一种基于忆阻器矩阵的权值运算模块，所述基于忆阻器矩阵的权值运算模块，包括第一忆阻器矩阵、第二忆阻器矩阵和多个差分电路；所述第一忆阻器矩阵与所述第二忆阻器矩阵的结构相同，同为行输出或列输出；所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的行与列之间不交叉并通过对应设置的忆阻器耦接；所述差分电路与所述第一忆阻器或第二忆阻器的输出端口的数量相同，且所述第一忆阻器和所述第二忆阻器的同一输出端口分别与对应设置的差分电路的同相输入端和反相输入端耦接。上述的方案，可以利用忆阻器实现权值的负数运算，丰富权值运算的结果。