従って各々のデバイスをプログラムするか、またはこれらの組み合わせを使用することによってテストされる。素数へ因数分解する方法では、素数に従ってプログラムされたデバイスのみが含まれる。素数へ限られることを除いて、素数へ因数分解する方法の実現形態は、前述した因数分解方法の場合と類似する。数1は全ての数の因数であるから、1が素数であることを考慮する意外に、特に1を考慮する必要はない。   As described above, each of the plurality of latent multiplicative factors can use one device to change the programming strategy according to different latent multiplicative factors, or use multiple devices to use different latent multiplicative factors. Each device can be tested according to a genetic factor, or by using a combination of these. The method of factoring into prime numbers includes only devices programmed according to prime numbers. Except for being limited to prime numbers, the implementation of the method of factoring into prime numbers is similar to the case of the factorization method described above. Since the number 1 is a factor of all numbers, it is not necessary to consider 1 in particular, considering that 1 is a prime number.

実施例4
この実施例では、複数のデバイスを使用して数21の素因数が決定される。これらのデバイスの各々は、異なった素数に従ってプログラムされた相変化物質を含む。この実施例では、因数分解される数の2分の1を超過しない素数が考慮される。したがって、この実施例では、2、3、5、7に従ってプログラムされたデバイスが考慮される。次の素数11は21の半分よりも大きく、したがって11以上の素数は21の因数ではない。
Example 4
In this embodiment, the prime factor of Equation 21 is determined using a plurality of devices. Each of these devices includes a phase change material programmed according to a different prime number. In this embodiment, prime numbers that do not exceed one half of the number to be factored are considered. Thus, in this embodiment, devices programmed according to 2, 3, 5, 7 are considered. The next prime number 11 is greater than half of 21, so a prime number greater than 11 is not a factor of 21.

21の素因数分解を実行するため、数2、3、5、7に従ってプログラムされたデバイスが、21回増分され、増分の間、必要に応じてリセットされる。増分の完了時にセット状態にあるデバイスは、21の素因数に対応する。この実施例における増分の実行は、3および7に従ったデバイスは増分の完了時にセット状態にあり、2および5に従ってプログラムされたデバイスはセット状態にないことを現す。したがって、3および7は21の素因数であることが結論される。   To perform 21 prime factorization, the device programmed according to the numbers 2, 3, 5, 7 is incremented 21 times and reset as needed during the increment. A device that is in the set state at the completion of the increment corresponds to a prime factor of 21. Incremental execution in this embodiment indicates that the devices according to 3 and 7 are in the set state at the completion of the increment, and the devices programmed according to 2 and 5 are not in the set state. Thus, it is concluded that 3 and 7 are 21 prime factors.

もし素数自身が実施例4の実施形態に従って解析されるならば、増分の完了時にセット状態にあるデバイスは存在しないであろう。そのような結果は、元の数が素数であるという結論を導くか、数が因数としてそれ自身および1だけを有するという同等の結論を導く。もし13が、素因数分解を望まれる数であり、実施例4で説明された手順が使用されるならば、2、3、5に従ってプログラムされたデバイスは13回増分され、増分の完了時には、セット状態にあるデバイスは存在しないであろう。もし13までの素数に従ってプログラムされたデバイスが方法で使用されるならば、同じように、13はそれ自身および1だけを因数として有するという結論に達する。   If the prime number itself is analyzed according to the embodiment of Example 4, there will be no device in the set state at the completion of the increment. Such a result leads to the conclusion that the original number is a prime number or an equivalent conclusion that the number has only itself and one as a factor. If 13 is the number for which factoring is desired and the procedure described in Example 4 is used, the device programmed according to 2, 3, 5 will be incremented 13 times, and at the completion of the increment, set There will be no devices in the state. Similarly, if a device programmed according to prime numbers up to 13 is used in the method, the conclusion is reached that 13 has only itself and 1 as a factor.

前述したように、各々の素因数の余因数は、素因数に従ってプログラムされた相変化物質のデバイスまたはボリュームが増分の間にセットされる回数をカウントすることによって決定される。各々の素因数およびその余因数の積は、素因数分解が望まれる元の数に等しい。素数に従ってプログラムされたデバイスが利用されるときでも、余因数は素数ではないかも知れない。したがって、素数のみを含む積へ数を完全に因数分解するためには、更なる考慮が必要である。   As described above, the cofactor of each prime factor is determined by counting the number of times a device or volume of phase change material programmed according to the prime factor is set during the increment. The product of each prime factor and its cofactor is equal to the original number for which prime factorization is desired. Even when a device programmed according to a prime number is used, the cofactor may not be a prime number. Thus, further consideration is necessary to fully factorize a number into a product containing only prime numbers.

これらの更なる考慮は、前述した実施例4では必要でなかった。なぜなら、21の認定された素因数(3および7)の各々は、同じく素数である余因数(それぞれ7および3)を有したからである。実施例4で説明された方法は、数の特定の素数が乗法的因数であるかどうかを決定するために使用されてよいが、数を素因数へ完全には因数分解しない。ここで、「完全な因数分解」とは、因数分解される数に等しい積を有する素数の一意の集合を認定することを意味する。実施例4では、認定された素因数の積(3×7)が、因数分解される数(21)に等しいために、完全な因数分解が起こった。   These further considerations were not necessary in Example 4 described above. This is because each of the 21 recognized prime factors (3 and 7) had cofactors (7 and 3 respectively) that were also prime numbers. The method described in Example 4 may be used to determine whether a particular prime number of a number is a multiplicative factor, but does not completely factor a number into prime factors. Here, “complete factorization” means identifying a unique set of prime numbers having a product equal to the number to be factored. In Example 4, complete factorization occurred because the product of the recognized prime factors (3 × 7) is equal to the number to be factored (21).

18のような数を素数へ完全に因数分解することは、実施例4で示された考慮以上の考慮が望まれることを例証する。実施例4のフレームワークの中で素数に従ってプログラムされたデバイスを使用して18を因数分解するためには、素数2、3、5、7に従ってプログラムされた相変化物質のデバイスまたはボリュームを含めることが必要である。数18に従って各々のデバイスの増分が完了したとき、2および3のみが18の素因数であることが発見される。2*3は18に等しくないから、この状態での結果は、18を素数へ完全に因数分解したことにはならない。(便宜上、*の表記は、本明細書では乗法の数学演算を意味するように使用される。たとえば、2と3の積は2*3で表現され、2*3は2掛ける3を意味する。)その代わりに、18の素数は2と3だけであるが、18の完全な素因数分解では、因数2および3の1つまたは双方が2回以上出現しなければならない結論になる。したがって、数の完全な素因数分解は、全ての素因数の認定、および素因数分解が探索される数に等しい素数の積の中で各々の素因数が起こる回数の認定を含む。   Fully factoring a number such as 18 into a prime number illustrates the need for consideration beyond that shown in Example 4. In order to factor 18 using devices programmed according to prime numbers in the framework of Example 4, include devices or volumes of phase change material programmed according to prime numbers 2, 3, 5, 7 is required. When the increment of each device is completed according to Equation 18, it is found that only 2 and 3 are 18 prime factors. Since 2 * 3 is not equal to 18, the result in this state is not a complete factorization of 18 to a prime number. (For convenience, the notation * is used herein to mean multiplicative mathematical operations. For example, the product of 2 and 3 is expressed as 2 * 3, 2 * 3 means 2 times 3 .) Instead, the only prime numbers of 18 are 2 and 3, but in the complete prime factorization of 18, the conclusion is that one or both of factors 2 and 3 must appear more than once. Thus, a complete prime factorization of a number includes the qualification of all prime factors and the qualification of the number of times each prime factor occurs in a product of prime numbers equal to the number for which the prime factorization is sought.

