УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ АССОЦИАТИВНОЙ ВЫБОРКИ ИНФОРМАЦИИ Советский патент 1995 года по МПК G11C11/42 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в оптоэлектронных запоминающих устройствах большой емкости для сложного поиска информации.

Цель изобретения повышение быстродействия устройства в режимах ассоциативной выборки информации.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для оптической ассоциативной выборки информации; на фиг. 2 блок-схема регистра операторов; на фиг. 3 схема блока управления.

Устройство работает, например, совместно с оптоэлектронным запоминающим устройством (ОЭЗУ) со страничной структурой. При этом в оптоэлектронном запоминающем устройстве реализуется, например, режим многоэтапной ассоциативной выборки информации, при котором на каждом i-м (где i 1, 2, 3, m, a m число микроголограмм или микрокадров на носителе) этапе опрашивается группа, состоящая из p_i (где p 1, 2, 3, m микрокадров (микроголограмм).

Устройство оптической ассоциативной выборки информации содержит регистр 1 операторов, блок 2 оптической связи, управляемый светообъединитель 3, регистр 4 признаков опроса, оптический сумматор 5, управляемый многоканальный светоделитель 6, управляемый блок 7 обратной связи, формирователь 8 пучков, блок 9 сведения изображений, формирователь 10 пучков, светообъединитель 11, формирователь 12 пучков, оптически управляемый транспарант 13, фокусирующий блок 14, управляемый светоделитель 15, фотоприемный блок 16, проекционный блок 17, фотоприемный блок 18 и блок 19 управления.

Регистр 1 операторов предназначен для оптического представления и хранения операторов признака опроса, действующих в соответствии с программой сложного поиска. Блок 1 (фиг. 2) может состоять, например, из узла 20 постоянных операторов, оптического регистра 21, оптоэлектронного регистра 22, управляемого узла 23 сведения изображений.

Узел 20 постоянных операторов может состоять, например, из лазера, связанного через телескоп с входом управляемого по-ликубического мультипликатора, на каждом выходе которого последовательно расположены маска (например фототрафарет), жгут волоконных световодов, линзовый раствор, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив. На каждой маске нанесен свой определенный оператор (информация) в парафазном коде (прямом или дополнительном), таким образом, что каждому слову страницы признаков опроса соответствует слово оператора.

Оптический регистр 21 (фиг. 2) предназначен для кратковременного хранения страницы пpоизвольных операторов, представляемых в оптической форме. На выходе оптического регистра последовательно расположены линзовый растр, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив.

Оптоэлектронный регистр 22 предназначен для отображения страницы произвольных операторов, задаваемых электронными устройствами, и может состоять, например, из последовательно расположенных лазера, телескопа, электрически управляемого транспаранта, линзового растра, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив.

Управляемый узел 23 сведения изображений может быть выполнен, например, в виде обращенного управляемого поликубического мультипликатора, у которого вход и выход поменялись ролями.

Блок 2 оптической связи может состоять, например, из последовательно расположенных двух объективов, имеющих общую главную плоскость, и линзового растра, в передней фокальной плоскости которого расположен первый коллективный объектив, находящийся с вторым объективом взаимно в фокальных плоскостях друг друга, жгута волоконных световодов, линзового растра, в задней фокальной плоскости которого расположен второй коллективный объектив, и третьего и четвертого объективов, имеющих общую главную плоскость, причем второй коллективный объектив и третий объектив находятся взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Управляемый светообъединитель 3 может состоять, например, из поляризационного светообъединительного куба, на выходе которого расположен управляемый переключатель поляризации. Переключатель поляризации выполнен, например, на основе жидких кристаллов и переключает на 90^о плоскость поляризации проходящих световых пучков при приложении, например, к нему напряжения.

