ОПТИЧЕСКИЙ СТРАНИЧНЫЙ СУММАТОР ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Советский патент 1995 года по МПК G11C11/42 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в оптоэлектронных и оптических запоминающих устройствах большой емкости для вычисления алгебраических сумм страниц информации, представленной числами с плавающей запятой.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей оптического страничного сумматора за счет выполнения операции алгебраического сложения над страницами информации, представленной числами с плавающей запятой.

На чертеже представлена блок-схема оптического страничного сумматора для оптоэлектронного запоминающего устройства.

Оптический страничный сумматор работает, например, совместно с оптоэлектронным запоминающим устройством со страничной структурой, информация на выходе которого представлена, например, в парафазном коде.

Оптический страничный сумматор содержит оптические регистры 1, 2, блоки 3, 4 оптической связи, светоделитель 5, блок 6 оптической связи, светоделитель 7, блок 8 оптической связи, оптически управляемые многоканальные светопереключатели 9, 10, блоки 11-16 оптической связи, блоки 17, 18 сдвига, оптические регистры 19, 20, блоки 21-23 оптической связи, блоки 24-26 преобразования кода, блоки 27-29 оптической связи, оптические страничные преобразователи 30, 31, светоделитель 32, блок 33 оптической связи, светообъединитель 34, блоки 35-40 оптической связи, оптически управляемый многоканальный светопереключатель 41, блок 42 нормализации чисел, блоки 43-46 оптической связи, оптический регистр 47, блок 48 управления.

Оптические регистры 1, 2 предназначены для преобразования пучков, отображающих входные информационные страницы, в пучки, параллельные оптическим осям регистров 1, 2, и кратковременного хранения входных страниц информации. Каждый из регистров 1, 2 может представлять собой, например, поляризационный светоделительный куб, первый вход которого является входом регистра, а второй вход через первый объектив связан с оптическим выходом лазера. На выходе куба последовательно установлены второй объектив и оптически управляемый транспарант, выход которого является выходом регистра. Информация на транспаранте может отображаться, например, с кратковременным запоминанием. Транспарант может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или ПРОМ-структуры.

Блоки 3, 4 оптической связи предназначены для передачи пучков, отображающих порядки слов страниц информации. Каждый из блоков 3, 4 может состоять, например, из последовательно расположенных жгута волоконных световодов и линзового растра.

Светоделитель 5 может быть выполнен, например, в виде узла волоконных разветвителей.

Блок 6 оптической связи предназначен для передачи пучков, отображающих мантиссы слов страницы информации. Блок 6 может состоять, например, из последовательно расположенных жгута волоконных световодов и линзового растра.

Светоделитель 7 аналогичен светоделителю 5.

Блок 8 оптической связи аналогичен блоку 6.

Оптически управляемые многоканальные светопереключатели 9, 10 могут представлять собой, например, поляризационный светообъединительный куб, первый и второй входы которого являются соответственно информационным и управляемым входами светопереключателя. На выходе куба последовательно установлены оптически управляемый поляризационный транспарант, поляризационный светоделительный куб, на первом выходе которого расположен линзовый растр, выход которого является первым выходом светопереключателя, вторым выходом которого является второй выход поляризационного светоделителя. Транспарант, например, переключает на 90^о плоскость поляризации информационных световых пучков, проходящих через те его ячейки, на которые поступают управляющие световые пучки, и может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или ПРОМ-структуры.

Блок 11 оптической связи служит для передачи пучков, отображающих знаковые разряды страниц информации, и может состоять, например, из последовательно расположенных маски "1", жгута волоконных световодов и растра цилиндрических линз. Маска "1" пропускает, например, только световые пучки, отображающие парафазные "1", и может быть выполнена в виде фототрафарета.

Блок 12 оптической связи может состоять, например, из последовательно расположенных жгута волоконных световодов и линзового растра.

Блоки 13, 14 оптической связи аналогичны соответственно блокам 11 и 12.

Блоки 15, 16 оптической связи могут быть выполнены, например, в виде жгутов волоконных световодов.

Блоки 17, 18 сдвига предназначены для сдвига мантисс вправо при выравнивании порядков.

Оптические регистры 19, 20 служат для хранения порядков слов и по конструкции аналогичны регистрам 1, 2, однако в отличие от них транспаранты, входящие в состав регистров 19, 20, имеют ячейки, постоянно отображающие положительные знаковые разряды, выполненные, например, в виде фототрафарета.

Блоки 21-23 оптической связи могут состоять, например, из последовательно расположенных жгута волоконных световодов и линзового растра.

Блоки 24-26 преобразования кода предназначены для преобразования, например, прямого кода информации в обратный или дополнительный. При этом блок 24 может быть, например, оптически неуправляемым и осуществлять преобразование порядков всех слов страницы, а блоки 25 и 26 являются управляемыми и осуществляют выборочное преобразование мантисс в зависимости от знаков соответствующих слов.