完全な素因数分解は、素数に従った最初の因数分解で得られた余因数の更なる考慮を必要とする。18の場合、素因数2および3が認定され、それぞれ余因数9および6を有する。前述したように、認定された素因数に従ってプログラムされたデバイスで起こるセッティング・トランスフォーメーションの回数をカウントすることによって、余因数が決定される。余因数は素数ではないから、18の完全な素因数分解は、素数の最初の考慮時に達成されなかったことは明らかである。最初に認定された素因数について得られた余因数の素因数を、2番目に決定することが必要である。2*9および3*6の双方は18に等しいから、素因数の第2の決定は、余因数9および6のいずれかに関して行われる。   Full prime factorization requires further consideration of the cofactors obtained in the first factorization according to prime numbers. For 18, prime factors 2 and 3 are identified and have cofactors 9 and 6, respectively. As described above, the cofactor is determined by counting the number of setting transformations that occur in the device programmed according to the certified prime factor. Since the cofactor is not a prime number, it is clear that a complete prime factorization of 18 was not achieved when the prime number was first considered. It is necessary to second determine the cofactor of the cofactor obtained for the first recognized prime factor. Since both 2 * 9 and 3 * 6 are equal to 18, the second determination of prime factors is made with respect to either cofactors 9 and 6.

第2の決定は、因数分解される数に存在する全ての素因数を最初の考慮が素数へ認定したことが分かっているので単純化される。したがって、余因数は、認定された素因数に従ってプログラムされたデバイスを使用して因数分解される。18の場合、更なる考慮のために余因数9または余因数6が選択され、この更なる考慮は、認定された素因数2および3に従ってプログラムされたデバイスを含めるだけでよい。2および3に従ってプログラムされたデバイスに関して前述したように、もし余因数9が選択およびテストされるのであれば、2は素因数ではないが3は余因数3を有する素因数であることが発見される。余因数3は素数であるから、18を素数へ因数分解することは完了し、結果は18=2*3*3となる。この結果において、2は素因数の最初の決定で認定された素因数であり、3は素因数の第2の決定で認定された素因数であり、3は素因数の第2の決定で認定された余因数である。したがって、素数3は18の素因数分解で2回存在することが分かる。   The second decision is simplified because it is known that the first consideration has qualified all prime factors present in the number to be factored into prime numbers. Thus, the cofactor is factored using a device programmed according to the recognized prime factor. In case of 18, the cofactor 9 or cofactor 6 is selected for further consideration, and this further consideration only needs to include devices programmed according to the certified prime factors 2 and 3. As described above for devices programmed according to 2 and 3, if cofactor 9 is selected and tested, it is found that 2 is not a prime factor but 3 is a prime factor with cofactor 3. Since cofactor 3 is a prime number, factoring 18 into prime numbers is complete, and the result is 18 = 2 * 3 * 3. In this result, 2 is the prime factor recognized in the first determination of the prime factor, 3 is the prime factor recognized in the second determination of the prime factor, and 3 is the cofactor determined in the second determination of the prime factor. is there. Therefore, it can be seen that the prime number 3 exists twice in the prime factorization of 18.

任意の入力数の完全な素因数分解を実行するため、余因数の素因数を決定することが何回か連続して実行される。素因数分解は、連続的に小さくなる数の素因数を段階的に決定することと考えることができる。入力数の素因数は、因数分解の最初の考慮またはレベルで決定され、最初の考慮で認定された1つの素因数の余因数が次の考慮で使用され、以下同様にして、素数である余因数が発見される。したがって、各々の考慮レベルは、段階スキームの先行考慮レベルよりも小さな数の解析を含む。各々の決定レベルは、先行する決定で発見された余因数で完了する。余因数が素数として発見されるレベルでは、完全な素因数分解が達成されている。数18の場合、2つの考慮レベルが含まれた。最初の考慮レベルでは、数2および3が素因数として識別され、第2の考慮レベルでは余因数9が更に考慮され、余因数3を有する素因数3を含むことが発見された。余因数3は素数であるから、数18については2つだけの考慮レベルが必要である。より複雑なケースも同様に解析される。   Determining the cofactor prime factor is performed several times in succession to perform a complete prime factorization of any number of inputs. Prime factorization can be thought of as determining the number of prime factors that are successively smaller. The prime factor of the input number is determined at the first factor or level of factorization, the cofactor of one prime factor identified by the first factor is used in the next factor, and so on. To be discovered. Thus, each level of consideration includes a smaller number of analyzes than the prior level of consideration of the stage scheme. Each decision level is completed with the cofactor found in the previous decision. At the level where the cofactor is found as a prime number, complete prime factorization is achieved. In the case of Equation 18, two consideration levels were included. At the first level of consideration, numbers 2 and 3 were identified as prime factors, and at the second level of consideration, cofactor 9 was further considered and was found to include prime factor 3 with cofactor 3. Since the cofactor 3 is a prime number, only two consideration levels are necessary for the equation 18. More complex cases are analyzed as well.

素因数分解を完了する代替の方法は、1つの考慮レベルの後で得られた素因数の積を入力数と比較し、それらが等しいかどうかを調べることである。たとえば、同時係属特許出願である米国特許出願第10/144319号明細書は、相変化物質を使用して乗じる方法を説明している。もし1つの考慮レベルの後で得られた素因数の積が入力数と等しければ、完全な素因数分解が達成されている。そうでなければ、更なる考慮が必要である。更なる考慮は、前述したような素因数の他の考慮レベルを含むか、最初の考慮レベルの後で得られた素因数の積で入力数を除することを含んでよい。相変化物質を使用して除する方法は、たとえば、同時係属特許出願である米国特許出願第10/144319号明細書に開示されている。もし除法の結果が素数であれば、素因数分解が達成されている。もしそうでなければ、除法の結果は因数分解または除法によって更に考慮され、素因数分解が達成されるまで考慮が続けられる。この代替の方法は、更に、非素数を含む因数へ数を一般的に因数分解するために使用されてよい。   An alternative way to complete prime factorization is to compare the product of prime factors obtained after one level of consideration with the input number and see if they are equal. For example, copending patent application US patent application Ser. No. 10 / 144,319 describes a method of multiplication using phase change materials. If the product of prime factors obtained after one level of consideration is equal to the number of inputs, complete prime factorization has been achieved. Otherwise, further consideration is necessary. Further considerations may include other consideration levels of prime factors as described above, or dividing the input number by the product of the prime factors obtained after the initial consideration level. Methods for removing using phase change materials are disclosed, for example, in co-pending patent application US patent application Ser. No. 10 / 144,319. If the result of the division is a prime number, prime factorization is achieved. If not, the result of the division will be further considered by factoring or division and will continue to be considered until prime factorization is achieved. This alternative method may also be used to generally factor numbers into factors that include non-prime numbers.

