Оптический преобразователь для группы запоминающих устройств Советский патент 1992 года по МПК G11C11/42 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, для коммутации группы запоминающих устройств с группой центральных процессоров, а также для ассоциативного поиска соответствия между ними при передаче информации между устройствами.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения коммутации группы запоминающих устройств с группой центральных процессоров.

На фиг.1 и 2 приведена схема оптического преобразователя для группы запоминающих устройств, ортогональные проекции; на фиг.З - блок-схема блока управления.

Оптический преобразователь может работать, например, совместно с группой электронных центральных процессоров 1 и группой электронных запоминающих устройств.

Оптический преобразователь для группы запоминающих устройств содержит группы 2 спектральных излучателей, группы световодов 3, группы спектральных демультиплексоров 4, группы световодных мультиплексоров 5, группы световодов 6, группы управления или пассивных разветвителей 7, группы световодов 8, группы спектральных демультиплексоров 9, группы фотоприемников 10, группы запоминающих устройств 11, группы волноводных модуляторов 12, световодные мультиплексоры 13, световоды 14, спектральные демультиплексоры 15. группы фотоприемников 16, блок 17 управления.

Каждая группа 2 спектральных излучателей предназначена для ввода информации слов или ассоциативных признаков, передаваемых соответствующим центральным процессором 1, в преобразователь в

виде оптических сигналов. При этом разные информационные слова одного и того же процессора могут вводиться в преобразователь в виде оптических сигналов либо с одной и той же длиной волны, либо с различными длинами волн. Однако все разряды одного и того же слова вводятся в преобразователь с одной и той же длиной волны. Ассоциативные признаки, передаваемые каждым процессором 1, вводятся в преобразователь в виде световых пучков, имеющих спектральный диапазон, перекрывающий спектральный диапазон световых пучков, на которых могут передаваться

информационные слова процессора 1. Каждая группа 2 может состоять, например, из волоконно-оптических объединителей (по максимальному числу передаваемых разрядов слов), каждый первый вход которых

связан с соответствующим перестраиваемым лазерным диодом, который может излучать, например, на стольких длинах волн, сколько имеется запоминающих устройств 11, а второй вход - с лазерным диодом или светодиодом со спектром излучения, перекрывающим спектр перестройки перестраиваемого лазерного диода, расположенного на первом входе объединителя. Каждый световод группы световодов 3 предназначен для передачи оптических сигналов и может быть выполнен, например, в виде волоконно-оптического или интегрально-оптического световода.

Каждая группа спектральных демультиплексоров 4 предназначена для направления оптических сигналов с разными длинами волн, а следовательно, и отображаемых ими слов соответствующего процессора 1 на различные запоминающие устройства 11 или для разделения оптических сигналов с широким спектром

излучения, а следовательно, и отображаемых ими ассоциативных признаков соответствующего процессора 1 на спектральные составляющие и одновременного их направления на все запоминающие устройства 11. Демультиплексоры 4 могут быть выполнены, например, на основе сплавных ответвителей из одномодовых волоконных световодов или интегральных световодов, или гофрированных волноводных структур.

Каждая группа световодных мультиплексоров 5 предназначена для направления световых пучков с разными длинами волн, а следовательно, и отображаемых ими слоев, передаваемых различными процессорами 1, на одно и то же соответствующее запоминающее устройство 11. Мультиплексор 5 может быть выполнен, например, в виде волоконно-оптического или интегрально-оптического объединителя.

Группы световодов 6 предназначены для передачи оптических сигналов и могут состоять, например, из волоконно-оптических или интегрально-оптических световодов.

Группы управляемых или пассивных разветвителей 7 предназначены для направления световых пучков в разные каналы обработки и могут быть выполнены, например, в виде направленных или пассивных волоконно-оптических или интегрально-оптических ответвителей.

Группы световодов 8 предназначены для передачи оптических сигналов и могут состоять, например, из волоконно-оптических или интегрально-оптических световодов.