Регистр 4 признака опроса предназначен для хранения входного признака опроса и мультиплицирования его для представления в виде входной страницы признаков опроса. Регистр 4 состоит, например, из оптического и оптоэлектронного регистров и управляемого светообъединителя, которые аналогичны по конструкции соответственно регистрам 21 и 22 и светообъединителю 3. При этом выходы регистров через растры цилиндрических линз связаны с соответствующими входами управляемого светообъединителя, выход которого является выходом регистра 4.

Оптический сумматор 5 имеет два оптических входа и один оптический выход.

Управляемый многоканальный светоделитель 6 служит для выделения из страницы признаков опроса, полученных в сумматоре, определенного признака для обеспечения непрерывного цикла сложного поиска информации. Светопереключатель 6 может состоять, например, из последовательно расположенных двух объективов, имеющих общую главную плоскость, в которой расположен управляемый растр переключателей поляризации, и поляризационного светоделительного куба, первый выход которого является первым выходом светоделителя 6, а на втором выходе куба расположен тpетий и четвертый объективы, имеющие общую главную плоскость, выход четвертого объектива является вторым выходом светоделителя 6. Растр переключателей поляризации, например, при подаче на одну (определенную) из его полосок напряжения поворачивает плоскость поляризации световых пучков, проходящих через эту полоску и отображающих определенное слово признаков опроса, на 45^о. Растр переключателей может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов.

Управляемый блок 7 обратной связи может состоять, например, из последовательно расположенных двух объективов, имеющих общую главную плоскость, оптического регистра, жгута волоконных светодиодов, растра цилиндрических линз, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный цилиндрический объектив.

Формирователь 8 пучков служит для воспроизведения на своих r_i-х выходах ассоциативных признаков, восстанавливаемых в заминающем устройстве при многоэтапном ассоциативном поиске, например, с каждой i-й группы микрограмм (микрокадров) и имеет, например, всего r (где r r_i= p_i ) выходов. Формирователь 8 может состоять, например, из последовательно расположенных двух объективов, имеющих общую главную плоскость, и линзового растра, в передней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив, находящийся с вторым объективом взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Блок 9 сведения изображений предназначен для объединения изображений ассоциативных признаков, которые одновременно поступают на его r_i-е входы, в единую картину на соответствующем s-м (где s 1, 2, 3, i) выходе. Блок 9 может быть выполнен, например, в виде жгута волоконных световодов.

Формирователь 10 пусков служит для преобразования световых пучков, поступающих на его вход под разными углами в выходные пучки, параллельные оптической оси блока, а также для усиления мощности выходных световых пучков. Формирователь 10 может состоять, например, из последовательно расположенных линзового растра, в задней плоскости которого расположен коллективный объектив, оптического регистра, цилиндрического линзового растра, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный цилиндрический объектив. Оптический регистр может состоять, например, из поляризационного светообъединительного куба, первый вход которого является входом регистра, а второй вход через объектив оптически связан с выходом лазера, на выходе куба последовательно расположены коллективный объектив и оптически управляемый транспарант.

Светообъединитель 11 может быть выполнен, например, в виде поляризационного светообъединительного куба.

Формирователь 12 пучков может быть выполнен, например, в виде объектива.

Оптически управляемый транспарант 13 может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов.

Управляемый светопереключатель 15 может состоять, например, из поляризационного светоделительного куба, на выходе которого установлен управляемый переключатель поляризации, выполненный, например, на основе жидких кристаллов. Переключатель поляризации, например, при подаче на него напряжения поворачивает на 90^о плоскость поляризации проходящих через него световых пучков.

Фотоприемный блок 16 служит для определения совпадения страницы признаков опроса с ассоциативным признаком микроголограмм (микрокадров) и может быть выполнен, например, в виде наборной или интегральной фотоприемной матрицы.

Проекционный блок 17 служит для проецирования картины светораспределителя оптического произведения ассоциативного признака микроголограммы (микрокадра) на страницу признаков опроса на фотоприемный блок 18.