上記のことを例証するため、数18の素因数分解の例を考える。前述したように、1レベルの因数分解の後、2および3が18の素因数として認定される。2と3の乗法は6を生じる。6は18と等しくないから、素因数分解を完了するには更なる考慮が必用である。前述した除法の方法に従って、元の数18が6で除され、3が得られる。したがって、除法の結果は、3が18の他の因数であることである。3は素数であるから、除法の方法の1つの実行は素因数分解を完了し、18が2*3*3へ素因数分解される結果を生じる。   To illustrate the above, consider the example of prime factorization of number 18. As described above, after one level of factorization, 2 and 3 are identified as 18 prime factors. Multiplication of 2 and 3 yields 6. Since 6 is not equal to 18, further consideration is necessary to complete the prime factorization. According to the division method described above, the original number 18 is divided by 6 to obtain 3. Thus, the result of the division is that 3 is another factor of 18. Since 3 is a prime number, one execution of the division method completes the prime factorization, resulting in 18 being factored into 2 * 3 * 3.

本明細書で開示される因数分解および素因数分解の方法において、多くの場合、因数または素因数の余因数を決定することが望まれる。前述したように、因数の余因数は、因数に従ってプログラムされた相変化物質のボリュームが、入力数に従って増分される間にセットされる回数をカウントすることによって決定されてよい。セッティング・トランスフォーメーションのカウンティングは、外部カウンタを使用するか、相変化物質がセットされる度にカウンティング・レジスタを1だけ増分することによって達成されてよい。相変化物質を含むカウンティング・レジスタは、同時係属特許出願である米国特許出願第10/144319号明細書で説明されている。カウンティング・レジスタは、本発明の方法によって計算媒体として使用される相変化物質のボリュームと同じまたは異なった数のプログラミング状態を有してよい。或る数の因数分解では、余因数が大数であるかも知れず、カウンティング・レジスタで利用できるプログラミング状態の数を超過するかも知れない。そのような余因数に対処する1つの方法は、多数のカウンティング・レジスタを使用することである。その場合、幾つかのレジスタの各々は、マルチディジット余因数の1つのディジットを記憶するために使用されてよい。マルチディジット数の記憶は、同時係属特許出願である米国特許出願第10/144319号明細書で説明されている。   In the factorization and prime factorization methods disclosed herein, it is often desirable to determine a factor or a cofactor of a prime factor. As previously mentioned, the cofactor of the factor may be determined by counting the number of times the volume of phase change material programmed according to the factor is set while being incremented according to the input number. Setting transformation counting may be accomplished using an external counter or by incrementing the counting register by one each time a phase change material is set. A counting register containing a phase change material is described in co-pending patent application US patent application Ser. No. 10 / 144,319. The counting register may have the same or different number of programming states as the volume of phase change material used as a computing medium by the method of the present invention. For a certain number of factorizations, the cofactor may be a large number and may exceed the number of programming states available in the counting register. One way to deal with such cofactors is to use multiple counting registers. In that case, each of several registers may be used to store one digit of the multi-digit cofactor. Multi-digit number storage is described in co-pending US patent application Ser. No. 10 / 144,319.

モジュラ算術の方法
これまで説明した実施例2のような例で、潜在乗法的因数が因数ではないと決定される場合、因数分解方法の結果は依然として解釈的に有用である。モジュラ算術として知られる数学の分科は、1つの数を他の数で除したときに生じる剰余を考慮する。前述したように、剰余がゼロであるとき因数分解が達成される。非ゼロの剰余は、因数分解を示さないが、モジュラ算術計算では重要である。モジュラ算術は、多くの数学テキストブックで説明されており、以下で一部分を説明するが、それは本明細書で開示されるモジュラ算術方法の背景情報およびコンテクストを提供するためである。
Modular Arithmetic Method In an example such as Example 2 described so far, if it is determined that the latent multiplicative factor is not a factor, the result of the factorization method is still useful interpretively. A mathematical subsection known as modular arithmetic takes into account the remainder that results when one number is divided by another. As described above, factorization is achieved when the remainder is zero. Non-zero remainder does not indicate factorization but is important in modular arithmetic calculations. Modular arithmetic is described in many mathematical textbooks and is described in part below, to provide background information and context for the modular arithmetic methods disclosed herein.

剰余は、モジュラ算術では重要な量である。本明細書では、剰余とは、1つの数が他の数によって除されたときに残る数を意味する。たとえば、19が7によって除されるとき、5の剰余が得られる。たとえば、34が9によって除されるとき、7の剰余が得られる。連除法として知られる数論からの一般的結果は、整数が他の整数によって除されるとき常に剰余を提供する。連除法によれば、任意の整数a(被除数)は、整数b(除数)との関係ではa=q*b+rによって表される。ここでqは整数(商)であり、rは除数bの大きさよりも小さい値を有する非負の整数である。数論によれば、qおよびrは、所与の被除数および除数について一意である。   The remainder is an important quantity in modular arithmetic. In this specification, the remainder means the number that remains when one number is divided by another number. For example, when 19 is divided by 7, a remainder of 5 is obtained. For example, when 34 is divided by 9, a remainder of 7 is obtained. The general result from number theory, known as divisor, provides a remainder whenever an integer is divided by another integer. According to the division method, an arbitrary integer a (dividend) is represented by a = q * b + r in relation to the integer b (divisor). Here, q is an integer (quotient), and r is a non-negative integer having a value smaller than the magnitude of the divisor b. According to number theory, q and r are unique for a given dividend and divisor.

モジュラ算術では、整数は算術システムのモジュラスに関して剰余で表される。モジュラスは除法のコンテクストでは除数と同種である。たとえば、7による除法に関する剰余は、7と等しいモジュラスを有する算術システムを定義するために使用されてよい。そのような算術システムは、モジュロ7システムとも呼ばれる。モジュロ7システムでは、整数は、7による除法に関する剰余によって表される。19が7で除される前述の例では、5の剰余が決定された。したがって、モジュロ7システムでは、数19は5の剰余によって表される。この結果は、更に、合同関係19≡5mod7の形式で表されてよい。ここで、数学記号≡は合同を表す。類似の考慮は、任意のモジュラスを有する算術システムへ適用され、一般合同関係はa≡r mod mの形式で書かれてよい。ここで、mはモジュラスであり、aは整数であり、rは、aをmで除したときの結果の剰余である。剰余rは、モジュロmシステムにおける整数aの合同とも呼ばれる。剰余rは、被除数aを除数mで除したときに生じる剰余と考えることもできる。   In modular arithmetic, integers are expressed in remainder with respect to the modulus of the arithmetic system. The modulus is similar to the divisor in the division context. For example, the remainder on division by 7 may be used to define an arithmetic system with a modulus equal to 7. Such an arithmetic system is also referred to as a modulo 7 system. In a modulo 7 system, the integer is represented by the remainder on the division by 7. In the above example where 19 is divided by 7, a remainder of 5 has been determined. Thus, in a modulo 7 system, number 19 is represented by a remainder of 5. This result may be further expressed in the form of a joint relationship 19≡5 mod 7. Here, the mathematical symbol ≡ represents congruence. Similar considerations apply to arithmetic systems with arbitrary moduli, and general congruence relations may be written in the form a≡r mod m. Here, m is the modulus, a is an integer, and r is the remainder of the result when a is divided by m. The remainder r is also called congruence of the integer a in the modulo m system. The remainder r can also be considered as a remainder generated when the dividend a is divided by the divisor m.