Каждая группа спектральных демуль- типлексоров 9 предназначена для направления оптических сигналов с разными длинами волн, поступающих от различных процессоров 1 на данное запоминающее устройство, на различные подгруппы фотоприемников группы фотоприемников 10. Каждая группа спектральных демультиплек- соров 9 может быть выполнена, например, на основе сплавных ответвителей из одномодовых волоконных световодов или интегральных световодов, или гофрированных волноводных структур.

Каждая группа фотоприемников 10 служит для преобразования световых сигналов в электрические и ввода информации в заминающее устройство 11. Каждая группа фотоприемников 10 может быть выполнена, например, в виде наборной или интегральной фотоприемной матрицы.

Каждая группа волноводных модуляторов 12 предназначена, например, для отображения признаков опроса соответствующего запоминающего устройства и может быть выполнена, например, в виде волоконных модуляторов или в интегральном виде на основе электрооптического кристалла.

Каждый световодный мультиплексор 13 предназначен для объединения многоцветных световых пучков, отображающих разные разряды признаков и поступающих на соответствующее запоминающее устройство, в единый многоцветный пучок и может быть выполнен, например, в виде волокон0 но-оптического или интегрально-оптического объединителя.

Световоды 14 предназначены для передачи оптических сигналов и могут быть выпол- нены,например,ввиде

5 волоконно-оптических или интегрально - оптических световодов.

Каждый спектральный демультиплек- сор 15 предназначен для разделения многоволнового (многоцветного) светового пучка

п на составляющие его одноволновые (одноцветные) пучки и может быть выполнен, например, на основе сплавных ответвителей из одномодовых волоконных световодов или интегральных световодов, или гофрированных волноводных структур.

5 Каждая группа фотоприемников 16 служит для определения совпадения ассоциативных признаков с признаком опроса и может быть выполнена, например, в виде наборной или интегральной фотоприемной линейки.

0 Блок 17 управления обеспечивает работу преобразователя и может состоять, например, из генератора 18 синхроимпульсов, формирователей 19,20 управляющих сигналов, буферного накопителя 21, формирователей 22,23 управля5 ющих сигналов, буферного накопителя 24,

Оптический преобразователь для группы запоминающих устройств может работать в двух режимах: в режиме коммутации запоминающих устройств, т.е. передачи ин0 формации от любого центрального процессора к любому запоминающему устройству, и в режиме ассоциативного поиска запоминающего устройства, которому должна быть передана данная информация.

5 В режиме коммутации запоминающих устройств оптический преобразователь работает следующим образом,

Предположим, что группу центральных процессоров, состоящую из п (п 1,2,3...,)

/-, процессоров, необходимо коммутировать с группой запоминающих устройств, состоящей из К ( К 1,2,3...) устройств.

По команде генератора 18 синхроимпульсов формирователи 19 подают управляющие сигналы на группы 2 спектральных излучателей, каждая n-ая из которых, принадлежащая соответствующему n-му процессору 1, преобразует электрические сигналы передаваемого слова в оптические, например, таким образом, чтобы всем р

5

(р 1,2,3,...S, a S - максимальное число разрядов в слове) разрядам этого слова соответствовали световые пучки с одной и той же длиной волны. При этом а зависимости от номера (адреса) запоминающего устройства в группе устройств 11, к которому должен обратиться данный процессор 1, он ведет передачу информации на соответствующей длине волны Aj (i 1,2,3...К) согласно таблице (см. также фиг.1).

Оптический сигнал от каждого излучателя группы спектральных излучателей 2п-то процессора поступает через световод 3 на n-й спектральный демультиплексор 4, который в зависимости от длины волны света k направляет его через свою соответствующую ветвь на К-й световодный мультиплексор 5 соответствующего К-го запоминающего устройства, с которым должен установить связь n-й процессор 1.

