Многоканальный параллельный оптический преобразователь для оптоэлектронного запоминающего устройства Советский патент 1989 года по МПК G11C11/42 

(Л

Oi

Од

«n/j.f

устройствах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя за счет вьрполнс ния логических операций и установления пространственно-временных связей между операндами. Преобразопатель содержит оптический ком1 татор 1 для обеспечения полностью пространственно-временных связей между операндами. Корректирую- щий блок 2 обеспечивает параллельность световых пучков и усиление их по мощности. Оптический коммутатор 3 для проецирования изображения каждого

элемента первой страни1Ц 1 операндов, на определенный элемент или группу элементов соответствующего столбца второй страницы операндов. Операционный блок А обеспечивает вычисление всех шестнадцати основных логических булевых функций. Блоки разведения пучков 5 и 7 разделяют результаты операций в преобразователе и направляют их на соответствующие его выходы. Блок 8 формирования пучков форсирует выходные сигналы преобразователя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Многоканальный параллельный оптический преобразователь решает задачу многоканальной параллельной логической обработки информации в оптоэлектронных запоминающих устройствах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя за счет выполнения логических операций и установления пространственно-временных связей между операндами. Преобразователь содержит оптический коммутатор 1 для обеспечения полностью пространственно-временных связей между операндами. Корректирующий блок 2 обеспечивает параллельность световых пучков и усиление их по мощности. Оптический коммутатор 3 служит для проецирования изображения каждого элемента первой страницы операндов на определенный элемент или группу элементов соответствующего столбца второй страницы операндов. Операционный блок 4 обеспечивает вычисление всех шестнадцати основных логических булевых функций. Блоки разведения пучков 5 и 7 разделяют результаты операций в преобразователе и направляют их на соответствующие его выходы. Блок 8 формирования пучков форсирует выходные сигналы преобразователя. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относи гея к вьп1ислигельной технике и может быть использовано совместно с запоминающими устройствами для логической обработки информации .

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей многоканального параллельного оптического преобразователя за счет обеспечения возможности выполнения логических операций и установления пространственно- временных связей между операндами.

На фиг. 1 приведена оптическая схема многоканального параллельного оптического преобразователя для опто- электронного запоминающего устройства на фиг. 2 - блок управления.

Многоканальный параллельный оптический преобразователь содержит оптический коммутатор 1, корректирующий блок 2, оптический коммутатор 3, one- рационный блок 4, блок 5 разведения пучков, фокусирующий блок 6, блок 7 разведения пучков блок 8 формирования пучков и блок 9 управления.

1

Оптический коммутатор 1 предназначен для обеспечения полностью пространственно-временных связей между операндами. Коммутатор 1 может состоять, например, из дифракционной решетки, оптически связанной с матрицей голограмм, на выходе которой расположены коллективный и коллимирующий объективы, находящиеся взаимно в фокальных плоскостях друг друга. Дифракционная решетка может быть вьтолнена на желатиновых слоях или отбеленных фотослоях. Матрица голограмм может быть выполнена на отбеленных фотослоях или

0

5 Q

Q

5

п

5

желатиновых слоях, или может быть выполнена на любой подходящей реверсивной среде, обеспечивающей оперативное формирование матрицы. В качестве матрицы голограмм может быть также использована многоэлементная синтезированная голограмма.

Корректирующий блок 2 предназначен для обеспечения параллельности световых пучков и усиления их по мощности. Блок 2 может состоять, например, из оптически управляемого транспаранта, вход которого является входом блока, на выходе транспаранта расположен светоделительный куб, первый выход которого через телескоп оптически связан с лазером, а второй выход куба является выходом блока 2. Оптически управляемый транспаГ ант может быть выполнен на основе жидких кристаллов .

Оптический коммутатор 3 служит для проецирования изображения каждого элемента первой страницы операндов, поступающей на вход преобразователя на определенный элемент или группу элементов соответствующего столбца второй страницы операндов, отображенной в операционном блоке 4. Блок 3 может состоять, например, из последовательно расположенных дифракционной решетки, матрицы голограмм, расположенной в главной плоскости коллективного цилиндрического объектива и коллимирующего цилиндрического объектива, находящегося с коллективным объективом взаимно в фокальных плоскостях друг друга. Дифракционная решетка и матрица голограмм могут быть

-выполнены, например, на отбеленных фотослоях или желатиновых слоях. Кроме того, матрица гoлoгpa м может быть выполнена на любой подходящей реверсивной среде, обеспечивающей оперативное формирование матрицы, . или может быть выполнена в виде многоэлементной синтезированной голограммы

Операционный / блок 4 предназначен для вычисления всех шестнадцати основных логических булевых функций.

Блок 5 разведения пучков предназначен для разделения в пространстве световых пучков, проходяпщх через разные строки ячеек блока 4, что обеспечивает при выполнении в каждой ячейке блока 4 логических операций над несколькими операндами первой страницы, разделение результатов операций в преобразователе и направление их на соответственно разные его выходы. Блок 5 может быть выполнен в виде интегральной или наборной матрицы клиньев. Каждая строка матрицы клиньев представ- ляет собой линейный растр, состоящий из клиньев, имеющих одинаковые преломляющие углы. Преломляющие углы оптических клиньев линейных растров ступенчато изменяются от крайних строк по направлению к центру матрицы, по обе стороны которого линейные растры оптических клиньев одинаковы и развернуты относительно друг друга на

жет быть изготовлена, например, штамповкой из смолы, пластмассы или желатины, травлением стекла или методами напыления.

Фокусирующий блок 6 может состоять например, из двух объективов, расположенных взаимно в фокальных плоскостях друг друга и линзового растра, передняя фокальная плоскость которого совпадает с главной плоскостью второго объектива.