モジュロmシステムでは、剰余rは0からm−1までの整数値を有し、全ての整数aはrの許された値の1を有しなければならない。たとえば、モジュロ5システムでは、rは0、1、2、3、4であり、全ての整数値aは0、1、2、3、4から選択された剰余rを有する。モジュロ5における合同関係の例は、19≡4mod5、22≡2mod5、46≡1mod5などを含む。剰余rの所与の値は、必然的に整数aの幾つかの値に結合される。たとえば、19≡4mod5、54≡4mod5、799≡4mod5などである。モジュロm算術システムで同じ剰余bを有する整数は、同じ同値類または剰余類であると呼ばれる。たとえば、19、54、799は、モジュロ5システムでは同じ同値類である。完全な同値類は、特定のモジュロ・システムで同じ剰余を有する全ての整数を含む。モジュロmシステムにおける異なった同値類の数はmである。たとえば、モジュロ3システムは、3つの可能な剰余値0、1、2によって定義される3つの同値類を有する。   In a modulo m system, the remainder r must have an integer value from 0 to m-1, and all integers a must have r's allowed value of 1. For example, in a modulo 5 system, r is 0, 1, 2, 3, 4 and all integer values a have a remainder r selected from 0, 1, 2, 3, 4. Examples of congruence relationships in modulo 5 include 19≡4 mod 5, 22≡2 mod 5, 46≡1 mod 5, and the like. A given value of the remainder r is necessarily combined with several values of the integer a. For example, 19≡4 mod 5, 54≡4 mod 5, 799≡4 mod 5, etc. Integers having the same remainder b in a modulo m arithmetic system are called the same equivalence class or remainder class. For example, 19, 54, 799 are the same equivalence classes in a modulo 5 system. A complete equivalence class includes all integers that have the same remainder in a particular modulo system. The number of different equivalence classes in a modulo m system is m. For example, a modulo-3 system has three equivalence classes defined by three possible residue values 0, 1, and 2.

剰余rの決定は、モジュラ算術における基本的計算の1つである。前述の実施例2で例示されるように、多状態計算媒体は、剰余を提供するように使用されてよい。前述したように、相変化物質は、本発明の方法との関連で好ましい多状態計算媒体である。前述した1つの因数分解方法の実行中に増分が完了したとき、もし相変化物質がセット状態になければ、相変化物質がプログラムされた数は、元の入力数の因数ではないことが知られる。増分の完了時に、相変化物質を読み取り、それがどのプログラミング状態にあるかを決定することによって、剰余が決定されてよい。次の実施例5では、モジュラ算術システムにおける入力数の合同を決定する方法の例が提供される。   The determination of the remainder r is one of basic calculations in modular arithmetic. As illustrated in Example 2 above, the multi-state computing medium may be used to provide a remainder. As previously mentioned, phase change materials are preferred multi-state computing media in the context of the method of the present invention. When incrementing is completed during the execution of one factorization method described above, it is known that if the phase change material is not in the set state, the programmed number of phase change materials is not a factor of the original input number. . At the completion of the increment, the remainder may be determined by reading the phase change material and determining what programming state it is in. In Example 5 below, an example of a method for determining the congruence of input numbers in a modular arithmetic system is provided.

実施例5
この実施例では、モジュロ6システムにおける16の合同が決定される。この計算は合同計算とも呼ばれる。この合同計算では、合同関係16≡r mod6の量rが求められる。合同の決定を完了するため、相変化物質はモジュラス6に従ってプログラムされる。前述したように、プログラミングはストラテジを介して達成されるが、そのストラテジでは、相変化物質をリセット状態からセット状態へトランスフォームするため6つの増分が必要であるようにプログラミング状態が定義される。リセット状態はゼロの増分に結合され、セット状態は6つの増分に結合され、追加の状態は、1、2、3、4、5の増分に対応する高抵抗安定状態に沿って定義されてよい。状態の間のエネルギー分離は均一であっても不均一であってもよい。そのようにプログラムされた相変化物質は、モジュロ6相変化物質と呼ばれてよい。
Example 5
In this example, 16 congruences in the modulo 6 system are determined. This calculation is also called a joint calculation. In this joint calculation, the amount r of the joint relation 16≡r mod 6 is obtained. To complete the joint decision, the phase change material is programmed according to modulus 6. As described above, programming is accomplished through a strategy, where the programming state is defined such that six increments are required to transform the phase change material from the reset state to the set state. The reset state is coupled to zero increments, the set state is coupled to six increments, and additional states may be defined along the high resistance stable state corresponding to 1, 2, 3, 4, 5 increments. . The energy separation between states may be uniform or non-uniform. A phase change material so programmed may be referred to as a modulo 6 phase change material.

モジュラ算術を目的として、相変化物質の状態の解釈を容易にするため、整数値はプログラミング状態に結合される。リセット状態は値0に結合され、1つの増分に対応するプログラミング状態は値1に結合される。以下同様である。モジュロ6システムは5以下の剰余を提供するので、セット状態(この例では、6つの増分に対応するプログラミング状態)は、適切に値0に結合される。(もしセット状態が6に結合されるならば、セット状態における相変化物質の意味は、6mod6と解釈される。0は6mod6と合同であるから、値0をセット状態に結合することによる衝突は生じない。この結合は、前述した因数分解の規準としてセット状態を使用することと首尾一貫する。)
一度、所望のモジュラスに従ってプログラムされると、相変化物質は、プログラムされたモジュラスの中で任意の合同関係を決定するために使用される。この例では、モジュロ6システムにおける16の合同を決定しなければならない。決定は、合同関係が求められる数に従って相変化物質を増分することによって進行する。この例では、16の増分が相変化物質へ提供され、相変化物質は、セット状態へトランスフォームされる度にリセットされる。相変化物質は、もし必要であれば、増分に先だってリセット状態へトランスフォームされる。前述したように、いつ相変化物質がセット状態へトランスフォームされるかを評価するため、増分の間に相変化物質の電気抵抗が測定される。この例では、6つのエネルギー増分の印加は、相変化物質をリセット状態からセット状態へトランスフォームし、その時点で更なる増分の前に相変化物質がリセットされる。この例では、増分7から12までの印加が、相変化物質を2回目のセット状態へトランスフォームする。相変化物質は再びリセットされ、必要な16の増分の最後の4つが相変化物質へ提供される。増分13は値1に結合されたプログラミング状態へ相変化物質をトランスフォームし、増分14は値2に結合されたプログラミング状態へ相変化物質をトランスフォームし、増分15は値3に結合されたプログラミング状態へ相変化物質をトランスフォームし、増分16は値4に結合されたプログラミング状態へ相変化物質をトランスフォームする。したがって、必要な16の増分が完了すると、相変化物質は値4に結合されたプログラミング状態にある。この最後のプログラミング状態は所望の剰余または合同を提供し、この例で求められた合同関係は16≡4mod6であると結論される。
For the purpose of modular arithmetic, integer values are combined with programming states to facilitate interpretation of the state of the phase change material. The reset state is coupled to the value 0, and the programming state corresponding to one increment is coupled to the value 1. The same applies hereinafter. Since the modulo 6 system provides a remainder of 5 or less, the set state (in this example, the programming state corresponding to 6 increments) is appropriately coupled to the value 0. (If the set state is bound to 6, the meaning of the phase change material in the set state is interpreted as 6 mod 6. Since 0 is congruent to 6 mod 6, collisions by binding the value 0 to the set state are (This coupling is consistent with using the set state as a factorization criterion as described above.)
Once programmed according to the desired modulus, the phase change material is used to determine any congruence within the programmed modulus. In this example, 16 congruences in a modulo 6 system must be determined. The decision proceeds by incrementing the phase change material according to the number for which the joint relationship is sought. In this example, 16 increments are provided to the phase change material, which is reset each time it is transformed to the set state. The phase change material is transformed to the reset state prior to incrementing, if necessary. As described above, the electrical resistance of the phase change material is measured during increments to evaluate when the phase change material is transformed to the set state. In this example, application of six energy increments transforms the phase change material from the reset state to the set state, at which point the phase change material is reset prior to further increments. In this example, application from increments 7 to 12 transforms the phase change material to the second set state. The phase change material is reset again and the last four of the required 16 increments are provided to the phase change material. Increment 13 transforms the phase change material to the programming state coupled to value 1, increment 14 transforms the phase change material to the programming state coupled to value 2, and increment 15 is the programming coupled to value 3. Transform the phase change material to a state, and increment 16 transforms the phase change material to the programming state coupled to the value 4. Thus, upon completion of the required 16 increments, the phase change material is in the programming state coupled to the value 4. This last programming state provides the desired remainder or congruence, and it is concluded that the congruence relationship determined in this example is 16≡4 mod 6.

