ОПТИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1996 года по МПК G11C13/04 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к устройствам хранения информации, и может быть использовано в качестве оперативного запоминающего устройства большой емкости.

Известно оптическое оперативное запоминающее устройство, построенное на основе управляемых мультипликаторов изображения и носителей информации, работающих на отражение. Основным недостатком этого устройства является относительно невысокая его надежность из-за наличия большого числа (по числу носителей информации) линзовых растворов.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является оптическое запоминающее устройство, содержащее источник излучения, блок адресации луча, отражатель, расщепитель луча, управляемый транспарант, управляемые поликубические мультипликаторы изображения, носители информации, оптические блоки, фотоприемный блок и блок управления. Основным недостатком данного устройства является невозможность его работы в режиме ассоциативной выборки информации.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения его работы в режиме ассоциативной выборки информации.

Указанная цель достигается тем, что в оптическое запоминающее устройство, содержащее источник излучения, оптически связанный через последовательно расположенные блок адресации луча, телескопический блок, отражатель, расщепитель луча, первый блок формирования луча, управляемый транспарант, второй блок формирования луча с входом первого управляемого светоделителя, первый и второй оптические выходы которого через соответствующие оптические невзаимные вентили связаны с входами соответственно первого и второго управляемых поликубических мультипликаторов изображения, на каждом оптическом выходе которых размещен первый блок фокусировки луча, оптически связанный с третьим управляемым поликубическим мультипликатором изображения, на каждом оптическом выходе которого размещен корректирующий блок, оптически связанный с носителем информации, первый фотоприемный блок, блок управления, выходы которого с первого по четвертый подключены соответственно к источнику излучения, блоку адресации луча, управляемому транспаранту и первому фотоприемному блоку, первая группа выходов блока управления подключена соответственно к первому, второму и третьему управляемым поликубическим мультипликаторам изображения, вторая группа выходов блока управления подключена к носителям информации, выход первого фотоприемного блока соединен с первым входом блока управления, введены третий и четвертый блоки формирования лучей, второй управляемый светоделитель, второй блок фокусировки лучей и второй фотоприемный блок, причем третий выход первого управляемого светоделителя через третий блок формирования лучей оптически связан с входом второго управляемого светоделителя, первый выход которого через четвертый блок формирования лучей связан с оптическим входом первого фотоприемного блока, второй выход второго управляемого светоделителя через второй блок фокусировки луча связан с оптическим входом второго фотоприемного блока, пятый и шестой выходы блока управления подключены соответственно к второму управляемому светоделителю и второму фотоприемному блоку, второй вход блока управления подключен к выходу второго фотоприемного блока, а также тем, что блок управления содержит генератор синхроимпульсов, формирователи управляющих сигналов с первого по восьмой, буферные накопители с первого по пятый, канал ввода-вывода и разрядный усилитель-формирователь, причем первый выход генератора синхроимпульсов подключен к входу первого формирователя управляющих сигналов, второй выход генератора синхроимпульсов связан с первым входом первого буферного накопителя, второй вход которого подключен к первому выходу канала ввода-вывода, выход первого буферного накопителя подключен к входу второго формирователя управляющих сигналов, третий выход генератора синхроимпульсов связан с первым входом второго буферного накопителя, второй вход которого подключен к второму выходу канала ввода-вывода, выход второго буферного накопителя подключен к входу третьего формирователя управляющих сигналов, четвертый выход генератора синхроимпульсов связан с первым входом третьего буферного накопителя, к второму входу которого подключен третий выход канала ввода-вывода, выход третьего буферного накопителя подключен к входу четвертого формирователя управляющих сигналов, выходы генератора синхроимпульсов с пятого по восьмой подключены соответственно к входам формирователей управляющих сигналов с пятого по восьмой, девятый выход генератора синхроимпульсов подключен к первому входу четвертого буферного накопителя к выходу которого подключен первый вход канала ввода-вывода, десятый выход генератора синхроимпульсов соединен с первым входом пятого буферного накопителя, к второму и третьему входам которого подключены соответственно выходы разрядного усилителя-формирователя и восьмого формирователя управляющих сигналов, выход пятого буферного накопителя подключен к второму входу канала ввод-вывода, третий вход которого соединен с одиннадцатым выходом генератора синхроимпульсов.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена оптическая схема запоминающего устройства; на фиг. 2 схема блока управления.

