Оптическое оперативное запоминающее устройство циркуляционного типа Советский патент 1990 года по МПК G11C13/04 

г. 1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке высокопроизводительных систем оперативного хранения информации.

Целью изобретения является повышение надежности за счет увеличения достоверности преобразования информации в контуре циркуляции.jO

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - функциональная упрощенная схема блока управления; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 4 - таб- ,15 лица изменения состояния поляризации оптического луча в зависимости от фазовой задержки.

Устройство содержит волоконньй световод 1, шину 2 синхронизации, 20 шину 3 входных данных, выходную шину 4, шину 5 управления записью, шину 6 управления циркуляцией, блок 7 управления, фотоприемник 8, коммутатор 9, излучатели 10 и 11, элементы 12-18 25 задержки, сумматоры 19-21 по модулю два, управляемый генератор 22, инвертор 23, элемент И 24, светообъедини- тель 25, модуляторы 26-28.

Вход управляемого генератора 22 эп подключен.к шине 2 синхронизации. Выходы управляемого генератора 22 связаны с излучателями 10 и 11. Первый излучатель 10 через первый модулятор 26 оптически связан с первым входом светообъединителя 25, второй излучатель 11 оптически связан с вторым входом светообъединителя 25 через второй 27 и третий 28 модуляторы. Выход светообъединителя 25 оптически связан с волоконным световодом 1, второй конец которого связан оптически с фотоприемником 8. Информационный вход коммутатора 9 подключен к - фотоприемнику 8, тактирующий вход - к шине 2 синхронизации. Первый выход коммутатора 9 подключен к первому входу первого сумматора 19 по модулю два, второй выход связан с одним из входов второго сумматора 20 по модулю два через последовательно свя- ° занные третий 12, четвертый 13 и пя- .тый 14 элементы задержки. Другой вход второго сумматора 20 по модулю два связан с выходом элемента И 24. Один из входов элемента И 24 через инвертор 23 подключен к выходу первого сумматора 19 по модулю два. Другой вход через последовательно связанные

35

55

jO

,15 2025 эп°

35

55

шестой 15 и седьмой 16 элементы задержки, третий вход элемента И 24 соединен с выходом шестого элемента 16 задержки. Второй вход первого сумматора 19 по модулю два подключён к выходу третьего сумматора 21 по модулю два, входы которого соединены соответственно с входом и выходом четвертого элемента задержки. Выход второго сумматора 20 по модулю два подключен к выходной шине 4. Выход блока 7 управления связа-н электрически с входом первого модулятора 26 непосредственно и с электрическим входом второго модулятора 27 через элемент 17 задержки. Электрический вход третьего модулятора 28 связан с электрическим входом второго модулятора 27 через элемент 18 задержки. Тактирующий вход блока 7 управления соединен с шиной 2 синхронизации, первый управляющий вход является шиной 5 управления записью, второй управляющий вход - шиной 6 управления циркуляцией. Первый вход блока 7 управления является шиной 3 входных данных, второй вход блока 7 управления подключен к выходу элемента И 24.

В конкретном исполнении волоконный световод 1 - одномодовое оптическое волокно с диаметром сердцевины 5 мкм. Ьлок 7 управления, инвертор 24, сумматоры 19-21 по модулю два выполнены на ЭСЛ микросхемах серии КЮО.

На функциональной схеме блока 7 управления (фиг. 2) показаны элементы И 29 и 30, элемент ИЛИ 31, элемент 32 задержки, такти:рующий вход 33, второй информационный вход 34, выход 35.

Управляемый генератор 22 содержит два формирователя на -диодах с накоплением заряда со схемой относительной задержкой срабатывания. Излучатели 10 и 11 - одномодовые полупроводниковые лазеры. Коммутатор 9 выполнен на арсенид-геллиевых полевых транзисторах. Модуляторы 26-28 изготовлены на основе кристаллов танталата лития и имеют полосковую конструкцию, обеспечивающую режим бегущей волны. В модуляторах используется поперечный электрооптический эффект. Светообъе- динитель 25 - стеклянный кубик с пол- нь:м внутренним.отражением и поляризатором на выходе.. Фотоприемник 8 - лавинный фотодиод. Все элементы задержки, вхоляь-ще в схему устройства, выполнены из отрезков коаксиальных линий.

Устройство работает слвдуюпцтм образом.