実施例5における合同関係の計算は、増分が完了したとき相変化物質が存在するプログラミング状態の決定を必要とする。この最後のプログラミング状態は、相変化物質を読み取ることによって決定される。もし相変化物質が増分の終了時にセット状態にあれば、電気抵抗を測定することによって読み取りが達成される。この場合、剰余は0であり、rを0に等しくすることによって合同関係が完成する。この場合は、モジュラスmがaの乗法的因数である場合に対応する。   The calculation of congruence in Example 5 requires the determination of the programming state in which the phase change material is present when the increment is complete. This last programming state is determined by reading the phase change material. If the phase change material is in the set state at the end of the increment, the reading is achieved by measuring the electrical resistance. In this case, the remainder is 0 and the congruence is completed by making r equal to 0. This case corresponds to the case where the modulus m is a multiplicative factor of a.

モジュラスmがaの乗法的因数ではないとき、相変化物質は増分の終了時にセット状態以外の最後のプログラミング状態にある。この最後のプログラミング状態は、相変化物質を読み取ることによって決定されてよい。この読み取りは、同時係属特許出願である米国特許出願第10/144319号明細書で説明されており、合同計算の実行中に達成された最後のプログラミング状態から相変化物質を増分することが必要である。最後のプログラミング状態は、(1)相変化物質がセットされるまで増分し、(2)増分の必要数をカウントし、(3)計算のモジュラスから必要増分数を減じることによって決定されてよい。たとえば、前述の実施例5では、相変化物質を最後のプログラミング状態からセット状態へトランスフォームするため2つの増分が必要である。モジュラス6からの2の減法は4を与える。したがって、最後のプログラミング状態は数4に結合されたプログラミング状態であり、実施例5の合同計算で求められる剰余は4であることが結論される。同時係属特許出願である米国特許出願第10/144319号明細書で説明される1つの実施形態では、ステップ2に含まれるカウンティングは、相変化物質の最後のプログラミング状態へ提供されたエネルギーの各々の増分について1回カウンティング・レジスタを増分することによって達成される。この実施形態において、カウンティング・レジスタが、合同計算で使用される相変化物質と同じ数のプログラミング状態を有すると仮定すれば、ステップ3の減法によって表される差分は、カウンティング・レジスタをセットするのに必要な増分数に対応する。好ましい実施形態では、カウンティング・レジスタは、合同計算で使用されるモジュラスに従ってプログラムされた相変化物質を含む。   When the modulus m is not a multiplicative factor of a, the phase change material is in the last programming state other than the set state at the end of the increment. This last programming state may be determined by reading the phase change material. This reading is described in co-pending patent application US patent application Ser. No. 10 / 144,319, which requires incrementing the phase change material from the last programming state achieved during the execution of the joint calculation. is there. The last programming state may be determined by (1) incrementing until the phase change material is set, (2) counting the required number of increments, and (3) subtracting the required increments from the modulus of the calculation. For example, in Example 5 above, two increments are required to transform the phase change material from the last programming state to the set state. The subtraction of 2 from the modulus 6 gives 4. Therefore, it is concluded that the last programming state is the programming state coupled to Equation 4, and the remainder obtained by the joint calculation of Example 5 is 4. In one embodiment described in copending patent application US patent application Ser. No. 10 / 144,319, the counting included in step 2 includes the step of each of the energy provided to the last programming state of the phase change material. This is accomplished by incrementing the counting register once for the increment. In this embodiment, assuming that the counting register has the same number of programming states as the phase change material used in the joint calculation, the difference represented by the subtraction of step 3 sets the counting register. Corresponds to the number of increments required. In a preferred embodiment, the counting register includes a phase change material programmed according to the modulus used in the joint calculation.

前述したように、モジュラスmに関する合同計算は、全ての整数の集合を、mによる除法に関して共通の剰余を有する合同類または剰余へ分離する。たとえば、モジュロ5システムでは、剰余0、1、2、3、4に対応する5つの剰余類が存在し、全ての整数は、これらの剰余類の1つだけに含まれる。たとえば、剰余類2はメンバーとして2、7、12、17、...を含み、剰余類3はメンバーとして3、8、13、18、...を含む。以下同様である。モジュラ算術システムで入力数の合同を決定する本発明の方法は、幾つかの入力数の各々へ適用され、数の集合を剰余類へ分類するために使用される。   As described above, the congruence calculation for the modulus m separates all sets of integers into congruence classes or remainders that have a common remainder for division by m. For example, in a modulo 5 system, there are five remainder classes corresponding to the remainders 0, 1, 2, 3, 4 and all integers are included in only one of these remainder classes. For example, the residue class 2 has 2, 7, 12, 17,. . . , And the residue class 3 is 3, 8, 13, 18,. . . including. The same applies hereinafter. The method of the present invention for determining the congruence of input numbers in a modular arithmetic system is applied to each of several input numbers and is used to classify a set of numbers into a residue class.

モジュラ算術システムにおける加法も、本発明に従った相変化物質を使用して完成される。モジュラ算術システムは加法に関して閉じられており、モジュラ算術システムの1つの要素をモジュラ算術システムの他の要素へ加算することは、必然的にモジュラ算術システムのメンバーでもある結果を提供する。例として、前記のモジュロ5システムを考える。モジュロ5システムは、メンバーとして数0、1、2、3、4を有する。前述したように、これらの数は、モジュロ5算術システムに存在する可能な剰余または剰余類と考えてよい。モジュラ算術における加法は、通常の10進加法と類似した方法で完成されるが、例外は、結果がモジュラ算術システムのメンバーに制限されることである。モジュロ5システムの1をモジュロ5システムの2へ加算すると、モジュロ5システムの3と等しくなる。この加法は、1mod5+2mod5=3mod5と表現される。   Addition in a modular arithmetic system is also completed using the phase change material according to the present invention. The modular arithmetic system is closed in terms of addition, and adding one element of the modular arithmetic system to the other elements of the modular arithmetic system necessarily provides a result that is also a member of the modular arithmetic system. As an example, consider the modulo 5 system described above. The modulo 5 system has the numbers 0, 1, 2, 3, 4 as members. As mentioned above, these numbers may be considered as possible remainders or residue classes existing in a modulo-5 arithmetic system. Addition in modular arithmetic is completed in a manner similar to normal decimal addition, with the exception that the result is limited to members of the modular arithmetic system. Adding 1 in the modulo 5 system to 2 in the modulo 5 system equals 3 in the modulo 5 system. This addition is expressed as 1 mod 5 + 2 mod 5 = 3 mod 5.

