由于内存与处理器技术发展不同步,现代计算机在处理速度上面临“存储墙”的限制。解决存储墙的传统方法以内存中计算(PIM)为代表。PIM的主要思想是将内存与多个微处理器集成在同一芯片中,不仅能提高内存的读写速度,同时通过多个微处理器并行处理提高处理效率。但是PIM的应用受制于芯片的面积、功耗等因素。忆阻器的出现给PIM技术带来了新的发展方向。忆阻器具有面积小、功耗低等优点,兼具存储和计算的功能。由于更多的忆阻存储单元能够被放置单位面积的芯片上,这种新型存储和计算技术为PIM数据处理规模和数据处理并行性的极大提高带来了可能。基于此,本文提出了一种基于互补阻性开关(CRS)忆阻器交叉开关阵列的单指令多数据流(SIMD)计算结构。相较于传统的微处理器和内存分离的常规设计,这种结构的主要创新点在于设计的CRS交叉开关阵列兼具存储和运算的功能。这不仅能够减少芯片的面积和功耗开销,而且还能够节省微处理器与内存信息交互的时间,突破了“存储墙”的限制。为了验证提出结构的有效性,本文还设计了相应的布尔型线性方程组求解算法。在工程领域,布尔型线性方程组的求解有着广泛的应用。本文基于CRS交叉阵列单元的存储和逻辑运算特性,设计出了求解布尔型线性方程组的矩阵高斯-约旦消元法。这种算法是由对CRS的交叉阵列结构的一系列读写操作来完成。本文还给出了新型高斯-约旦消元法在CRS交叉开关阵列上的实现方法。本文通过PSpice仿真验证了算法过程中运算的逻辑正确性,并通过gpnocsim软件仿真得出系统的通信时间,结合算法步骤统计出了算法执行的具体时间。与传统计算机解线性方程组的时间相比,使用提出结构的运行时间缩短了一个数量级。因此,本文提出结构在计算速度上具有巨大的优势。对忆阻器特性理解的逐步深入将会极大改变PIM结构的设计方法,为设计制造集成度高、能耗低和计算功能更强的PIM结构提供新的方向和思路,从而为推动高性能计算的进程发展和突破提供有效支持。