На шину 3 входных данных подают информа1С1онный сигнал в виде кодово последовательности импульсов в формате без возвращения к нулю, на шину 5 управления записью - управляющий сигнал. Одновременно на второй управляющий вход блока 7 управления подается запрещающий сигнал с шины 6 управления циркуляцией,, предотвращающий прохождение сигнала с второго информационного входа на выход блока 7 управления. С выхода последнего информационный сигнал поступает на электрический вход первого модулятора 26, а также на элемент 17 задержки. Управляемьв генератор 22 вырабатывает две серии импульсов с относительным сдвигом, равным половине интервала следования, временное по- ложени.е импульсов определяется сигналом синхронизации, поступающим на вход управляемого генератора 22 с шины 2 синхронизации. Эти импульсы являются запускающими для излучателей 10 и 11, которые генерируют импульсы оптического излучения (фиг. За, б) Каждый из модуляторов 26-28 вносит фазовую задержку Г между составляю- пвими проходящего оптического излучения с взаимно ортогональной поляризацией, пропорциональную уровню сигнала на электрическом входе U . Если выбрать величину информационного сигнала на входе модулятора U равной полуволновому напряжению модулятора, символу 1 соответствует фазовый сдвиг, вносимьй данным модулятором Г - if , символу О - фазо- вьй сдвиг Г , 0. Первый модулятор 26, сигнал на электрическом входе которого показан на фиг. Зв, воздействует на импульсы первого излучателя J О (Аиг. За) , внося фазовый сдвиг Г Й при появлении на его входе символа 1 (фиг. Зе). Импульсы второго излучателя 11 последовательно проходят через второй 27 и третий 28 модуляторы, каждый из которых вносит фазовый сдвиг Г О или Г JT в зависимости от информационного символа на его электрическом входе (фиг. Зг, д)-. Фазовый сдвиг в оптическом луче на выходе третьего модулятора 28 рав.ен .

сумме фазовых сдпигов, вносимых вторым 27,и третьим 28 модуляторами (фиг. Зж). Второй модулятор 27 управ- с ляется информационной последовательностью, задержанной на два символа, что обеспечивается элементом Т7 задержки, третий модулятор 28 управляется информационной последовательнос- JO ью, задержанной на два символа относительно последовательности на входе второго модулятора 27 (фиг. Зг,.д), поэтому для каждого оптического импульса фазовый сдвиг на выходе модуля- 5 тора 28 при условии, .что управляющее напряжение по-прежне му равно полувол- нопому, ранен (п;.., -t- а; ), где I -i 1-1 символы последовательности с задержкой на два и четыре сим- М вола, каждый из которых принимает SHJa- чения 1 или О. Для последователь- . ности вида 10110100111010011011... величина фазового сдвига показана на фиг. Зж. После объединения выход- 25 ных лучей модуляторов 26 и 28 свето- объединителем 25 состояние фазовой задержки импульсов изменяется (фиг. Зз). При изменении состояния поляризации оптического луча (фиг. А) 30 в зависимости от фазовой задержки в общем случае имеет место эллиптическая поляризация, но при Г О, Г ТГ , Г 2F излучение поляризовано 1инейно, причем при Г F J5 плоскость поляризации поворачивается 90 по. отношению к состоянию с Г . Поляризатор, входящий в состав светообъединителя 25, ориентирован под углом 90 к плоскОСт- 40 ти поляризации луча на выходе излучателей 10 и 11,таким образом на выходе светообьединителя 25 для импульса, . имеющего фазовый сдвиг F, амплитуда не изменяется, импульсы с Г О, 45 Г 2 ii гасятся (фиг. Зи). В результате в волоконный световод 1 вводит- ; ся последовательность вида 1000111000110100101111011001001011011111...

После ввода, последовательности в 0 волоконный световод 1. снимается разрешающий сигнал с шины 5 управления записью и на второй управляющ11й вход блока 7 управления подается разрешающий сигнал с шины 6 управления цир- 5 куляцией. При этом второй информационный вход блока 7 управления соеди- няется с его выходом, замыкая, таким образом, контур циркуляции информационного сигнала.

Оптический сигнал на иыходе воло- КОН.НОГО световода 1 преобразуется в йпектрическую форму и разделяется коммутатором 9 на два канала, в одно из которых выделяются четные, в другом - нечетные импульсы, каждый из. которых соответствует следующей последовательности симиолов;

, -

а.: 10110100111010011011...

bji: 001001100111010011110...

Последовательность Ь,выделяет- СИ на первом выходе коммутатора 9, последовательность {и; па -втором. Последовательность н; j элементами 12-14 задержки трижды задерживается два символа, в результате получа- 10ТСЯ последойптельКости }

м1 ;-.i . :

fa.} : 101101001110100110111...

.

{aj.j} : 001011010011101001101100... laj.j: 000010110100111010011011... {a..j }: 0000001011010011101001101...

Третий сумматор 21 ПО модулю два ос уществляет суммирование последовательностей fa;., и (а ;,4 j , в результате на втором входе первого суммато ра по модулю два выделяется последовательность.

t i-tl® a j,):001001100111010011110111...

На первом входе первого сумматора по модулю два действует последовательность tbjj , выделяемая на первом выходе коммутатора 9:

001001100111010011110111...