Оптическое запоминающее устройство (ОЗУ) содержит источник излучения 1, блок адресации луча 2, телескопический блок 3, отражатель 4, расщепитель луча 5, блок формирования луча 6, управляемый транспарант 7, блок формирования луча 8, управляемый переключатель поляризации 9, поляризационные светоделители 10, оптические невзаимные вентили 11, управляемый переключатель поляризации 12, поляризационный светоделитель 13, управляемые поликубические мультипликаторы изображения 14, 15, блок фокусировки лучей 16, управляемый поликубический мультипликатор изображения 17, корректирующие блоки 18, носители информации 19, блок формирования луча 20, управляемый переключатель поляризации 21, поляризационный светоделитель 22, блок формированния луча 23, фотоприемный блок 24, блок фокусировки лучей 25, фотоприемный блок 26, блок управления 27.

В качестве источника излучения 1 может быть использован, например, лазер, а в качестве блока адресации луча 2 электрооптический дефлектор.

Телескопический блок 3 может быть выполнен в виде телескопа.

Отражатель 4 может быть выполнен в виде дифракционной решетки.

Расщепитель луча 5 предназначен для расщепления лазерного пучка на число пучков, равное числу ячеек в управляемом транспаранте 7, и выполнен в виде матрицы голограмм на желатиновых или отбеленных фотослоях.

Блок формирования луча 6 может быть выполнен из двух объективов, установленных взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Управляемый транспарант 7 предназначен для пространственно-временной модуляции световых пучков и может быть выполнен на основе жидких кристаллов с матричной или индивидуальной адресацией.

Блок формирования луча 8 может быть выполнен из двух линзовых растров, расположенных взаимно в фокальных плоскостях друг друга, и объектива, имеющего общую главную плоскость с вторым линзовым растром.

Управляемый переключатель поляризации 9 при подаче на него напряжения поворачивает плоскость поляризации проходящих пучков на 90^о и может быть выполнен на основе жидких кристаллов.

Поляризационной светоделитель 10 пропускает или отражает световодные пучки в зависимости от ориентации плоскости поляризации падающего пучка. Он может быть выполнен в виде поляризационного светоделительного куба. Поляризационный светоделитель и переключатель поляризации, установленный перед его входной плоскостью, образуют управляемый светоделитель.

Оптические невзаимные вентили 11 обеспечивают считывание информации в ОЗУ. Они поворачивают плоскость поляризации пучков, прошедших через них в прямом и обратном направлении, на 90о и выполнен на основе эффекта Фарадея.

Управляемый переключатель поляризации 12 аналогичен переключателю 9.

Поляризационный светоделитель 13 аналогичен светоделителю 10.

Управляемые поликубические мультипликаторы изображения 14, 15 предназначены для произвольного переключения световых пучков с одного носителя инфоpмации 19 на другой. Они состоят из светоделительных поляризационных кубов, пропускающих или отражающих световые пучки в зависимости от ориентации плоскости поляризации световых пучков и переключателей поляризации света 12, которые при подаче напряжения поворачивают плоскость поляризации проходящих пучков на 90^о.

Блоки фокусировки лучей 16, выполнены из двух объективов, имеющих общую главную плоскость.

Управляемый поликубический мультипликатор изображения 17 аналогичен мультипликатору 14.

Корректирующие блоки 18 выполнены в виде объективов и обеспечивают нормальное падение пучков на носитель информации 19.

Носители информации 19 обеспечивают реверсивное хранение информации и могут быть выполнены на основе структур фотопроводник сегнетоэлектрик.

Блок формирования луча 20 выполнен из четырех объективов, из которых первый и второй, третий и четвертый имеют общие главные плоскости, которые находятся взаимно в фокальных плоскостях объектива два и три.

Управляемый переключатель поляризации 21 аналогичен переключателю 9.