モジュラ算術システムの3つのメンバーの和がモジュラ算術システムのモジュラスに等しいか超過するとき、特別の考慮が必要である。たとえば、モジュロ5システムにおいて、3と4の加法は適切な処理を必要とする。なぜなら、通常の10進算術で予想される結果である7は、モジュラ算術システムのモジュラス5を超過するからである。これらの場合は、予想された10進の結果をモジュロ5の同値へ変換することによって適切に処理される。したがって、3mod5+4mod5=7mod5=2mod5となる。結果の2は、モジュロ5算術システムのメンバーであり、したがって適正な結果である。モジュラ算術システムのフレームワークにおける一般的な10進数加法は、10進数をモジュロ同値へ変換して加算することによって同じように完成される。例として、モジュロ5システムでの19と37の加法は、19mod5+37mod5=4mod5+2mod5=6mod5=1mod5のように加算される。最初に10進数を加算し、次に結果をモジュロ5の同値へ変換しても、計算が完成される。即ち、19mod5+37mod5=56mod5=1mod5となる。   Special consideration is needed when the sum of the three members of the modular arithmetic system is equal to or exceeds the modulus of the modular arithmetic system. For example, in a modulo 5 system, the addition of 3 and 4 requires proper processing. This is because the expected result 7 in normal decimal arithmetic exceeds the modulus 5 of the modular arithmetic system. These cases are handled appropriately by converting the expected decimal result to a modulo-5 equivalent. Therefore, 3 mod 5 + 4 mod 5 = 7 mod 5 = 2 mod 5. Result 2 is a member of the modulo-5 arithmetic system and is therefore a reasonable result. General decimal addition in the framework of modular arithmetic systems is similarly accomplished by converting decimal numbers to modulo equivalence and adding. As an example, the addition of 19 and 37 in a modulo 5 system is added as 19 mod 5 + 37 mod 5 = 4 mod 5 + 2 mod 5 = 6 mod 5 = 1 mod 5 The calculation is completed by first adding the decimal numbers and then converting the result to the modulo-5 equivalent. That is, 19 mod 5 + 37 mod 5 = 56 mod 5 = 1 mod 5

モジュラ算術システムにおける加法は、モジュラ算術システムのモジュラスに従って相変化物質をプログラムし、相変化物質をリセットし、和分される数に従って相変化物質を増分することによって、本発明により容易に達成される。たとえば、モジュロ5算術システムで19と37が加算される前記の例では、モジュラス5に従って相変化物質をプログラムすることから開始してよい。前述したように、このプログラミングは、相変化物質をリセット状態からセット状態へトランスフォームするため5つの増分が必要であるようにプログラミング状態を定義することを含む。したがって、リセット状態、セット状態、および4つの中間状態を含む全部で6つのプログラミング状態が定義される。相変化物質がリセットされ、和分される2つの数の各々に従って増分し、相変化物質がセット状態へトランスフォームされる度に、前述したように必要に応じてリセットすることによって、加法が達成される。この例では、相変化物質は、プログラミング状態5(数4に対応するプログラミング状態)を提供するため最初に19回増分され、次に相変化物質がプログラミング状態2(数1に対応するプログラミング状態)にある最終状態を提供するため37回増分される。   Addition in a modular arithmetic system is easily accomplished by the present invention by programming the phase change material according to the modulus of the modular arithmetic system, resetting the phase change material, and incrementing the phase change material according to the number to be summed. . For example, in the above example where 19 and 37 are added in a modulo-5 arithmetic system, one may start by programming the phase change material according to modulus5. As described above, this programming includes defining the programming state such that five increments are required to transform the phase change material from the reset state to the set state. Thus, a total of six programming states are defined including a reset state, a set state, and four intermediate states. Addition is achieved by the phase change material being reset, incrementing according to each of the two numbers to be summed, and resetting as necessary as described above each time the phase change material is transformed to the set state. Is done. In this example, the phase change material is first incremented 19 times to provide programming state 5 (programming state corresponding to equation 4), and then the phase change material is programmed state 2 (programming state corresponding to equation 1). Incremented 37 times to provide a final state.

モジュラ算術システムにおける加法は、剰余類との関係で考えることもできる。なぜなら、モジュラ算術で2つの数の和を最終的に決定するのは剰余だからである。前述した1つの例において、1mod5+2mod5=3mod5であることが分かった。この結果は、次のように剰余類との関係で解釈することができる。即ち、剰余類1の数と剰余類2の数との和は、必然的にモジュロ5システムにおける剰余類3の数を生成する。例として、16は剰余類1であり、32は剰余類2であり、和分16+32=48は剰余類3である。加法は、他の剰余類および他のモジュラ算術システムで同じように解釈されてよい。   Addition in a modular arithmetic system can also be considered in relation to residue classes. This is because it is the remainder that ultimately determines the sum of two numbers in modular arithmetic. In one example described above, it was found that 1 mod 5 + 2 mod 5 = 3 mod 5. This result can be interpreted in relation to the residue class as follows. That is, the sum of the number of residue classes 1 and the number of residue classes 2 inevitably generates the number of residue classes 3 in the modulo 5 system. As an example, 16 is the remainder class 1, 32 is the remainder class 2, and the sum 16 + 32 = 48 is the remainder class 3. Addition may be interpreted in the same way with other cosets and other modular arithmetic systems.

本明細書に記載された開示は、例示的なもので、本発明の実施を限定することを意図しない。多くの同等物および小さな変形は、本発明の範囲の中にあると想定される。本発明の範囲を限定するものは、全ての同等物を含み、これまでの開示と組み合わせられた以下のクレイムである。   The disclosure set forth herein is illustrative and is not intended to limit the practice of the invention. Many equivalents and minor variations are assumed to be within the scope of the invention. Limiting the scope of the invention are the following claims, including all equivalents, combined with the previous disclosure.

代表的相変化物質の電気抵抗を、提供されたエネルギーまたはパワー量の関数としてプロットした図である。このプロット図は、セッティング前高抵抗安定状態を左方に含み、セッティング後領域を右方に含む。例示を目的として、双方の領域の代表的状態が示される。FIG. 6 is a plot of the electrical resistance of a representative phase change material as a function of provided energy or power. This plot includes the high resistance stable state before setting on the left side and the post-setting region on the right side. For purposes of illustration, representative states of both regions are shown. 本明細書の実施例1で説明されるように、数4が入力数の乗法的因数であるかどうかをテストするために使用される相変化物質の電気抵抗プロット図の一部分である。セッティング前高抵抗安定状態およびセット状態における電気抵抗が示される。5つのプログラミング状態の呼び名が記号で示される。FIG. 4 is a portion of an electrical resistance plot of a phase change material used to test whether number 4 is a multiplicative factor of an input number, as described in Example 1 herein. The electric resistance in the high resistance stable state before setting and in the set state is shown. The names of the five programming states are indicated by symbols.

