БЛОК ОПТИЧЕСКОЙ ВЫБОРКИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Советский патент 1996 года по МПК G11C11/42 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в голографических запоминающих устройствах большой емкости для выборки всех слов, ассоциативные признаки которых удовлетворяют заданной комбинации логических признаков (булеву соотношению) между ними и признаком опроса.

Известен блок оптической ассоциативной выборки информации, содержащий коллимирующий узел, узел разведения лучей, узел оптического сложения, узел оптического согласования, фотоприемный узел и узел управления. Основным недостатком данного блока является невозможность выборки информации, ассоциативные признаки которой удовлетворяют заданной комбинации логических признаков (булеву соотношению) между ними и признаком опроса.

Наиболее близким техническим решением является блок оптической ассоциативной выборки информации голографического запоминающего устройства, содержащий коллимирующий узел, управляемый транспарант, узел фокусировки лучей, фотоприемный узел и узел управления. Основным недостатком данного блока является невозможность выборки информации, ассоциативные признаки которой удовлетворяют заданной комбинации логических признаков между ними и признаком опроса.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей блока за счет обеспечения его работы в режиме ассоциативной выборки по булевым соотношениям.

Указанная цель достигается тем, что в блок оптической выборки информации для голографического запоминающего устройства, содержащий коллимирующий узел, выход которого оптически связан с входом первого управляемого транспаранта, узел фокусировки луча, выход которого оптически связан с фотоприемным узлом, узел управления, содержащий генератор синхроимпульсов, первый выход которого подключен к выходу первого буферного накопителя, выход которого соединен с входом первого формирователя управляющих сигналов, выход которого подключен к первому управляемому транспаранту, второй выход генератора синхроимпульсов подключен к входу второго формирователя управляющих сигналов, первый выход которого подключен к входу фотоприемного узла, второй выход второго формирователя управляющих сигналов подключен к первому входу второго буферного накопителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя-формирователя, вход которого соединен с выходом фотоприемного узла, к третьему входу второго буферного накопителя подключен третий выход генератора синхроимпульсов, введены узел оптического преобразования и второй управляемый транспарант, а в узел управления введены третий и четвертый формирователи управляющих сигналов и третий буферный накопитель, причем вход узла оптического преобразования оптически связан с выходом первого управляемого транспаранта, выход узла оптического преобразования оптически связан через второй управляемый транспарант с входом узла фокусировки луча, четвертый выход генератора синхроимпульсов подключен к входу третьего формирователя управляющих сигналов, выход которого подключен к узлу оптического преобразования, пятый выход генератора синхроимпульсов соединен с входом третьего буферного накопителя, выход которого подключен к входу четвертого формирователя управляющих сигналов, выход которого подключен к второму управляемому транспаранту, а также тем, что узел оптического преобразования содержит растр управляемых переключателей поляризации, с первого по десятый объективы, поляризационный светоделительный куб, первую, вторую и третью поворотные призмы, переключатель поляризации, светообъединительный куб, светоделительный куб, источник излучения, транспарант, расщепитель пучка, первый, второй и третий линзовые растры, первый и второй поляризационные светообъединительные кубы и реверсивную светочувствительную пластину, причем выход растра управляемых переключателей поляризации через первый объектив связан с входом поляризационного светоделительного куба, первый выход которого через переключатель поляризации и первую поворотную призму оптически связан с первым входом светообъединительного куба, второй вход которого через вторую поворотную призму оптически связан с вторым входом светообъединительного куба, выход которого связан с входом светоделительного куба, первый выход которого связан с первым входом первого поляризационного светообъединительного куба, второй вход которого через второй, третий, четвертый объективы, первый линзовый растр, пятый объектив, расщепитель пучка и транспарант связан с источником излучения, выход первого поляризационного светообъединительного куба через шестой объектив, второй линзовый растр, реверсивную светочувствительную пластину, третий линзовый растр и седьмой объектив связан с первым входом второго поляризационного светообъединительного куба, второй вход которого через третью поворотную призму, восьмой и девятый объективы связан с вторым выходом светоделительного куба, выход второго поляризационного светообъединительного куба связан с входом десятого объектива.