Блоки 27-29 оптической связи могут состоять, например, из последовательно расположенных линзового растра, в передней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив, жгута волоконных световодов и линзового растра.

Оптические страничные преобразователи 30, 31 предназначены для сложения соответственно порядков и мантисс.

Светоделитель 32 может быть выполнен, например, в виде узла волоконных разветвителей.

Блок 33 оптической связи может состоять, например, из последовательно расположенных жгута волоконных световодов и линзового растра.

Светообъединитель 34 может быть выполнен, например,в виде узла волоконных объединителей.

Блок 35 оптической связи может состоять, например, из последовательно расположенных маски "0", жгута волоконных световодов и линзового растра. Маска "0" пропускает только световые пучки, отображающие парафазные "0", и может быть выполнена в виде фототрафарета.

Блоки 36, 37 оптической связи могут состоять, например, из последовательно расположенных маски "1", жгута волоконных световодов и линзового растра. Маска "1" пропускает только световые пучки, отображающие парафазные "1", и может быть выполнена в виде фототрафарета.

Блоки 38-40 оптической связи могут состоять, например, из последовательно расположенных жгута волоконных световодов и линзового растра.

Оптически управляемый многоканальный светопереключатель 41 аналогичен светопереключателю 9.

Блок 42 нормализации чисел предназначен для нормализации слов полученной страницы информации.

Блоки 43-46 оптической связи могут состоять, например, из последовательно расположенных первого линзового растра, жгута волоконных световодов, второго линзового растра.

Оптический регистр 47 предназначен для хранения страницы сумм и может быть выполнен аналогично регистру 1.

Блок 48 управления обеспечивает работу оптического страничного сумматора и может состоять, например, из генератора синхроимпульсов и формирователей управляющих сигналов.

Предположим, что слова в страницах информации представлены числами с плавающей запятой со смещенными порядками. Тогда операция сложения (вычитания) может быть подразделена на следующие этапы: 1) прием операндов, 2) выравнивание порядков, 3) сложение мантисс и 4) нормализация результата.

Оптический страничный сумматор для оптоэлектронного запоминающего устройства работает следующим образом.

По команде генератора синхроимпульсов блок 48 управления его формирователи управляющих сигналов подают, например, напряжения на все управляемые блоки страничного сумматора.

Световые пучки, переносящие страницы операндов, с выхода оптоэлектронного запоминающего устройства поступают на входы регистров 1 и 2 и могут храниться в них до конца выполнения операции. С выходов регистров 1, 2 пучки, отображающие знаковые разряды операндов, через соответствующие светоделители 5, 7 и блоки 12, 14 оптической связи, а пучки, отображающие мантиссы операндов, через соответствующие блоки 6, 8 оптической связи поступают на блоки 17, 18 сдвига.

Световые пучки, отображающие порядки операндов, с выходов регистров 1, 2 через соответствующие блоки 3, 4 оптической связи подаются на оптически управляемые многоканальные светопереключатели 9, 10. С первого выхода светопереключателя 9 световые пучки через регистр 19, блок 23 оптической связи поступают, например, на первый вход оптического страничного преобразователя 30, а с первого выхода светопереключателя 10 через регистр 20, блок 24 преобразования кода, блок 27 оптической связи на второй вход преобразователя 30. Оптический страничный преобразователь 30 вычитает порядки страниц операндов.

Оптические сигналы знаковых разрядов разности страниц порядков через светоделитель 32, блоки 35-37 оптической связи поступают на светопереключатели 9, 41, 10 и являются управляющими для них.

Оптические сигналы основных разрядов разности страниц порядков с выхода преобразователя 30 через блок 33 оптической связи поступают на светопереключатель 41. Оптические сигналы основных разрядов, которым соответствуют нулевые управляющие сигналы (положительный знак разности порядков) поступают со светопереключателя 41, например, через блок 43 оптической связи на блок 18 сдвига, а сигналы, которым соответствует единичный управляющий сигнал (отрицательный знак разности порядков) через блок 44 на блок 17 сдвига и являются для блоков 17, 18 управляющими. Согласно поданным управляющим оптическим сигналам блоки 17, 18 производят сдвиг мантисс вправо.

С выходов блоков 17, 18 световые пучки через блоки 21, 22 оптической связи поступают на соответствующие блоки 25, 26 преобразования кода, которые в случае прихода управляющих оптических сигналов (соответствующие отрицательным знакам операндов) со светоделителей 5, 7 преобразуют соответствующие мантиссы операндов в обратный (или дополнительный) код.