Поляризационный светоделитель 22 аналогичен светоделителю 10.

Блок формирования луча 23 выполнен из двух линзовых растров, расположенных взаимно в фокальных плоскостях друг друга, и объектива, имеющего общую главную плоскость с первым линзовым растром и расположенного перед ним.

Фотоприемный блок 24 может быть выполнен в виде наборных или интегральных фотоприемных матриц.

Блок фокусировки лучей 25 выполнен из двух объективов, находящихся взаимно в фокальных плоскостях друг друга, и трех объективов, первый из которых находится в передней главной плоскости первого растра, второй в задней главной плоскости второго растра, а третий и второй объективы расположены взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Фотоприемный блок 26 аналогичен блоку 24.

Блок управления 27 обеспечивает работу ОЗУ в различных режимах и может состоять из генератора синхроимпульсов 28, формирователя управляющих сигналов 29, канала ввода-вывода 30, буферного накопителя 31, формирователя управляющих сигналов 32, буферного накопителя 33, формирователя управляющих сигналов 34, буферного накопителя 35, формирователей управляющих сигналов 36-38, буферного накопителя 39, формирователя управляющих сигналов 40, разрядного усилителя-формирователя 41, буферного накопителя 42, формирователя управляющих сигналов 43.

ОЗУ работает следующим образом.

В режиме записи информации по команде генератора 28 формирователь 29 подает напряжение на источник излучения 1 и световой пучок от него поступает на блок адресации луча 2. По сигналам генератора 28 код адреса места носителя информации 19, на который необходимо записать информацию, поступает из канала ввода-вывода 30 в накопитель 31, а из него через формирователь 32 на блок адресации луча 2. Блок 2 устанавливает световой пучок в положение, соответствующее месту записи информации на носитель 19. Блоками 3 и 4 световой пучок направляется на расщепитель луча 5, который расщепляет его на число пучков, равное числу ячеек в транспаранте 7 (на фиг. 1 показан только один такой пучок). Эти пучки поступают на транспарант 7, каждый на свою ячейку.

Генератор 28 вырабатывает сигналы, по которому код записываемой информации из канала ввода-вывода 30 поступает в накопитель 33, а затем через формирователь 34 на транспарант 7, который модулируют проходящие через него световые пучки в соответствии с кодом записываемой информации.

По командам генератора 28 из канала ввода-вывода 30 в накопитель 35, а из него через формирователь 36 на мультипликаторы 14, 15, 17 поступает код адреса носителя информации 19, на который необходимо произвести запись. В соответствии с этим кодом световые пучки, прошедшие блок 8, управляемым светопереключателем 9, 10, вентилем 11, управляемыми поликубическими мультипликаторами изображения 14, 15, блоком 16, мультипликатором 17 и корректирующим блоком 18 направляются на выбранный носитель информации 19. На этот носитель по сигналу генератора 28 формирователь 37 подает напряжение. Производится запись информации. По окончании записи генератор 28 снимает напряжение с этого носителя 19.

При считывании информации оптоэлектронная схема ОЗУ работает так же, как и при записи, за тем исключением, что по команде генератора 28 все ячейки транспаранта 7 работают на пропускание. Отраженные от носителя информации 19 световые пучки невзаимным вентилем 11 и кубом 10 направляются через блок 20 на управляемый светоделитель 21, 22. Формирователь 43 по команде генератора 28 выдает напряжение на переключатель поляризации 21, и куб 22 направляет световые пучки через блок 23 на фотоприемный блок 24. По команде генератора 28 формирователь 38 подает управляющие напряжения на блок 24 и он считывает направленные на него оптические сигналы. Информация с фотоприемного блока 24 по сигналам генератора 28 передается в накопитель 39, а затем в канал ввода-вывода 30.

При стирании информации ОЗУ работает так же, как и в режиме записи информации, за исключением того, что по сигналам блока управления 27 все ячейки транспаранта 7 работают на пропускание, а на носитель информации 19 подается сигнал, разрешающий стирание.