На фиг. 1 приведена блок-схема блока оптической выборки информации для голографического запоминающего устройства; на фиг. 2 схема узла оптического преобразования.

Блок работает совместно с голографическим запоминающим устройством 1. В качестве устройства 1 могут быть использованы, например, голографические запоминающие устройства со страничной структурой, обладающие возможностью одновременного считывания информации со всех страниц-микроголограмм.

Блок оптической выборки информации содержит коллимирующий узел 2, признаковый управляемый транспарант 3, узел оптического преобразования 4, булевый управляемый транспарант 5, узел фокусировки лучей 6, фотоприемный узел 7 и узел управления 8.

Коллимирующий узел 2 выполнен в виде объектива.

Управляемый транспарант 3 осуществляют пространственно-временную модуляцию проходящих световых пучков в соответствии с кодами признака опроса и может быть выполнен на основе жидких кристаллов или сегнетокерамики.

Узел оптического преобразования 4 осуществляет оптическое преобразование оптических сигналов, поступающих в него с транспаранта 3 следующим образом: оптический сигнал парафазной единицы проходит через узел без изменений; оптический сигнал парафазного нуля преобразуется в сигнал парафазной единицы; при отсутствии сигнала с парафазных ячеек транспаранта 3 узел 4 создает на соответствующем своем выходе оптический сигнал, соответствующий парафазному нулю.

Управляемый транспарант 5 осуществляет пространственно-временную модуляцию проходящих световых пучков в соответствии с кодами заданного булева соотношения и может быть выполнен на основе жидких кристаллов или сегнетокерамики.

Узел фокусировки лучей 6 выполнен в виде объектива.

Фотоприемный узел 7 служит для определения совпадения заданного булева соотношения с полученным булевым соотношением и может быть выполнен в виде наборнных или интегральных фотоприемных матриц.

Узел управления 8 обеспечивает работу блока в составе ГЗУ-1. Узел 8 может состоять из генератора синхроимпульсов 9, буферного накопителя 10, формирователя управляющих сигналов 11, формирователя управляющих сигналов 12, буферного накопителя 13, формирователя управляющих сигналов 14, формирователя управляющих сигналов 15, усилителя-формирователя 16, буферного накопителя 17.

Узел 4 состоит (фиг. 2), из растра управляемых переключателей поляризации 18, объектива 19, поляризационого светоделительного куба 20, переключателя поляризации 21, поворотной призмы 22, светообъединительного куба 23, поворотной призмы 24, светоделительного куба 25, объективов 26, 27, поворотной призмы 28, поляризационного светообъединительного куба 29, объектива 30, источника излучения 31, транспаранта 32, расщепителя пучка 33, объектива 34, линзового растра 35, объективов 36-38, поляризационного светообъединительного куба 39, объектива 40, линзового растра 41, реверсивной светочувствительной пластины 42, выполненной на основе ПRОМ или MOPS структур, линзового растра 43, объектива 44.

Решение задач обработки информации собственно в ассоциативном голографическом ЗУ приводит к понятию общей задачи поиска. Общая задача поиска информации состоит в нахождении всех слов, ассоциативные признаки которых удовлетворяют заданной комбинации логических признаков (булеву соотношению) между ними и признаком опроса.

При решении задачи логического поиска в блоке оптической выборки информации сначала устанавливается совпадают или нет отдельные разряды ассоциативных признаков микроголограмм голографического запоминающего устройства 1 с соответствующими разрядами признака опроса, отображенного на транспаранте 3. Наличие совпадения представляется на выходе узла 4 в виде парафазного нуля, а несовпадение в виде парафазной единицы. Эта операция производится параллельно по всем разрядам для всего признака опроса, отображенного на транспаранте 3. Полученные булевые соотношения подаются на транспарант 5.

