АССОЦИАТИВНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР ДЛЯ ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Советский патент 1997 года по МПК G11C11/42 

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

Цель изобретения обеспечение ассоциативной выборки информации одновременно по многим признакам опроса в многоабонентном режиме и повышение объема обрабатываемой информации.

На фиг.1 приведена блок-схема ассоциативного оптического коррелятора для запоминающего устройства; на фиг.2 оптическая схема блока мультиплицирования; на фиг.3 блок-схема блока управления.

Ассоциативный оптический коррелятор для запоминающего устройства содержит многоканальный излучательный блок 1, светоделительный блок 2, проекционные блоки 3, мультипликаторы пучков 4, формирователи 5 пучков, управляемые транспаранты 6, блоки 7 разведения пучков, фокусирующие блоки 8, фотоприемные блоки 9 и блок 10 управления.

Многоканальный излучательный блок 1 предназначен для ввода информации в коррелятор в виде световых пучков и преобразует, например, входные электрические сигналы в оптические. Блок 1 может состоять, например, из последовательно расположенных матрицы полупроводниковых лазеров или излучательных диодов, фоконной планшайбы или жгута волоконных световодов и линзового растра; или последовательно расположенных лазера, телескопа и управляемого транспаранта; или, в случае работы совместно с оптоэлектронным запоминающим устройством, из светообъединительного поляризационного или спектрального куба, первый вход которого является оптическим входом блока 1, а второй вход куба через первый объектив связан с оптическим выходом лазера, выход куба через второй объектив связан с оптически управляемым транспарантом, выход которого является выходом блока 1.

Светоделительный блок 2 предназначен для размножения световых пучков и может состоять, например, из поликубического мультипликатора 11, объективов 12, поликубических мультипликаторов 13, объективов 14 и поликубических мультипликаторов 15. Поликубические мультипликаторы 11, 13, 15 могут состоять из светоделительных кубов.

Проекционный блок 3 служит для проецирования изображения каждого признака опроса на все ассоциативные признаки, отображенные на управляемом транспаранте 6. Блок 3 может состоять, например, из последовательно расположенных дифракционной решетки и матрицы голографических расщепителей, расположенной в главной плоскости цилиндрического объекта. Дифракционная решетка и матрица голографических расщепителей могут быть выполнены, например, на отбеленных фотослоях или желатиновых слоях.

Мультипликатор 4 предназначен для размножения световых пучков и может состоять, например, из светоделительных кубов.

Формирователь 5 пучков предназначен для коллимирования пучков и может быть выполнен в виде объектива.

Управляемый транспарант 6 предназначен для отображения страницы ассоциативных признаков и может быть выполнен, например, на основе ниобата лития, ортоферрита или жидкого кристалла.

Блок 7 разведения пучков предназначен для направления световых пучков, соответствующих размерам ассоциативным признакам, например, на разные столбцы фотоприемников блока 9, а также разделения признаковых и опорных оптических сигналов в каждом слове для осуществления парафазной регистрации сигналов в блоке 9. Блок 7 может состоять, например, из двух последовательно расположенных первого и второго клиновых растров или растров дифракционных решеток.

Фокусирующий блок 8 может состоять, например, из двух объективов, расположенных взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Фотоприемный блок 9 служит для определения совпадения ассоциативного признака информации с признаком опроса и может быть выполнен, например, в виде интегральной или наборной фотоприемной матрицы.

Блок 10 управления обеспечивает работу коррелятора и может состоять, например, из генератора 16 синхроимпульсов, канала 17 ввода-вывода, буферного накопителя 18, формирователя 19 управляющих сигналов, буферного накопителя 20, формирователей 21, 22 управляющих сигналов, буферного накопителя 23.

Мультипликатор 11 предназначен для размножения световых пучков и может состоять, например, из светоделительных кубов. Формирователь 12 пучков может быть выполнен, например, в виде объектива. Мультипликатор 13 предназначен для размножения световых пучков и может состоять, например, из светоделительных кубов. Формирователь 14 пучков аналогичен формирователю 12. Мультипликатор 15 аналогичен мультипликатору 11.