40

45

В. результате суммирования по моду Яю два, осу п1ествляемого сумматором 19, имеют Га|.У0(а., } -50

ООООООрОО..., таким образом на первом входе .элемента И 24 имеют последовательность из единичных символов 1111...,, на втором и третьем - из нулевых символов 0000..., на выходе эЛе-е мента И 24 выделяется последователь- кость нулевых, символов, которая, действ уя на одном из входов второго сумматора 20 по модулю два, не изменяет последовательнос .ти УЛ.), действующей на втором его пходе. Посие- довательность а . , , повторяющая

I Ь

исходную информационную последовательность ajj со сдвигом на июсть символов, вьщеляется на выходе второго сумматора 20 по модулю два, поступает на второй информационный вход блок 7 управления и далее вновь подается на модуляторы 26-28,продолжая процесс циркуляции по замкнутому контуру. Вывод информации осуществляется с выхода второго сумматора 20 по модулю два посредством выходной шины 4.

В сравнении с известным предлагаемое устройство обладает повышенной надежностью хранения информации, которая обеспечивается увеличением достоверности оптико-электронного .преобразования. Увеличение достоверности преобразования численно выражается в уменьшении вероятности ошибки и в уменьшении вероятности накопления ошибок в процессе циркуляции.

Формула изобретения

Оптическое оперативное запоминающее устройство циркуляционного типа, содержащее управляемьй генератор вход которого соединен с шиной синхронизации, первый выход управляемого генератора подключен к входу первого излучателя, выход которого оптически связан с входом первого модулятора, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, тактирующий вход которого соединен с шиной синхронизации, первый и второй входы блока управления являются соответственно, шинами управления за- 11исью и циркуляции устройства, фото- приемник, дзход Которого оптически связан с выходом волоконного световода, элемент И, отличающееся тем; что, с целью повышения надежности за счет повышения достоверности преобразования информации в контуре циркуляции, в него введены второй излучатель, второй и третий модуляторы, светообъединитель, элементы задержки с первого по седьмой, сумматоры по модулю два с первого по третий, инвертор и коммутатор, причем управляющий вход второго излучателя соединен с вторым входом управляющего генератора, выход втор-ого излучателя оптически связан через последовательно

расположенные второй и третий модуляторы с первым входом светообъедините- ля, второй вход которого оптически связан с выходом первого модулятора, выход счетообъединителя оптически свя зан с входом волоконного световода, выход блока управления подключен к входу первого элемента задержки, выход которого подключен к управляющему

входу второго модулятора и входу ВТО-

рого элемента задержки, выход которого подключен к управляющему входу второго модулятора, выход фотоприемника подключен к входу коммутатора, первый выход которого подключен к входам третьего элемента задержки, выход которого подключен к входу четвертого элемента задержки и к первому входу первого сумматора по модулю два выход четвертого элемента задержки подключен к входу пятого элемента задержки и к второму входу первого сумматора по модулю два, выход пятого

15

0

элемента задержки подключен к первому входу второго сумматора по модулю два, второй выход коммутатора подключен к первому входу третьего сумматора по модулю два, к второму входу которого подклю(1ен выход первого сумматора по модулю два, выход третьего сумматора по модулю два подключен к входам элемента И и шестого элемента задержки, выход инвертора подключен к первому входу элемента И, выход шестого элемента задержки подключен к входу седьмого элемента задержки и второму входу элемента И, выход седьмого элемента задержки подключен к третьему входу элемента И, выход которого подключен к второму входу второго сумматора по модулю два, выход которого подключен к второму входу блока управления и выходной шине, управляющий вход коммутатора соединен с шиной синхронизации.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки информации. Цель изобретения - повышение надежности хранения информации путем повышения достоверности преобразования информации в контуре циркуляции. Устройство содержит волоконный световод 1, шину 2 синхронизации, шину 3 входных данных, выходную шину, шину управления записью, шину 6 управления циркуляцией, блок 7 управления, фотоприемник 8, коммутатор 9, излучатели 10 и 11, элементы 12-18 задержки, сумматоры 19-21 по модулю два, управляемый генератор 22, инвертор 23, элемент И 24, светообъединитель 26, модуляторы 26-28. 4 ил.

/

1

Фиг. 2

УЖ 5

1 3 i 7 9 II П IS 17 fS И гЗ 25 27 2S 3f 33 35 Л 3S

11JL11JJLILJLUJJU.JU1JUJLIU

г tt s g to 12 /« re te, 20 n л 26 2в зо зг j j зв «

1

lU

UlilllUJllMlllll

1 0 i 1 0 i 0 0 J 1 1 0 t 0 0 f t 0 t 1

..Q

ftftnУ1 .M.

° ° ° ° ° ° ° °4 « f ° У to

f

гГ

п

п

a, a, a, eg a, Oj og a, a,o a,, a,f a,, a, a,g а„ а„ a

П I n г

k

г

ZTi

a, Of Oj a, as Oo a-, og Оув а„ a о„ a,

-Ji a пои n on no

w

:r iiLin::i.ii

ЖО ooisxo oais ax gas в xsxsox яяоя вглояя о

1

MJlj:JlIlElJlJLiJj llli

О

.1ц

%

А

ftftnУ1 .M.

° ° °4 « f ° У to

п

a,, a,

жт

%

/2

7%

2