В режиме ассоциативной выборки информации оптоэлектронная система ОЗУ работает так же, как и в режиме считывания, за тем исключением, что блок управления 27 одновременно высвечивает все адресные положения блока адресации луча 2, на транспаранте 7 отображается обратный код признака опроса, а управляемый переключатель 21, 22 (по сигналу блока 27) направляет световые пучки, отображающие оптическое произведение признака опроса на ассоциативные признаки, через блок 27 на фотоприемный блок 26.

По сигналу генератора 28 формирователь 40 подает управляющие напряжения на фотоприемный блок 26. Координаты фотоприемника, на котором отсутствует световой сигнал, соответствуют адресу искомой информации.

Код адреса этого фотоприемника формируется в накопителе 42 под действием сигналов, поступающих в него через разрядный усилитель-формирователь 41 и формирователь 40. В дальнейшем код адреса ассоциативно выбранной информации из накопителя 42 по сигналу генератора 28 передается в канал ввода-вывода и ОЗУ переводится в режим адресного считывания по найденному адресу.

Использование предлагаемого устройства в вычислительной технике позволит осуществить ассоциативный поиск информации по массиву 10¹¹-10¹² дв.зн. и в несколько раз увеличить надежность ОЗУ.

Использование предлагаемого ОЗУ в составе вычислительных комплексов позволит расширить по сравнению с прототипом его функциональные возможности по обработке информации за счет ее ассоциативной выборки.

ОПТИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник излучения, оптически связанный через последовательно расположенные блок адресации луча, телескопический блок, отражатель, расщепитель луча, первый блок формирования луча, управляемый транспарант и второй блок формирования луча с входом первого управляемого светоделителя, первый и второй оптические выходы которого через соответствующие оптические невзаимные вентили связаны с входами соответственно первого и второго управляемых поликубических мультипликаторов изображения, на каждом оптическом выходе которых размещен первый блок фокусировки луча, оптически связанный с третьим управляемым мультипликатором изображения, на каждом оптическом выходе которого размещен корректирующий блок, оптически связанный с носителем информации, первый фотоприемный блок, блок управления, выходы которого с первого по четвертый подключены соответственно к источнику излучения, блоку адресации луча, управляемому транспаранту и первому фотоприемному блоку, первая группа выходов блока управления подключена соответственно к первому, второму и третьему управляемым поликубическим мультипликаторам изображения, вторая группа выходов блока управления подключена к носителям информации, выход первого фотоприемного блока соединен с первым входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения его работы в режиме ассоциативной выборки информации, в устройство введены третий и четвертый блоки формирования лучей, второй управляемый светоделитель, второй блок фокусировки лучей и второй фотоприемный блок, причем третий выход первого управляемого светоделителя через третий блок формирования лучей оптически связан с входом второго управляемого светоделителя, первый выход которого через четвертый блок формирования лучей связан с оптическим входом первого фотоприемного блока, второй выход второго управляемого светоделителя через второй блок фокусировки луча связан с оптическим входом второго фотоприемного блока, пятый и шестой выходы блока управления подключены соответственно к второму управляемому светоделителю и второму фотоприемному блоку, второй вход блока управления подключен к выходу второго фотоприемного блока.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит генератор синхроимпульсов, формирователи управляющих сигналов с первого по восьмой, буферные накопители с первого на пятый, канал ввода-вывода и разрядный усилитель-формирователь, причем первый выход генератора синхроимпульсов подключен к входу первого формирователя управляющих сигналов, второй выход генератора синхроимпульсов связан с первым входом первого буферного накопителя, второй вход которого подключен к первому выходу канала ввода-вывода, выход первого буферного накопителя подключен к входу второго формирователя управляющих сигналов, третий выход генератора синхроимпульсов связан с первым входом второго буферного накопителя, второй вход которого подключен к второму выходу канала ввода-вывода, выход второго буферного накопителя подключен к входу третьего формирователя управляющих сигналов, четвертый выход генератора синхроимпульсов связан с первым входом третьего буферного накопителя, к второму входу которого подключен третий выход канала ввода-вывода, выход третьего буферного накопителя подключен к входу четвертого формирователя управляющих сигналов, выходы генератора синхроимпульсов с пятого по восьмой подключены соответственно к входам формирователей управляющих сигналов с пятого по восьмой, девятый выход генератора синхроимпульсов подключен к первому входу четвертого буферного накопителя, к выходу которого подключен первый вход канала ввода-вывода, десятый выход генератора синхроимпульсов соединен с первым входом пятого буферного накопителя, к второму и третьему входам которого подключены соответственно выходы разрядного усилителя-формирователя и восьмого формирователя управляющих сигналов, выход пятого буферного накопителя подключен к второму входу канала ввода-вывода, третий вход которого соединен с одиннадцатым выходом генератора синхроимпульсов.

1. ОПТИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник излучения, оптически связанный через последовательно расположенные блок адресации луча, телескопический блок, отражатель, расщепитель луча, первый блок формирования луча, управляемый транспарант и второй блок формирования луча с входом первого управляемого светоделителя, первый и второй оптические выходы которого через соответствующие оптические невзаимные вентили связаны с входами соответственно первого и второго управляемых поликубических мультипликаторов изображения, на каждом оптическом выходе которых размещен первый блок фокусировки луча, оптически связанный с третьим управляемым мультипликатором изображения, на каждом оптическом выходе которого размещен корректирующий блок, оптически связанный с носителем информации, первый фотоприемный блок, блок управления, выходы которого с первого по четвертый подключены соответственно к источнику излучения, блоку адресации луча, управляемому транспаранту и первому фотоприемному блоку, первая группа выходов блока управления подключена соответственно к первому, второму и третьему управляемым поликубическим мультипликаторам изображения, вторая группа выходов блока управления подключена к носителям информации, выход первого фотоприемного блока соединен с первым входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения его работы в режиме ассоциативной выборки информации, в устройство введены третий и четвертый блоки формирования лучей, второй управляемый светоделитель, второй блок фокусировки лучей и второй фотоприемный блок, причем третий выход первого управляемого светоделителя через третий блок формирования лучей оптически связан с входом второго управляемого светоделителя, первый выход которого через четвертый блок формирования лучей связан с оптическим входом первого фотоприемного блока, второй выход второго управляемого светоделителя через второй блок фокусировки луча связан с оптическим входом второго фотоприемного блока, пятый и шестой выходы блока управления подключены соответственно к второму управляемому светоделителю и второму фотоприемному блоку, второй вход блока управления подключен к выходу второго фотоприемного блока. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления содержит генератор синхроимпульсов, формирователи управляющих сигналов с первого по восьмой, буферные накопители с первого на пятый, канал ввода-вывода и разрядный усилитель-формирователь, причем первый выход генератора синхроимпульсов подключен к входу первого формирователя управляющих сигналов, второй выход генератора синхроимпульсов связан с первым входом первого буферного накопителя, второй вход которого подключен к первому выходу канала ввода-вывода, выход первого буферного накопителя подключен к входу второго формирователя управляющих сигналов, третий выход генератора синхроимпульсов связан с первым входом второго буферного накопителя, второй вход которого подключен к второму выходу канала ввода-вывода, выход второго буферного накопителя подключен к входу третьего формирователя управляющих сигналов, четвертый выход генератора синхроимпульсов связан с первым входом третьего буферного накопителя, к второму входу которого подключен третий выход канала ввода-вывода, выход третьего буферного накопителя подключен к входу четвертого формирователя управляющих сигналов, выходы генератора синхроимпульсов с пятого по восьмой подключены соответственно к входам формирователей управляющих сигналов с пятого по восьмой, девятый выход генератора синхроимпульсов подключен к первому входу четвертого буферного накопителя, к выходу которого подключен первый вход канала ввода-вывода, десятый выход генератора синхроимпульсов соединен с первым входом пятого буферного накопителя, к второму и третьему входам которого подключены соответственно выходы разрядного усилителя-формирователя и восьмого формирователя управляющих сигналов, выход пятого буферного накопителя подключен к второму входу канала ввода-вывода, третий вход которого соединен с одиннадцатым выходом генератора синхроимпульсов.