Коррелятор работает следующим образом. По команде генератора 16 синхроимпульсов из канала 17 ввода-вывода n (где n=1, 2, 3, m, m число строк излучательных элементов в блоке 1) признаков опроса (страница признаков опроса) через буферный накопитель 18 и формирователь 19 управляющих сигналов поступают на излучательный блок 1, например, в виде электрических сигналов. Блок 1 преобразует электрические сигналы в оптические, например, таким образом, чтобы каждому n-му признаку опроса соответствовала n-я строка оптических сигналов на выходе блока 1. Причем эти оптические сигналы, например, отображают признаки опроса в коде Рида-Маллера, между двоичными знаками которого, представленными в обратном парафазном коде, располагаются опорные разряды в простом коде.

Оптические сигналы с блока 1 поступают в светоделительный блок 2, в котором сначала размножаются поликубическим мультипликатором 11, расположенным между объективом 12 и его передней фокальной плоскостью. Объективы 12 и 14 образуют телескопическую систему, внутри которой расположен поликубический мультипликатор 13, обеспечивающий дальнейшее размножение оптических сигналов. Между объективом 14 и его задней фокальной плоскостью располагается мультипликатор 15, завершающий размножение оптических сигналов блоком 2. Таким образом, коэффициент светоделения блока 2 равен произведению коэффициентов мультипликации мультипликаторов 11, 13 и 15.

Такая конструкция блока 2 позволяет достигнуть больших коэффициентов мультиплицирования страницы признаков опроса без снижения информационной емкости коррелятора, расположенного на каждом выходе блока 2, т.е. при большой светосиле объективов 12 и 14. Например, при светосиле объективов 12, 14, равной 2, коэффициент мультипликации одного блока 2 составит около 250 и во столько же раз увеличится информационная емкость предлагаемого коррелятора по сравнению с прототипом.

Отметим, что на каждом выходе блока 7 может быть установлен второй такой же блок 2, на каждом выходе которого также установлен блок 2 и т.д. и таким образом значительно увеличен общий коэффициент мультипликации, а следовательно, и количество одновременно обрабатываемой информации.

С каждого выхода блока 2 оптические сигналы поступают в проекционный блок 3.

По команде генератора 16 из канала 17 k (где k=1, 2, 3, r число строк в управляемом транспаранте 6) ассоциативных признаков через накопитель 20 и формирователь 21 поступают на управляемый транспарант 6 и отображаются на нем, например, в коде Рида-Маллера, между двоичными знаками которого, представлены в прямом парафазном коде, располагаются опорные разряды в простом коде. При этом каждый k-й ассоциативный признак s-го (где s=1, 2, 3,1, а 1 произведение коэффициентов мультипликации блоков 2 и 4) источника информации (абонента) занимает, например, соответствующую k-ю строку s-го транспаранта 6.

В блоке 3 световой пучок, соответствующий каждому p-му (где p=1, 2, 3 ρ,, а ρ число разрядов в признаке) двоичному знаку n-го признака опроса, проходит через дифракционную решетку и голографическим расщепителем размножается на k-световых пучков, каждый из которых соответствует одноименному p-му разряду во всех k-х ассоциативных признаках, отображенных на всех s-х транспарантах 6. При этом световые пучки, отображающие n-й признак опроса, размножаются мультиприкатором 4 и с каждого его выхода через формирователь 5 пучка освещают код соответствующим определенным углом все k-е ассоциативные признаки, отображенные на каждом s-м транспаранте 6. Таким образом, осуществляется оптическое умножение всех n-х признаков опроса на все k-е ассоциативные признаки и при этом оптические сигналы произведений разделены в пространстве.

Световые пучки, соответствующие каждому k-му ассоциативному признаку, проходят, например, через соответствующий клин первого растра клиньев блока 7 разведения пучков и приобретают определенное угловое смещение в ортогональной плоскости. При этом световые опорные пучки проходят через соответствующие клинья второго растра клиньев блока 4 и приобретают дополнительное угловое смещение относительно световых пучков, переносящих основные разряды, т.е. основные и опорные разряды, соответствующие одному и тому же k-му ассоциативному признаку, также разделены в пространстве.