Фотоприемный блок 18 служит для определения совпадения ассоциативного признака микроголограммы (микрокадра) с признаком опроса внутри страницы и может быть выполнен, например, в виде наборной или интегральной фотоприемной матрицы.

Блок 19 управления (фиг. 3) обеспечивает работу устройства и может состоять, например, из генератора 24 синхроимпульсов, буферного накопителя 25, формирователей 26-28 управляющих сигналов, буферного накопителя 29, формирователей 30-37 управляющих сигналов, буферных накопителей 38, 39, канала 40 ввода-вывода.

В качестве примера рассмотрим наиболее распространенную задачу сложного поиска упорядоченную выборку. Упорядоченной выборкой информации ЗУ называется выборка страниц порядка увеличения или уменьшения численного значения их ассоциативных признаков.

С выхода оптоэлектронного запоминающего устройства, работающего в режиме многоэтапной ассоциативной выборки информации, оптическое сигналы соответствующие p_i-м микроголограммам, поступают на вход формирователя 8 пучков и на каждом его r_i-м выходе появляется изображение ассоциативного признака соответствующей микроголограммы (микрокадра). Блок 9 сведения изображений объединяет изображение отдельных ассоциативных признаков, восстановленных с p_i-х микроголограм (микрокадров), которые присутствуют на r_i-х входах узла 9, в единую картину на соответствующем своем s-м выходе. При этом, например, каждый ассоциативный признак занимает в этой картине соответствующую n-ю (где n 1, 2, 3, p_i) строку. Картина ассоциативных признаков поступает на вход формирователя 10 и отображается на его оптически управляемом транспаранте (на формирователь 10 по команде генератора 24 формирователь 33, например, падает напряжение).

По командам генератора 25 формирователи 26-28, 30-34, 36, 37 подают напряжение на управляемые блоки устройства. В случае необходимости работы с электронными устройствами, необходимая информация вводится из канала 40 ввода-вывода через буферные накопители 25, 29 в соответствующие блоки.

Сигналы, отображающие признак опроса, поступают на регистр 4, а из него через светообъединитель 3 на оптический сумматор 5.

На другой вход сумматора 5 с регистра 1 (например, с его узла 20 постоянных операторов) через блок 2 оптической связи поступают пучки, отображающие страницу операторов. Страница операторов представляет собой, например, столбец слов, численные значения которых увеличиваются на единицу, начиная с нуля. В случае выборки страниц в порядке уменьшения численного значения их ассоциативных признаков из узла 20 берется страница в дополнительном коде.

Таким образом, на выходе сумматора 5 появляются световые пучки, отображающие страницу, состоящую из К признаков опроса, численные значения которых увеличиваются (уменьшаются) на единицу, начиная со значения входного признака опроса.

Эти световые пучки через многоканальный светоделитель 6, светообъединитель 11, формирователь 12 пучков освещают оптически управляемый транспарант 13 и отображаются на нем.

С выхода блока 10 оптические сигналы картины ассоциативных признаков поступают через светообъединитель 11, формирователь 12 пучков на транспарант 13. При этом световые пучки, отображающие каждый n-й ассоциативный признак, освещают под соответствующим определенным углом транспарант 13. Таким образом осуществляется оптическое умножение всех n-х ассоциативных признаков на все К-е признаки опроса, при этом оптические сигналы произведений разделены в пространстве.

Фокусирующий блок 15 собирает световые пучки, соответствующие каждому n-му признаку опроса на соответствующем одном (или нескольких, например, по числу разрядов признаков) n-ом фотоприемном элементе блока 16.

По команде генератора 24 формирователь 36 падает, например, напряжение на блок 16. Координаты n-го фотоприемного элемента, на котором отсутствует оптический сигнал, определяют адрес p_i-й (p_iсоответствует n) микроголограммы на носителе, ассоциативный признак которой совпал с одним из К-х признаков опроса.