Блок 7 разведения пучков предназначен для направления световых пучков, отображающих результаты вычислений, на разные выходы преобразовавыхода, например, запоминающего устройства, поступают через канал ввода блока 9 управления, буферный накопитель и четвертый формирователь управ- 40 ляющих сигналов на операционный блок 4. При этом, предположим, что нет прямого соответствия между обрабатываемыми операндами страниц А и В.

45

По команде генератора синхроимпульсов блока 9 управления формирователи управляющих сигналов подают напряжения на блоки н в оптических коммутаторах 1 и 3 формируются матрицы Q голограмм, обеспечивающие необходимые топологии связей между ячейками, отображающими соответствующие операнды первой (А) и второй (В) страниц.

теля и может состоять, волоконных световодов.

например, из

Блок 8 формирования пучков может быть выполнен, например, в виде теле- скопа.

Блок 9 управления (фиг. 2) обеспечивает работу преобразователя и может состоять, например, из генератора 10 синхроимпульсов, формиропате-. лей 11-14 управляющих сигналов с nepf- вого по четвертый, буферного накопителя 15 и канала 16 ввода, причем выходы генератора синхроимпульсов с первого по третий подключены соответственно к первому, второму и третьему формирователям управляющих сигналов, выходы которых подключены к управляемым входам соответственно оптическо1 о I

коммутатора 1, корректирующего блока 2 и оптического коммутатора 3. Четвертый и пятый выходы генератора синхроимпульсов подключены к первым входам соответственно канала ввода и буферного накопителя, выход которого через четвертый формирователь управляющих сигналов подключен к управляемому входу операционного блока. Второй вход буферного накопителя подключен к выходу канала ввода, второй вход которого является входом блока управления.

Преобразователь работает следующим образом.

Предположим, что на вход преобразователя поступают оптические сигналы отображающие первую страницу операндов (А), например в прямом парафаз- ном коде, и при этом ячейки, образующие парафазный знак, -располагаются в одной строке. Электрические сигналы, отображающие вторую страницу операндо

выхода, например, запоминающего устройства, поступают через канал ввода блока 9 управления, буферный накопитель и четвертый формирователь управ- ляющих сигналов на операционный блок 4. При этом, предположим, что нет прямого соответствия между обрабатываемыми операндами страниц А и В.

По команде генератора синхроимпульсов блока 9 управления формирователи управляющих сигналов подают напряжения на блоки н в оптических коммутаторах 1 и 3 формируются матрицы голограмм, обеспечивающие необходимые топологии связей между ячейками, отображающими соответствующие операнды первой (А) и второй (В) страниц.

При этом в оптическом коммутаторе 1 устанавливается тлкая матрица голограмм (или она формируется оперативно на реверсивном носителе при подаче на него напряже)1ия с блока 9), которая формирует тлкие связи между

входом и BbixoAoNr коммутатора 1, которые обеспечивают на выходе коммутатора 1 группировку в каждый j-й (где ,2,3,...,n, а п - максималь- Ное число столбцов в странице операндов) столбец всех произвольно расположенных в странице А р-х (где р 1,2,3,...,, а - максимальное число операндов в столбце страницы А) операндов, которые должны пройти обработку в ячейках соответствующего j-ro столбца элементов операционного блока 4,При этом эти р-е операнды страницы А могут одновременно прохо- дить обработку и в других (разных) столбцах блока 4, что обеспечивается расщеплением световьвс пучков матрицей голограмм коммутатора 1. Таким образом, из произвольно расположенных операндов страницы А на входе преобразователя коммутатор 1 формирует на своем выходе их определенное расположение (страница А), при котором операнды, подлежащие обработке в од- ном столбце ячеек блока 4, располагаются в соответствующем одном столбц страницы А.

Оптические сигналы, переносящие операнды страницы А, через корректи- рующий блок 2 поступают на вход оптического коммутатора 3 так, чтобы они были параллельны оптической оси коммутатора и усилены по мощности. В коммутаторе 3 световой пучок, соответ ствующий каждому р-му операнду, проходит через дифракционную решетку и матрицей голограмм размножается и направляется на все К-е (где К 1,2,3, ...,га, am- число операндов в столб- це) ячейки j-ro столбца элементов блока 4, в которых должен обрабатываться этот р-й операнд. При этом разные р-ые операнды могут проходить через разное число К-х ячеек в j-M столбце ячеек блока 4.

Световые пучки, отображающие р-е операнды j-ro столбца страницы А, с помощью цилиндрических объективов освещают под соответствующими опреде- ленными углами каждую соответствующую К-ю ячейку j-ro столбца блока 4. Последний может вычислить любую из шестнадцати основных логических булевых

функций.

Световые пучки, проходящие через одну и ту же строку ячеек блока 4, проходят через соответствующую одну строку клиньев блока 5 разведения пучков и приобретают определенное угловое смещение в оротогональной плоскости (фиг. 16).

Фокусирующий блок 6 переносит световое распределение, полученное за блоком 5 в виде микрокадров, на блок 7 разведения пучков. Блок 7 через блок 8 направляет световые пучки, отображающие каждый столбец изображения, существующего на вькоде блока 6, на соответствующий выход преобразователя. Общее число выходов преобразователя равно т.

Таким образом, если число операндов в странице равно тхп, то преобразователь может одновременно вычислять (mxnjm логических операций и представлять их на m различных выходах, т.е. производительность предлагаемого преобразователя по сравнению с известным возрастает в m раз. Например, РСЛИ страница содержит Ю хЮ операндов, то производительность преобразователя возрастает в 10 раз.

Формула изобретения

второго оптического коммутатора и операционного блока.

Фиг.2