К-й световодный мультиплексор 5 направляет (предварительно объединив раз ноцветные световые пучки в единый многоцветный пучок, если к К-му запоминающему устройству обращаются одновременно несколько разных n-х процессоров 1) световой пучок через световод 6, разветви- тель у. световод 8 на К-й спектральный демультиплексор 9. Этот демультиплексор 9 направляет оптический сигнал от n-го процессора 1 (предварительно расщепив, если связь устанавливается с несколькими разными n-ми процессорами, многоцветный пучок на спектральные составляющие) на соответствующий pn-й фотоприемиик п-й подгруппы фотоприемников 10 соответствующего К-го запоминающего устройства 11, содержащей всего р х п фотоприемников.

По команде генератора 18 синхроимпульсов формирователи 20 подают управляющие сигналы на группы фотоприемников 10, которые преобразуют оптические сигна- лы в электрические, поступающие через буферные накопители 21 в запоминающие устройства.

Таким образом, каждый центральный процессор может обратиться к любому одному, подгруппе или ко всем К-м запоминающим устройствам одновременно. Кроме того, все п процессоров могут одновременно обратиться к разным запоминающим устройствам, к любой их .подгруппе или к одному запоминающему устройству.

В режиме ассоциативного поиска оптический преобразователь работает следующим образом.

По команде генератора 18 синхроимпульсов формирователи 19 подают управляющие сигналы на все группы 2 излучателей, которые преобразуют электрические сигналы передаваемых ассоциативных признаков в оптические с широким спектральным диапазоном, содержащим все К спектральных компонент, на которых передается информация в режиме коммутации, Причем

эти оптические сигналы отображают ассоциативные признаки, например, в коде Ри- да-Маллера, двоичные знаки которого представлены в прямом коде Манчестера, за которым следует во времени опорный

0 сигнал. Опорный сигнал формируется, например, когда все излучатели 2 отображают 1 в простом коде, т.е. излучают свет.

По команде генератора 18 синхроимпульсов К признаков опроса от всех К запо5 минающих устройств через формирователи 22 поступают на соответствующие группы волнсводных модуляторов 12, например, в коде Рида-Маллера, двоичные знаки которого представлены в обратном коде Манче„ стера, с разделенным во времени опорным сигналом, При этом каждый К-й признак опроса подается на соответствующую К-ю группу модулятора, а при подаче опорного сигнала в каждой К-й группе модуляторов остается открытым, например, только один

5 модулятор (остальные закрыты), т.е. в каждой группе модуляторов отображается только одна двоичная 1, остальные О все в простом коде.

Световые пучки, отображающие каж0

дыи разряд п-го ассоциативного признака

информации, которую необходимо передать от n-го процессора 1, поступают через световод 3 на соответствующий спектральный демультиплексор 4, который расщеп5 ляет их на К спектральных компонент, каждую из которых через соответствующую ветвь направляет в соответствующий К-й мультиплексор 5. Каждый К-й мультиплексор 5 объединяет световые пучки, поступив0 шие от зсех п центральных процессоров 1, в единый n-цветный пучок. Эти пучки направляются через световоды 6, разветвите- ли 7 на группы волноводных модуляторов 12, отображающие разряды всех К призна5 ков опроса.

Так как многоцветные световые пучки, отображающие одноименные двоичные разряды всех п ассоциативных признаков, проходят через К групп модуляторов 12,отоQ бражающих соответствующие разряды всех К признаков опроса, то осуществляется оптическое умножение всех п ассоциативных признаков на все К признаков опроса и при этом оптические сигналы произведений

спектрально разделены.

Многоцветные световые пучки, соответствующие всем разрядам каждого К-го при- знака опроса, мультиплексором 13 объединяются в единый n-цветный пучок, который через световод 14 поступает на соответствующий К-й спектральный демуль- типлексор 15. Этот демультиплексор 15 направляет каждую n-ю спектральную составляющую многоцветного светового пучка на соответствующий n-й фотоприемник группы фотоприемников 16 К-го запоминающего устройства 11. При этом номер n-го фотоприемника в группе фотоприемников 16 соответствует n-му ассоциативному признаку, т.е. n-му процессору.