Заданное булево соотношение, отображенное на транспаранте 5, теперь выступает как признак опроса для полученных булевых соотношений, причем выявляются те ассоциативные признаки микроголограмм, у которых булево соотношение совпадает с заданным. Для этого производится обычный ассоциативный поиск, в котором в качестве признака опроса выступает заданное булево соотношение.

В режиме логической выборки информации блок работает следующим образом.

По команде с устройства 1 генератор синхроимпульсов 9 выдает сигнал на накопитель 10, по которому в него заносится из устройства 1 код признака опроса. По сигналу генератора 9 этот код поступает на формирователь 11, который вырабатывает управляющие сигналы для транспаранта 3, согласно которым транспарант 3 отображает обратный код признака опроса. Изображения ассоциативных признаков всех микроголограмм устройства 1 проецируются на транспарант 3 и модулируются им. Производится оптическое умножение ассоциативных признаков всех микроголограмм на признак опроса. В результате в изображении каждого парафазного знака такого произведения могут существовать сигналы либо парафазной 1, либо 0 в случае несовпадения разрядов сомножителей, или сигналы вообще отсутствуют в случае совпадения разрядов сомножителей.

Сигналы оптических произведений поступают в узел 4, который по команде генератора 9, поступающей на него через формирователь 12, пропускает сигналы парафазных 1 без изменений, преобразует сигналы парафазных 0 в парафазные 1 и генерирует сигналы парафазных 0 в тех разрядах произведений, в которых отсутствуют световые пучки.

Уезл 4 (фиг. 2) работает следующим образом.

Световые пучки, соответствующие сигналам парафазных 1, проходят через объектив 19, куб 20, переключатель поляризации 21, который поворачивает их плоскость поляризации на 90^о, поворотную призму 22, куб 23 на вход светоделительного куба 25. Световые пучки, соответствующие сигналам парафазных 0, проходят через растр управляемых переключателей поляризации 18. При этом их плоскости поляризации поворачиваются на 90^о, и они направляются поляризационным светоделительным кубом 20 через поворотную призму 24 и куб 23 на вход светоделительного куба 25. При этом поворотная призма 24 установлена таким образом, чтобы местоположение этих пучков в парафазном знаке соответствовало сигналу парафазной 1. Таким образом, парафазные 0 преобразуются в парафазные 1, и на входе светоделительного куба 25 присутствуют только световые пучки, отображающие парафазные 1. Светоделительный куб 25 направляет световые пучки по двум каналам. Первый канал образован элементами 26-30, по которому на выход узла 4 поступают оптические сигналы парафазных 1, соответствующие несовпавшим разрядам произведения. Во втором канале световые пучки через элементы 39-41 поступают на реверсивную светочувствительную пластину 42, блокируются ею и служат сигналами запрета для пучков, поступающих от источника излучения 31 через элементы 32-41 во все возможные позиции запрещающих пучков. При этом куб 39 установлен таким образом, чтобы местоположение запрещающих пучков в парафазном знаке на реверсивной светочувствительной пластине 42 соответствовало сигналу парафазного 0.

В позициях, в которых присутствуют запрещающие сигналы, световые пучки от источника излучения 31 блокируются реверсивной светочувствительной пластиной и не проходят через нее. В остальных позициях световые пучки от источника излучения 31 проходят через пластину 42 и представляют сигналы парафазных 0. Эти световые сигналы через элементы 43, 44, 29, 30 поступают на вход узла 4 и соответствуют совпавшим разрядам произведений. Таким образом, на выходе узла 4 разряды оптического произведения представляются только парафазными 0 и 1.

С выхода узла 4 оптические сигналы поступают на вход транспаранта 5. По команде генератора 9 в накопитель 13 заносится из устройства 1 код заданного булева соотношения. По сигналу генератора 9 этот код поступает на формирователь 14, который вырабатывает управляющие сигналы для транспаранта 5, согласно которым транспарант 5 отображает обратный код заданного булева соотношения. Оптические сигналы, поступающие с узла 4, модулируются транспарантом 5.