Claims (26)

入力数を因数分解する方法であって、
ディジタル多状態相変化物質のボリュームを提供し、前記相変化物質は複数の状態を有し、該状態は、リセット状態、該リセット状態のセット・エネルギーに対応する量のエネルギーを印加することによって前記リセット状態から得られるセット状態であって、前記リセット状態よりも低い抵抗を有するセット状態、および前記リセット状態とほぼ同じ抵抗を有する1つまたは複数の中間状態であって、前記リセット状態の前記セット・エネルギーよりも小さい量のエネルギーを印加することによって前記リセット状態から得られる1つまたは複数の中間状態を含み、
前記入力数の潜在乗法的因数を提供し、
該潜在乗法的因数に従って前記相変化物質をプログラムし、該プログラミングがプログラミング状態を定義することを含み、該プログラミング状態が前記相変化物質の前記複数の状態から選択され、前記プログラミング状態が前記リセット状態および前記セット状態を含み、前記プログラミング状態の数が前記潜在乗法的因数よりも1つ多く、
前記相変化物質を前記リセット状態へトランスフォームし、
A.前記相変化物質を増分し、該増分が、前記プログラミング状態の異なった1つへ前記相変化物質をトランスフォームするのに十分なエネルギーを提供することを含み、
B.前記相変化物質が前記セット状態へトランスフォームされるまで、前記増分ステップAを繰り返して反復し、
C.前記相変化物質をリセットし、
前記相変化物質が増分された回数が前記入力数に等しくなるまで、前記ステップA、B、Cを繰り返して反復する
ステップを含む方法。
A method of factoring the number of inputs,
Providing a volume of a digital multi-state phase change material, wherein the phase change material has a plurality of states, the state being applied by applying an amount of energy corresponding to a reset state, a set energy of the reset state; A set state obtained from a reset state, the set state having a lower resistance than the reset state, and one or more intermediate states having substantially the same resistance as the reset state, wherein the set of the reset state One or more intermediate states obtained from the reset state by applying an amount of energy less than energy,
Providing a latent multiplicative factor of the input number;
Programming the phase change material according to the latent multiplicative factor, the programming comprising defining a programming state, wherein the programming state is selected from the plurality of states of the phase change material, and the programming state is the reset state And the set state, wherein the number of programming states is one greater than the latent multiplicative factor,
Transforming the phase change material to the reset state;
A. Incrementing the phase change material, the increment comprising providing sufficient energy to transform the phase change material to a different one of the programming states;
B. Repeating incremental step A until the phase change material is transformed to the set state,
C. Resetting the phase change material;
Repeating the steps A, B, C until the number of increments of the phase change material is equal to the number of inputs.
前記増分ステップAが、更に、前記相変化物質の抵抗を測定することを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the incremental step A further comprises measuring a resistance of the phase change material. 前記相変化物質が前記プログラミング状態の前記異なった1つへトランスフォームされた後、前記測定が完了する、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the measurement is completed after the phase change material is transformed to the different one of the programming states. 更に、前記潜在乗法的因数が乗法的因数であるかどうかを決定するステップを含み、該決定ステップが、前記相変化物質が前記入力数と等しい回数だけ増分された後に前記相変化物質の抵抗を測定することを含む、請求項1に記載の方法。   Further, the method includes determining whether the latent multiplicative factor is a multiplicative factor, the determining step determining the resistance of the phase change material after the phase change material is incremented a number of times equal to the input number. The method of claim 1, comprising measuring. 更に、前記相変化物質が前記セット状態へトランスフォームされた回数をカウントするステップを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising counting the number of times the phase change material has been transformed to the set state. 前記相変化物質が、In、Ag、Te、Se、Ge、Sb、Bi、Pb、Sn、As、S、およびPから成るグループから選択された1つまたは複数の元素、またはそれらの混合物または合金を含む、請求項1に記載の方法。   The phase change material is one or more elements selected from the group consisting of In, Ag, Te, Se, Ge, Sb, Bi, Pb, Sn, As, S, and P, or a mixture or alloy thereof The method of claim 1 comprising: 前記相変化物質がカルコゲンを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the phase change material comprises a chalcogen. 前記カルコゲンがTeおよびSeの混合物である、請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein the chalcogen is a mixture of Te and Se. 前記相変化物質が更にGeを含む、請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein the phase change material further comprises Ge. 前記相変化物質が更にSbを含む、請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein the phase change material further comprises Sb. 前記相変化物質が更に遷移金属の元素を含む、請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein the phase change material further comprises an element of a transition metal. 前記遷移金属が、Cr、Fe、Ni、Nb、Pd、およびPtから成るグループから選択される、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the transition metal is selected from the group consisting of Cr, Fe, Ni, Nb, Pd, and Pt. 前記プログラミング状態が均一のエネルギー区間によって分離される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the programming states are separated by uniform energy intervals. 前記増分ステップAが、電気エネルギーの形態をしたエネルギーを提供することによって達成される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the incremental step A is accomplished by providing energy in the form of electrical energy. 前記電気エネルギーが、電流または電圧のパルスを含む、請求項14に記載の方法。   The method of claim 14, wherein the electrical energy comprises a current or voltage pulse. 前記増分ステップAが、光エネルギーの形態をしたエネルギーを提供することによって達成される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the incremental step A is accomplished by providing energy in the form of light energy. 前記増分ステップAが、熱エネルギーの形態をしたエネルギーを提供することによって達成される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the incremental step A is accomplished by providing energy in the form of thermal energy. 入力数を因数分解する方法であって、
ディジタル多状態相変化物質の複数のボリュームを提供し、相変化物質の前記ボリュームの各々は複数の状態を有し、該状態は、リセット状態、該リセット状態のセット・エネルギーに対応する量のエネルギーを印加することによって前記リセット状態から得られるセット状態であって、前記リセット状態よりも低い抵抗を有するセット状態、および前記リセット状態とほぼ同じ抵抗を有する1つまたは複数の中間状態であって、前記リセット状態の前記セット・エネルギーよりも小さい量のエネルギーを印加することによって前記リセット状態から得られる1つまたは複数の中間状態を含み、
前記入力数の複数の潜在乗法的因数を提供し、
請求項1の方法を、相変化物質の前記ボリュームへ適用する
ステップを含み、相変化物質の前記ボリュームの各々は、前記潜在乗法的因数の異なった1つに従ってプログラムされる
ことを含む方法。
A method of factoring the number of inputs,
Providing a plurality of volumes of digital multi-state phase change material, each of the volumes of phase change material having a plurality of states, wherein the state is an amount of energy corresponding to a reset state, the set energy of the reset state A set state obtained from the reset state by applying a set state having a lower resistance than the reset state, and one or more intermediate states having substantially the same resistance as the reset state, Including one or more intermediate states obtained from the reset state by applying an amount of energy less than the set energy of the reset state;
Providing a plurality of latent multiplicative factors of the input number;
Applying the method of claim 1 to the volume of phase change material, each of the volumes of phase change material being programmed according to a different one of the latent multiplicative factors.