По команде генератора 18 формирователь 23 подает напряжение на группы фото- приемников 16. Номер n-го фотоприемника К-й группы фотоприемников 16, на котором оптический опорный сигнал превышает оптический сигнал основных разрядов, определяет n-й ассоциативный признак, по которому произошло совпадение. По команде генератора 18 код номера этого n-го фотоприемника с К-й группы фотоприемников 16 через накопитель 24 передается в соответствующее запоминающее устройство 11. Таким образом производится определение соответствия между n-ми центральными процессорами и К-ми запоминающими устройствами, между которыми должна передаваться информация. Оптический преобразователь переводится в режим коммутации.

Формула изобретения Оптический преобразователь для группы запоминающих устройств, содержащий п (где п 1,2,3... - по числу процессоров), групп спектральных излучателей, электрические входы которых являются инфор- мационынми входами оптического преобразователя, группу световодных мультиплексоров, световодный мультиплексор, первую группу демультиплексоров, к (где к 1,2,3,..- по числу коммутируемых запоминающих устройств в группе) групп волноводных модуляторов, каждая из которых содержит S (где S - максимальное число одновременно передаваемых разрядов слова) модуляторов, к световодов, выход каждого к-го из которых оптически связан с входом соответствующего к-го спектрально- годемультиплексора, каждый выход которого оптически связан с одноименным фотоприемником, к-й группы первых фотоприемников, электрические выходы которых являются адресными выходами оптического преобразователя, блок управления, выходы которого с первого по третий подключены соответственно к управляющим входам групп спектральных излучателей, групп волноводных модуляторов и

0

первых групп фотоприемников, отличающийся тем, что, с целю расширения функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения коммутации

групп запоминающих устройств, в преобразователь введены (к-1) групп световодных мультиплексоров, каждая из которых содержит S мультиплексоров, (п-1) первых групп спектральных демультиплексоров, группы с

0 первой по третью световодов, к вторых групп спектральных демультиплексоров, каждая из которых содержит S спектральных демультиплексоров, к групп разветви- телей, каждая из которых содержит S

5 разветвителей, кЗ вторых групп фотоприемников, группа световодных мультиплексоров содержит S мультиплексоров, световодный мультиплексор имеет S входов, а первая группа демультиплексоров вы- полнена в виде S спектральных демультиплексоров, причем выходы каждой n-й группы спектральных излучателей через соответствующую n-ю группу первых групп световодов оптически связаны с одноименными входами соответствующей n-й группы

5 первых групп спектральных демультиплексоров, каждая группа различных спектральных выходов неодноименных n-ых первых групп спектральных демультиплексоров оптически связана с одноименными входами

0 соответствующей к-й группы световодных мультиплексоров, S выходов которой через соответствующие световоды к-й группы вторых световодов оптически связаны с одноименными входами соответствующей к-й

5 группы разветвителей, S первых выходов которой через соответствующую к-ю группу третьих групп световодов оптически связаны с одноименными S-ми входами соответствующей к-й группы вторых групп

0 спектральных демультиплексоров, выходы каждого S-ro из которой оптически связаны с одноименными входами к5-й группы вторых групп фотоприемников, электрические выходы которых являются информацион5 ными выходами оптического преобразователя, S вторых выходов каждой к-й группы разветвителей оптически связаны с одноименными S-ми входами соответствующей к-й группы волноводных модуляторов, S выQ ходов которой оптически связаны с одноименными S-ми входами соответствующего К-го световодного мультиплексора, выход которого оптически связан с входом соответствующего к-го световода, четвертый выход блока управления подключен к управляющим входам вторых групп фотоприемников.

HZ kiO Q7lB nЈ Mtf

Изобретение относится к вычислительной технике. Оптический преобразователь решает задачу коммутации большой группы запоминающих устройств и центральных процессоров, а также ассоциативного поиска соответствия между ними. Оптический преобразователь позволяет повысить быстродействие, надежность, количество комму- тируемых устройств и расширить функциональные возможности такого рода устройств. Преобразователь содержит группы спектральных излучателей 2 для ввода (Л С

orl

MM

m iiTi j

nil

M

Фиг. 3