С выходов блоков 25 и 26 через блоки 28, 29 оптической связи световые пучки, отображающие страницы мантисс, поступают на преобразователь 31, который производит их сложение.

Оптические сигналы знаковых разрядов суммы поступают непосредственно на регистр 47, а основные разряды мантисс на блок 42 нормализации чисел. На этот же блок 42 через светообъединитель 34, блок 39 оптической связи со светопереключателей 9, 10 поступают пучки, отображающие страницу порядков операндов. Причем, если знак разности порядков положительный, то например, нулевые управляющие оптические сигналы с блока 35 поступают на светопереключатель 9, и порядок операнда передается на блок 44 со светопереключателя 9, если знак отрицательный (единичный управляющий оптический сигнал с блока 37) со светопереключателя 10.

Световые пучки, отображающие нормализованные порядки и мантиссы, передаются через блоки 45, 46 оптической связи на регистр 47, в котором результат суммирования может храниться и передаваться на выход оптического страничного сумматора.

ОПТИЧЕСКИЙ СТРАНИЧНЫЙ СУММАТОР ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий первый и второй оптические страничные преобразователи и блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму оптическим страничным преобразователям, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выполнения операции алгебраического сложения над страницами информации, представленной числами с плавающей запятой, в него введены первый и второй входные оптические регистры, первый и второй оптические регистры, выходной оптический регистр, светоделители с первого по третий, блоки оптической связи с первого по двадцать седьмой, оптически управляемые многоканальные светопереключатели с первого по третий, первый и второй блоки сдвига, блоки преобразования кода с первого по третий, светообъединитель и блок нормализации чисел, причем оптические входы первого и второго входных оптических регистров являются соответственно первым и вторым оптическими входами оптического страничного сумматора, первые выходы которых через соответственно первый и второй блоки оптической связи связаны с первыми входами соответственно первого и второго блоков сдвига, вторые выходы первого и второго оптических входных регистров оптически связаны с входами соответственно первого и второго светоделителей, первые выходы которых через соответственно третий и четвертый блоки оптической связи связаны с вторыми входами соответственно первого и второго блоков сдвига, третьи выходы первого и второго входных оптических регистров через соответственно пятый и шестой блоки оптической связи связаны с входами соответственно первого и второго оптически управляемых многоканальных светопереключателей, первый выход первого из которых через последовательно расположенные первый оптический регистр и седьмой блок оптической связи связан с первым входом первого оптического страничного преобразователя, второй вход которого через последовательно расположенные восьмой блок оптической связи, первый блок преобразования кодов, второй оптический регистр связан с первым выходом второго оптически управляемого многоканального светопереключателя, второй выход которого через девятый блок оптической связи связан с первым входом светообъединителя, второй вход которого через десятый блок оптической связи связан с вторым выходом первого оптического управляемого многоканального светопереключателя, первый выход первого оптического страничного преобразователя связан с входом третьего светоделителя, первый и второй выходы которого через соответственно одинадцатый и двенадцатый блоки оптической связи связаны с управляемыми входами соответственно первого и второго оптически управляемых многоканальных светопереключателей, третий выход третьего светоделителя через тринадцатый блок оптической связи связан с управляемым входом третьего оптически управляемого многоканального светопереключателя, вход которого через четырнадцатый блок оптической связи связан с вторым выходом первого оптического страничного преобразователя, первый и второй выходы третьего оптически управаляемого многоканального светопереключателя через соответственно пятнадцатый и шестнадцатый блоки оптической связи связаны с упраляемыми входами соответственно первого и второго блоков сдвига, выходы которых через соответственно семнадцатый и восемнадцатый блоки оптической связи связаны с входами соответственно второго и третьего блоков преобразования кодов, управляемые входы которых через соответственно девятнадцатый и двадцатый блоки оптической связи связаны с вторыми выходами соответственно первого и второго светоделителей, выходы второго и третьего блоков преобразования кодов через соответственно двадцать первый и двадцать второй блоки оптической связи связаны соответственно с первым и вторым входами второго оптического страничного преобразователя, первый выход которого через двадцать третий блок оптической связи связан с первым входом выходного оптического регистра, второй и третий входы которого через соответственно двадцать четвертый и двадцать пятый блоки оптической связи связаны соответственно с первым и вторым выходами блока нормализации чисел, первый и второй входы которого через соответственно двадцать шестой и двадцать седьмой блоки оптической связи связаны соответственно с выходом светообъединителя и вторым выходом второго оптического страничного преобразователя, оптический выход выходного оптического регистра является оптическим выходом оптического страничного сумматора, выходы блока управления с третьего по шестнадцатый подключены соответственно к оптическим регистрам, оптически управляемым многоканальным светопереключателям, блокам сдвига, блокам преобразования кодов, блоку нормализации чисел.