ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ БЛОК Советский патент 1995 года по МПК G11C11/42 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано совместно с запоминающими устройствами различного типа (оптоэлектронными, электронными, магнитными и т.д.) для логической обработки информации.

Цель изобретения повышение надежности блока и расширение его функциональных возможностей за счет вычисления всех шестнадцати основных логических булевых функций.

На фиг. 1 приведена оптическая схема оптоэлектронного логического блока; на фиг. 2 блок-схема узла управления; на фиг. 3 оптическое представление шестнадцати основных логических булевых функций.

Оптоэлектронный логический блок содержит многоканальный излучательный узел 1, поляризационный управляемый транспарант 2, узел 3 смещения, поляризационный управляемый транспарант 4, узел 5 смещения, фотоприемный узел 6 и узел управления 7.

Многоканальный излучательный узел 1 предназначен для ввода первой страницы операндов в логический блок в виде световых пучков и преобразует входные электрические сигналы в оптические. Узел 1 может состоять, при работе в составе электронного запоминающего устройства, из последовательно расположенных матрицы полупроводниковых лазеров или матрицы излучательных диодов, или сканлазера, или последовательно расположенных лазера, телескопа и управляемого транспаранта.

Поляризационный управляемый транспарант 2 предназначен для изменения ориентации плоскости поляризации проходящих световых пучков в соответствии с поданным на него кодом напряжения. Он переключает на 90^оплоскость поляризации световых пучков, проходящих через те ячейки транспаранта, на которые поданы управляющие напряжения. Транспарант 2 может быть выполнен на основе жидких кристаллов, кристаллов КДР или ниобата лития с матричной или индивидуальной адресацией.

Узел 3 смещения предназначен для дискретного смещения световых пучков, за счет которого пучки, отображающие парафазные "0", преобразуются в пучки, отображающие парафазные "1". Узел 3 смещения может быть выполнен из двулучепреломляющего кристалла (например, исландского шпата). Поляризационный управляемый транспарант 4 аналогичен транспаранту 2.

Узел 5 смещения предназначен для дискретного смещения световых пучков, за счет которого пучки, отображающие парафазные "1", преобразуются в пучки, отображающие парафазные "0". Узел 5 смещения может быть выполнен, например, из двулучепреломляющего кристалла (например, исландского шпата).

Фотоприемный узел 6 служит для преобразования оптических сигналов в электрические и может быть выполнен в виде интегральной фотоприемной матрицы.

Узел 7 управления обеспечивает работу логического блока и может состоять, например, из канала 8 ввода-вывода, буферных накопителей 9, 10, формирователей 11-14 управляющих сигналов и буферного накопителя 15.

Оптоэлектронный логический блок может выполнять любую логическую операцию из шестнадцати, приведенных в таблице.

Рассмотрим работу оптоэлектронного логического блока на примере выполнения логической операции "стрелка Пирса F₈= ".

Если логический блок работает совместно с электронным запоминающим устройством, то электрические сигналы, отображающие первую страницу операндов /A/, с выхода запоминающего устройства через канал 8 ввода-вывода, буферный накопитель 9 поступают на формирователь 11 управляющих сигналов, формирователь 11 подает напряжение на многоканальный излучательный узел 1, который преобразует электрические сигналы в оптические, отображающие первую страницу операндов, например, в прямом парафазном коде.

Электрические сигналы, отображающие вторую страницу операндов /B/, с выхода запоминающего устройства, поступают через канал 8 ввода-вывода на буферный накопитель 10. В данном случае выполнение операции "стрелка Пирса" по команде, поступающей из канала 8 ввода-вывода, буферный накопитель 10 через формирователи 12 и 13 управляющих сигналов подает на транспаранты 2 и 4 напряжения, которые отображают на них соответственно только нулевые парафазные знаки второй страницы операндов /B/ в страницу только парафазных единиц во всех разрядах.

Световые пучки с выхода узла 1 поступают на транспарант 2. Те ячейки транспаранта 2, в которых отображенные парафазные двоичные нули второй страницы операндов /B/ совпадают с парафазными двоичными нулями первой страницы операндов /A/, отображаемой световыми пучками на выходе узла 1, переключают плоскость поляризации проходящих световых пучков на 90^о.
Поэтому эти световые пучки в узле 3 смещения смещаются в положения, в которых они отображают парафазные единицы. Остальные световые пучки от узла 1 проходят через узел 3 без смещения, т.е. отображаемая ими информация не инвертируется.

Далее световые пучки поступают на транспарант 4, ячейки которого поворачивают плоскость поляризации проходящих световых пучков, отображающие парафазные единицы, на 90^о. Поэтому световые пучки, отображающие парафазные двоичные единицы первой страницы операндов "A", смещаются узлом 5 смещения в положения, в которых они отображают парафазные нули. Остальные световые пучки проходят через узел 5 без смещения, т.е. отображаемая ими информация не инвертируется.

По сигналу из канала 8 ввода-вывода формирователь 14 подает управляющие напряжения на фотоприемный узел 6 и он считывает информацию, соответствующую логической операции "стрелка Пирса" /F₈/. Эта информация с узла 6 поступает в накопитель 15, из которого по сигналу, поступающему из канала 8, выводится через него в другие устройства.

Этот же оптоэлектронный логический блок может вычислить все шестнадцать булевых логических функций, представленных в таблице. Для этого на его узлах 1, 2 и 4 с помощью узла 7 отображается информация согласно фиг. 3 в зависимости от вычисляемой функции. При этом на транспарант 4 информация может поступать как с накопителя 9 (первой страницы операндов "A"), так и накопителя 10 (второй страницы операндов "B") имеют на транспаранте 4 (фиг. 3) соответственно индексы снизу "1" и "2".

Например, при вычислении функции F₁₀= на транспаранте 4 отображают ся инвертированные парафазные нули первой страницы операндов /"A"/ и парафазные единицы /1₂/ второй страницы операндов /"B"/.

Изобретение относится к вычислительной технике. Оптоэлектронный логический блок (ОЭЛБ) решает задачу вычисления всех шестнадцати логических булевых функций оптическими методами в запоминающих устройствах различного типа. ОЭЛБ позволяет повысить надежность и быстродействие логической обработки при невысокой стоимости устройства и расширить функциональные возможности запоминающих устройств. ОЭЛБ содержит многоканальный излучательный узел для ввода первой страницы операндов в блок в виде световых пучков, первый и второй поляризационные управляемые транспаранты для отображения операндов, первый и второй узлы смещения для инвертирования информации, отображаемой световыми пучками, фотоприемный узел для преобразования оптических сигналов в электрические и узел управления. 3 ил.

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ БЛОК, содержащий многоканальный излучательный узел, оптически связанный с первым поляризационным управляемым транспарантом, и узел управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к многоканальному излучающему узлу и первому поляризационному управляющему транспаранту, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения его функциональных возможностей за счет вычисления всех шестнадцати основных логических булевых функций, в блок введены первый и второй узлы смещения пучков, второй поляризационный управляемый транспарант и фотоприемный узел, причем выход первого поляризационного управляемого транспаранта через последовательно расположенные первый узел смещения пучков, второй поляризационный управляемый транспарант и второй узел смещения пучков оптически связан с фотоприемным узлом, выход которого подключен к информационному входу узла управления, третий выход которого подключен к управляющему входу фотоприемного узла.