Фокусирующий блок 8 суммирует оптические сигналы и проецирует их на фотоприемный блок 9, имеющий n k парафазных фотоприемных элементов. При этом фотоприемный элемент s-го блока 9 с координатами n k регистрирует оптический сигнал, соответствующий n-му признаку опроса и k-му ассоциативному признаку s-го источника информации.

По команде генератора 16 формирователь 22 подает напряжение на блок 9. Координаты n и k парафазного фотоприемного элемента s-го блока 9, на котором оптический сигнал опорных разрядов превышает оптический сигнал основных разрядов, определяют соответственно n-й признак опроса и k-й ассоциативный признак s-го источника (абонента), по которым произошло совпадение. По команде генератора 16 код адреса k-го фотоприемного элемента с блока 9 через накопитель 23 передается в канал 17 ввода-вывода. Таким образом, производится определение адреса ассоциативного признака в странице ассоциативных признаков каждого s-го источника информации (абонента) и адреса признака опроса в странице признаков опроса, по которым произошло совпадение.

Изобретение относится к вычислительной технике. Целью изобретения является обеспечение ассоциативного поиска в большом объеме информации по многим признакам опороса оптическими методами в запоминающих устройствах различного типа. Ассоциативный оптический коррелятор позволяет повысить надежность, быстродействие, информационную емкость и расширить функциональные возможности ассоциативного поиска информации при невысокой стоимости устройства. Коррелятор содержит многоканальный излучательный блок для ввода информации в коррелятор в виде световых пучков, светоделительный блок и мультипликатор для размножения изображения страницы признаков опроса, проекционный блок и формирователь пучков для проецирования изображения каждого признака опроса на ассоциативные признаки, отображенные на транспортер, и блок управления. Управляемый транспарант служит для отображения страницы ассоциативных признаков, блок разведения пучков предназначен для разделения световых пучков, соответствующих разным ассоциативным признакам, а также отделения признаковых пучков от опорных. Фокусирующий блок служит для сложения оптических сигналов. Фотоприемный блок служит для преобразования оптических сигналов в электрические. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ассоциативный оптический коррелятор для запоминающего устройства, содержащий многоканальный излучательный блок, проекционные блоки, формирователи пучков, выход каждого из которых через последовательно расположенные управляемый транспарант, блок разведения пучков и фокусирующий блок оптически связан со входом фотоприемного блока, блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу многоканального излучательного блока, выходы первой и второй групп блока управления подключены соответственно к входам управляемых транспарантов и к управляющим входам фотоприемных блоков, информационные выходы которых подключены к входу блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения ассоциативной выборки информации одновременно по многим признакам опроса в многоабонентном режиме и повышения объема обрабатываемой информации, в него введены светоделительный блок и мультипликаторы пучков по числу оптических выходов светоделительного блока, выход многоканального излучательного блока оптически связан с входом светоделительного блока, каждый выход которого оптически связан с входом соответствующего мультипликатора, оптические выходы каждого из которых оптически связаны с входом соответствующего проекционного блока. 2. Коррелятор по п.1, отличающийся тем, что светоделительный блок содержит первый поликубический мультипликатор, вход которого является оптическим входом светоделительного блока, первые объективы и вторые поликубические мультипликаторы по числу оптических выходов первого поликубического мультипликатора, вторые объективы и третьи поликубические мультипликаторы по числу оптических выходов вторых поликубических мультипликаторов, причем каждый оптический выход первого поликубического мультипликатора через первый объектив оптически связан с входом второго мультипликатора, каждый оптический выход которого через второй объектив оптически связан с входом соответствующего третьего мультипликатора, каждый из выходов которого является выходом светоделительного блока. 3. Коррелятор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что блок разведения пучков содержит первый и второй клиновые растры, расположенные в одной плоскости и развернутые на 180^o, и третьи клиновые растры, причем углы между преломляющими плоскостями клиньев первого и второго растров ступенчато изменяются от клина к клину, на выходной плоскости каждого из которых размещен третий растр клиньев, клинья которых имеют одинаковые углы между преломляющими плоскостями.