По команде генератора 24 код адреса n-го фотоприемного элемента с узла 16 через накопитель 38 передается в канал 40 ввода-вывода. Запоминающее устройство переводится в режим адресного считывания с носителя найденной p_i-й микроголограммы (микрокадра). Теперь только один оптический сигнал, соответствующий n-му ассоциативному признаку, проходит блоки 8-12 и освещает все К-е признаки опроса, отображенные на транспаранте 13.

Световое распределение, соответствующее оптическому произведению n-го ассоциативного признака на все К-е признаки опроса, через блок 14, управляемый светоделитель 15 (по команде генератора 24 формирователь 35 подает, например, на него напряжение), проекционный блок 17 поступает на фотоприемный блок 18. При этом каждое К-е световое распределение может поступать на один или несколько (например, по числу разрядов признаков) К-х фотоприемных элементов блока 18.

Координаты К-х фотоприемных элементов (соответствующих К-му признаку опроса), на которые поступали оптические сигналы, определяют К-е признаки опроса в странице признаков, по которым произошло совпадение. По команде генератора 24 коды адресов К-х фотоприемных элементов с блока 18 через накопитель 39 передаются в канал 40 ввода-вывода. Таким образом производится определение адресов признаков опроса в странице признаков, которые совпали с ассоциативными признаками микроголограмм (микрокадров).

Одновременно пучки, отображающие, например, наибольший (наименьший) признак опроса в данной странице со светоделителя 6 поступают на блок 7 обратной связи и на его регистре запоминается соответствующий признак опроса.

На этом заканчивается первый этап упорядоченной выборки информации.

На этом этапе по командам блока 19 напряжения со светообъединителя 3 и регистра 4, например, снимаются, и световые пучки с блока 7 обратной связи через светообъединитель 3 поступают на вход сумматора 5. В дальнейшем устройство работает так же, как и на первом этапе. Количество этапов упорядоченной выборки определяется количеством этапов, за которое опрашивается вся (или необходимая часть) информация в ОЭЗУ и числом признаков опроса в странице.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ АССОЦИАТИВНОЙ ВЫБОРКИ ИНФОРМАЦИИ, содержащее первый формирователь пучков, вход которого является первым оптическим входом устройства, выход первого формирователя пучков оптически связан через блок сведения изображений с входом второго формирователя пучков, третий формирователь пучков, выход которого через последовательно расположенные оптически управляемый транспарант и фокусирующий блок оптически связан с входом управляемого светоделителя, первый выход которого оптически связан с входом первого фотоприемного блока, второй выход управляемого светоделителя через проекционный блок оптически связан с входом второго фотоприемного блока, блок управления, выходы которого с первого по пятый подключены соответственно к входам второго формирователя пучков, оптически управляемого транспаранта, управляемого светоделителя, первого и второго фотоприемных блоков, выходы которых подключены соответственно в первому и второму входам блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства в режимах ассоциативной выборки информации, в него введены регистр операторов, блок оптической связи, управляемый светообъединитель, регистр признаков опроса, оптический сумматор, управляемый многоканальный светоделитель, управляемый блок обратной связи и светообъединитель, причем вход регистра признаков опроса является вторым оптическим входом устройства, выход регистра признаков опроса оптически связан с первым входом управляемого светообъединителя, второй вход которого через управляемый блок обратной связи оптически связан с первым выходом управляемого многоканального светоделителя, вход которого оптически связан с выходом оптического сумматора, первый вход которого оптически связан с выходом управляемого светообъединителя, второй вход оптического сумматора через блок оптической связи оптически связан с выходом регистра операторов, второй выход управляемого многоканального светоделителя оптически связан с первым входом светообъединителя, выход которого связан с входом третьего формирователя пучков, второй вход светообъединителя связан с выходом второго формирователя пучков, выходы блока управления с шестого по одиннадцатый подключены соответственно к входам регистра признаков опроса, управляемого светообъединителя, регистра операторов оптического сумматора, управляемого многоканального светоделителя и управляемого блока обратной связи.