Производится оптическое умножение полученных булевых соотношений на заданное булево соотношение. Полученное световое распределение узлом фокусировки лучей 6 проецируется на фотоприемный узел 7.

По команде генератора 9 формирователь 15 вырабатывает управляющие напряжения для фотоприемного узла 7. Производится считывание электрических сигналов с фотоприемных элементов. Координаты фотоприемного элемента, с которого считывается нулевой электрический сигнал, определяют адрес микроголограммы на носителе, для ассоциативного признака которой произошло совпадение полученного булева соотношения с заданным. Искомые адреса микроголограмм формируются в накопителе 17 по сигналам, поступающим в них с формирователя 15 и тех усилителей-формирователей 16, которые соответствуют фотоприемным элементам с нулевыми входными световыми сигналами. По команде генератора 9 найденные адреса микроголограмм передаются в устройство 1, которое переводится в режим адресного считывания по этому адресу.

В режиме ассоциативной выборки информации блок работает следующим образом.

По сигналам с генератора 9 напряжения с управляемого переключателя поляризации 18, источника излучения 31, реверсивной светочувствительной пластины 42 снимаются, а все ячейки транспаранта 5 переводятся в режим пропускания света. В остальном блок работает так же, как и в режиме логической выборки информации.

Блок оптической выборки информации, который решает общую задачу поиска, обладает большими возможностями по обработке хранимой информации. Это достигается за счет того, что в качестве заданного булева соотношения можно записать любое соотношение между признаком опроса и ассоциативными признаками микроголограмм.

Использование предлагаемого блока оптической выборки информации в составе оптического запоминающего устройства позволит расширить по сравнению с прототипом его функциональные возможности по обработке хранимой в ОЗУ информации за счет ее логической выборки. Предлагаемый блок оптической выборки информации может быть создан на современной элементной базе оптоэлектроники.

БЛОК ОПТИЧЕСКОЙ ВЫБОРКИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий коллимирующий узел, выход которого оптически связан с входом первого управляемого транспаранта, узел фокусировки лучей, выход которого оптически связан с фотоприемным узлом, и узел управления, содержащий генератор синхроимпульсов, первый выход которого подключен к входу первого буферного накопителя, выход которого соединен с входом первого формирователя управляющих сигналов, выход которого подключен к первому управляющему транспаранту, второй выход генератора синхроимпульсов подключен к входу второго формирователя управляющих сигналов, первый выход которого подключен к входу фотоприемного узла, второй выход второго формирователя управляющих сигналов подключен к первому входу второго буферного накопителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя-формирователя, вход которого соединен с выходом фотоприемного узла, к третьему входу второго буферного накопителя подключен третий выход генератора синхроимпульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей блока за счет обеспечения его работы в режиме ассоциативной выборки по булевым соотношениям, в него введены узел оптического преобразования и второй управляемый транспарант, а в узел управления введены третий и четвертый формирователи управляющих сигналов и третий буферный накопитель, причем вход узла оптического преобразования оптически связан с выходом первого управляемого транспаранта, выход узла оптического преобразования оптически связан через второй управляемый транспарант с входом узла фокусировки луча, четвертый выход генератора синхроимпульсов подключен к входу третьего формирователя управляющих сигналов, выход которого подключен к узлу оптического преобразования, пятый выход генератора синхроимпульсов соединен с входом третьего буферного накопителя, выход которого подключен к входу четвертого формирователя управляющих сигналов, выход которого подключен к второму управляемому транспаранту.