前記複数の潜在乗法的因数の各々が素数である、請求項18に記載の方法。   The method of claim 18, wherein each of the plurality of latent multiplicative factors is a prime number. 更に、前記素数のいずれが前記入力数の乗法的因数であるかを決定するステップを含み、該決定ステップが、前記素数に従ってプログラムされた相変化物質の前記ボリュームの電気抵抗を測定することを含む、請求項19に記載の方法。   Further, determining which of the prime numbers is a multiplicative factor of the input number, the determining step comprising measuring an electrical resistance of the volume of the phase change material programmed according to the prime number. The method of claim 19. 更に、前記入力数の乗法的因数であると決定された素数の余因数を計算するステップを含み、該計算ステップが、請求項1の方法を適用する前記ステップの間に前記素数の乗法的因数に従ってプログラムされた相変化物質のボリュームがセットされた回数をカウントすることを含む、請求項20に記載の方法。   The method further comprises calculating a cofactor of a prime number determined to be a multiplicative factor of the input number, wherein the calculating step includes the multiplicative factor of the prime number during the step of applying the method of claim 1. 21. The method of claim 20, comprising counting the number of times the volume of phase change material programmed according to is set. 更に、請求項18の方法に従って前記余因数を因数分解するステップを含む、請求項21に記載の方法。   The method of claim 21, further comprising: factoring the cofactor according to the method of claim 18. 更に、請求項19の方法に従って前記余因数を因数分解するステップを含む、請求項21に記載の方法。   The method of claim 21, further comprising factorizing the cofactor according to the method of claim 19. モジュラ算術システムで入力数の合同を決定する方法であって、
ディジタル多状態相変化物質のボリュームを提供し、前記相変化物質が複数の状態を含み、該状態は、リセット状態、該リセット状態のセット・エネルギーに対応する量のエネルギーを印加することによって前記リセット状態から得られるセット状態であって、前記リセット状態よりも低い抵抗を有するセット状態、および前記リセット状態とほぼ同じ抵抗を有する1つまたは複数の中間状態であって、前記リセット状態の前記セット・エネルギーよりも小さい量のエネルギーを印加することによって前記リセット状態から得られる1つまたは複数の中間状態を含み、
前記モジュラ算術システムのモジュラスを提供し、
前記モジュラスに従って前記相変化物質をプログラムし、前記プログラミングはプログラミング状態を定義することを含み、前記プログラミング状態は、前記相変化物質の前記複数の状態から選択され、前記プログラミング状態は前記リセット状態および前記セット状態を含み、前記プログラミング状態の数は前記モジュラスよりも1つ多く、
前記相変化物質を前記リセット状態へトランスフォームし、
A.前記相変化物質を増分し、該増分は、前記プログラミング状態の異なった1つへ前記相変化物質をトランスフォームするのに十分なエネルギーを提供することを含み、
B.前記相変化物質が前記セット状態へトランスフォームされるまで、前記増分ステップAを繰り返して反復し、
C.前記相変化物質をリセットし、
前記相変化物質が増分された回数が前記入力数と等しくなるまで、前記ステップA、B、およびCを繰り返して反復し、
前記相変化物質を読み取る
ステップを含み、該読み取りが、
前記相変化物質を前記セット状態へトランスフォームするのに必要な増分の数をカウントし、
前記モジュラスから前記増分の数を減じる
ステップを含む方法。
A method for determining congruence of input numbers in a modular arithmetic system,
Providing a volume of a digital multi-state phase change material, wherein the phase change material includes a plurality of states, the state being reset by applying an amount of energy corresponding to a reset state, the set energy of the reset state A set state obtained from a state, the set state having a lower resistance than the reset state, and one or more intermediate states having substantially the same resistance as the reset state, wherein the set state of the reset state Including one or more intermediate states obtained from the reset state by applying an amount of energy less than energy;
Providing the modulus of the modular arithmetic system;
Programming the phase change material according to the modulus, the programming includes defining a programming state, wherein the programming state is selected from the plurality of states of the phase change material, the programming state being the reset state and the Including set states, the number of programming states being one more than the modulus,
Transforming the phase change material to the reset state;
A. Incrementing the phase change material, the increment comprising providing sufficient energy to transform the phase change material to a different one of the programming states;
B. Repeating incremental step A until the phase change material is transformed to the set state,
C. Resetting the phase change material;
Repeating steps A, B and C until the number of increments of the phase change material is equal to the number of inputs,
Reading the phase change material, the reading comprising:
Counting the number of increments required to transform the phase change material into the set state;
Subtracting the number of increments from the modulus.
モジュラ算術システムで第1の数と第2の数を加算する方法であって、
ディジタル多状態相変化物質のボリュームを提供し、前記相変化物質は複数の状態を有し、該状態は、リセット状態、該リセット状態のセット・エネルギーに対応する量のエネルギーを印加することによって前記リセット状態から得られるセット状態であって、前記リセット状態よりも低い抵抗を有するセット状態、および前記リセット状態とほぼ同じ抵抗を有する1つまたは複数の中間状態であって、前記リセット状態の前記セット・エネルギーよりも小さい量のエネルギーを印加することによって前記リセット状態から得られる1つまたは複数の中間状態を含み、
前記第1の数および前記第2の数を提供し、
前記モジュラ算術システムのモジュラスを提供し、
前記モジュラスに従って前記相変化物質をプログラムし、該プログラミングはプログラミング状態を定義することを含み、該プログラミング状態は前記相変化物質の前記複数の状態から選択され、前記プログラミング状態は前記リセット状態および前記セット状態を含み、前記プログラミング状態の数は前記モジュラスよりも1つ多く、
前記相変化物質を前記リセット状態へトランスフォームし、
A.前記相変化物質を増分し、該増分は、前記プログラミング状態の異なった1つへ前記相変化物質をトランスフォームするのに十分なエネルギーを提供することを含み、
B.前記相変化物質が前記セット状態へトランスフォームされるまで、前記増分ステップAを繰り返して反復し、
C.前記相変化物質をリセットし、
前記相変化物質が増分された回数が前記第1の数と等しくなるまで、前記ステップA、B、およびCを繰り返して反復し、
D.前記相変化物質を増分し、該増分は、前記相変化物質を前記プログラミング状態の異なった1つへトランスフォームするのに十分なエネルギーを提供することを含み、
E.前記相変化物質が前記セット状態へトランスフォームされるまで、前記増分ステップDを繰り返して反復し、
F.前記相変化物質をリセットし、
前記相変化物質が増分された回数が前記第2の数に等しくなるまで、前記ステップD、E、およびFを繰り返して反復する
ステップを含む方法。
A method of adding a first number and a second number in a modular arithmetic system,
Providing a volume of a digital multi-state phase change material, wherein the phase change material has a plurality of states, the state being applied by applying an amount of energy corresponding to a reset state, a set energy of the reset state; A set state obtained from a reset state, the set state having a lower resistance than the reset state, and one or more intermediate states having substantially the same resistance as the reset state, wherein the set of the reset state One or more intermediate states obtained from the reset state by applying an amount of energy less than energy,
Providing the first number and the second number;
Providing the modulus of the modular arithmetic system;
Programming the phase change material according to the modulus, the programming includes defining a programming state, the programming state being selected from the plurality of states of the phase change material, wherein the programming state is the reset state and the set The number of programming states is one more than the modulus,
Transforming the phase change material to the reset state;
A. Incrementing the phase change material, the increment comprising providing sufficient energy to transform the phase change material to a different one of the programming states;
B. Repeating incremental step A until the phase change material is transformed to the set state,
C. Resetting the phase change material;
Repeating steps A, B, and C until the number of increments of the phase change material is equal to the first number,
D. Incrementing the phase change material, the increment comprising providing sufficient energy to transform the phase change material to a different one of the programming states;
E. Repeating the incremental step D until the phase change material is transformed into the set state,
F. Resetting the phase change material;
Repeating the steps D, E, and F until the number of increments of the phase change material is equal to the second number.
更に、前記相変化物質を読み取るステップを含み、該読み取りが、
前記相変化物質を前記セット状態へトランスフォームするのに必要な増分の数をカウントし、
前記増分の数を前記モジュラスから減じる
ステップを含む、請求項25に記載の方法。
And reading the phase change material, the reading comprising:
Counting the number of increments required to transform the phase change material into the set state;
26. The method of claim 25, comprising subtracting the number of increments from the modulus.
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