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что узел оптического преобразования содержит растр управляемых переключателей поляризации, с первого по десятый объективы, поляризационный светоделительный куб, первую, вторую и третью поворотные призмы, переключатель поляризации, светообъединительный куб, светоделительный куб, источник излучения, транспарант, расщепитель пучка, первый, второй и третий линзовые растры, первый и второй поляризационные светообъединительные кубы и реверсивную светочувствительную пластину, причем выход растра управляемых переключателей поляризации через первый объектив связан с входом поляризационного светоделительного куба, первый выход которого через переключатель поляризации и первую поворотную призму оптически связан с первым входом светообъединительного куба, второй вход которого через вторую поворотную призму оптически связан с вторым входом светообъединительного куба, выход которого связан с входом светоделительного куба, первый выход которого связан с первым входом первого поляризационного светообъединительного куба, второй вход которого через второй, третий, четвертый объективы, первый линзовый растр, пятый объектив, расщепитель пучка и транспарант связан с источником излучения, выход первого поляризационного светообъединительного куба через шестой объектив, второй линзовый растр, реверсивную светочувствительную пластину, третий линзовый растр и седьмой объектив связан с первым входом второго поляризационного светообъединительного куба, второй вход которого через третью поворотную призму, восьмой и девятый объективы связан с вторым выходом светоделительного куба, выход второго поляризационного светообъединительного куба связан с входом десятого объектива.

1. БЛОК ОПТИЧЕСКОЙ ВЫБОРКИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий коллимирующий узел, выход которого оптически связан с входом первого управляемого транспаранта, узел фокусировки лучей, выход которого оптически связан с фотоприемным узлом, и узел управления, содержащий генератор синхроимпульсов, первый выход которого подключен к входу первого буферного накопителя, выход которого соединен с входом первого формирователя управляющих сигналов, выход которого подключен к первому управляющему транспаранту, второй выход генератора синхроимпульсов подключен к входу второго формирователя управляющих сигналов, первый выход которого подключен к входу фотоприемного узла, второй выход второго формирователя управляющих сигналов подключен к первому входу второго буферного накопителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя-формирователя, вход которого соединен с выходом фотоприемного узла, к третьему входу второго буферного накопителя подключен третий выход генератора синхроимпульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей блока за счет обеспечения его работы в режиме ассоциативной выборки по булевым соотношениям, в него введены узел оптического преобразования и второй управляемый транспарант, а в узел управления введены третий и четвертый формирователи управляющих сигналов и третий буферный накопитель, причем вход узла оптического преобразования оптически связан с выходом первого управляемого транспаранта, выход узла оптического преобразования оптически связан через второй управляемый транспарант с входом узла фокусировки луча, четвертый выход генератора синхроимпульсов подключен к входу третьего формирователя управляющих сигналов, выход которого подключен к узлу оптического преобразования, пятый выход генератора синхроимпульсов соединен с входом третьего буферного накопителя, выход которого подключен к входу четвертого формирователя управляющих сигналов, выход которого подключен к второму управляемому транспаранту. 2. Блок по п.1, отличающийся тем, что узел оптического преобразования содержит растр управляемых переключателей поляризации, с первого по десятый объективы, поляризационный светоделительный куб, первую, вторую и третью поворотные призмы, переключатель поляризации, светообъединительный куб, светоделительный куб, источник излучения, транспарант, расщепитель пучка, первый, второй и третий линзовые растры, первый и второй поляризационные светообъединительные кубы и реверсивную светочувствительную пластину, причем выход растра управляемых переключателей поляризации через первый объектив связан с входом поляризационного светоделительного куба, первый выход которого через переключатель поляризации и первую поворотную призму оптически связан с первым входом светообъединительного куба, второй вход которого через вторую поворотную призму оптически связан с вторым входом светообъединительного куба, выход которого связан с входом светоделительного куба, первый выход которого связан с первым входом первого поляризационного светообъединительного куба, второй вход которого через второй, третий, четвертый объективы, первый линзовый растр, пятый объектив, расщепитель пучка и транспарант связан с источником излучения, выход первого поляризационного светообъединительного куба через шестой объектив, второй линзовый растр, реверсивную светочувствительную пластину, третий линзовый растр и седьмой объектив связан с первым входом второго поляризационного светообъединительного куба, второй вход которого через третью поворотную призму, восьмой и девятый объективы связан с вторым выходом светоделительного куба, выход второго поляризационного светообъединительного куба связан с входом десятого объектива.