Сумматор оптических сигналов Советский патент 1993 года по МПК G06E1/04 

СЛ

С

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в раз- личных оптоэлектронных схемах для выполнения операций сложения массивов чисел, записанных на оптических индикационных картинах. Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет выполнения операции сложения матриц многоразрядных чисел. Сумматор оптических сигналов содержит оптические входы 1i, 12, 1з,, оптические выходы формирования суммы 14 и выход 16 переноса в старший разрядный срез., ослабители 2i и 22, светообьединитель 3, блок управляемых временных задержек 4, формирователь 5 плоскопараллельного светового потока, светоделитель 7, первый и второй оптоэлек- тронные затворы 8, 9 с управляющими входами 10 и 11, первый и второй D-триггеры 12, 13. картинного типа, D-защелку 15 картинного типа, формирователь 17 синхроимпульсов с управляющим входом 18. 1 ил.

со

со со

00

о ю

Изобретение относится к области выислительной техники и предназначено для выполнения операций сложения массивов исел, записанных на оптических информационных картинах..

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач, за счет выполнения операции сложения матриц многоразрядных чисел.

На чертеже представлена структурная схема устройства..

Устройство .содержит первый, второй, третий оптические входы 1.1-1з, первый ослабитель 2ь соединен оптически с входом 12, второй ослабитель 1г соединен с входом устройства 1.3, свет ообъединитель 3, первый вход которого соединен с входом 11, второй вход соединен с оптическим выходом первого ослабителя 2i, третий вход соединен с оптическим выходом второго ослабителя 22, оптический выход светообъединителя 3 соединен с первым оптическим входом блока 4 управляемых временных задержек, второй оптический вход которого через формирователь 5 плоскопараллельного светового потока соединен с входом запуска 6 сумматора, оптический выход блока 4 управляемых временных задержек соединен с оптическим входом светоделителя 7, первый и второй оптические выходы которого соединены с оптическими, входам первого и второго оптоэлектронных затворов 8, 9 соответственно, первый и второй управляющие входы 10, 11 сумматора соединены с управляющими входами оптоэлектронных затворов 8, 9, оптические входы которых соединены с оптическими входами соответственно первого и второго

D-триггеров 12,13 картинного типа, при этом оптич еский выход первого D-триггера 12 соединен с первым оптическим выходом 14 сумматора, оптический выход второго D- триггера. 13 соединен с оптическим входом D-защелки 15 картинного типа, оптический выход которой соединен со вторым оптическим выходом 16 сумматора и третьим оптическим входом 1 сумматора, управляющие электроды первого и второго оптоэлектронных затворов 8, 9 соединены, формирователь 17 синхронизирующих сигналов, соединенный-с электрическим входом 18 сумматора, первым выводом соединен с первым счетным входом первого и второго D-триггеров 12, 13 картинного типа, вторым выводом с вторым счетным входом первого, второго D-триггеррв 12, 13 картинного типа и счетным входом D-защелки картинного типа.

Устройство работает следующим образом. Блок управляемых временных задержек (БУВЗ) 4, посредством которого реализуется принцип обработки оптической информации,заключающийсяв преобразовании интенсивности оптического излучения в длительность задержанного оптического импульса, однозначно связанного со значением соответствующего мин- терма входных переменных Ai, BI и Пи, способен проводить градацию разных уровней оптической интенсивности. Ослабители светового потока 2i и 2а ослабляют интенсивность падающего излучения соответственно в два и четыре раза. Если обозначить через Ртах стандартный уровень бинаризованного оптического излучения, то на входах, светообъединителя 3 формируются изображения интенсивностей Pi Ртах, Р2 Ртах/2, Рз Ртах/4, именуемых базисными интенсивностями. Значения уровней текущих интенсивностей с выхода светообъединителя 3 представлены в виде з

Р) Z a pi- J Of7 а набор 0 и 1,

1 1.

состоящий из трех компонент, однозначно определяющий значение PJ; Описание и принцип работы ВУВ 3, 4 аналогичны известному устройству, где значения текущей интенсивности и времени задержки связаны функциональной связью вида

fj „ i р ( Р j 0 ). Возможны и исследованы варианты синтеза БУВ4, связывающего значения PJ и TJ линейными зависимостями убывающего и возрастающего вида, возрастающей ветвью гиперболического закона (т R р ) .

Существенным является тот факт, что каков бы ни был вид функциональной связи значений PJ и tj связь должна быть взаимнооднозначной. . Поскольку каждому значению текущей интенсивности поставлен в соответствие свой минтерм входных переменных, т.е.

В i П. i -i Pi .i В i П i -1 , Р 2 - A i В i П i-i Р з - A i В i П i-i . P i - A i В i П j-1 , P b - A i В i П i-1 РЬ- А|В|П|-1,Р1/- А|В|П|-1

то на выходах затворов 8 и 9 в соответству- гащие моменты времени будут сформированы значения одного из минтермов входных или 0 в зависимости от наличия сигнала на электродах 10 и 11. Так для вычисления текущей суммы необходимо реализовать логическую функцию Si Ai ф Bi ф П н Ai BI

П|-1 + Ai Bi Пи + AI Bi HIM Ai Bi RI-I, следовательно, управляющая цепочка на .входе 10 затвора 8 имеет вид 1, 0. О, 0, 1, 1, 1, 0. Значение текущего переноса формируется так: П| Пи(А-, Ф Bi )Ф AI Bi A| BI Пи + AI Bi П|-1 + Ai Bi fli-1 + Ai Bi П|-1 (управляющая цепочка на входе 11 ОЭЗ 9 1, 1, 1, 1, О, О, О, 0), Импульсом на входе 18 блок 17 триггера 12 и 13 устанавливается в ноль, после чего следует накопление суммы соответствующих минтермов текущих входных переменных (ДНФ булевой функции), Посредством 0-заа(елки 15 хранится текущий результат вычислений на третьем входе tj устройства до тех пор, пока хранятся значения AI и BI на входах 11 и 12. Длительность очередного синхронизирующего импульса на входе 18 подбирается в учетом полного завершения вычисления всех логических операций (длительность текущих импульсов, согласно предложенного метода выбирается не ме3д

нее 2 TI , где г; f (Pi) R , р. ) i V.. r .

Подачей очередного импульса на входе 18 формируется значение текущей суммы Si на первом выходе.14 и переноса П на втором выходе 16 (при необходимости). Тем самым обработка текущих бинарных срезов As и Bi завершена, сформирован Sj бинарный срез, результата и одновременно вычислен матричный сигнал переноса Г, необходимый при обработке последующих срезов AI-M и ВI-H при определении SH-L Текущие переменные Ai+1 и Bi+1 хранятся в блоке картин-- ной памяти страничного типа и извлекаются в соответствующие моменты времени на входы устройства. Время хранения изображений Ан-1 и Bi+1 на первом и втором оптических входах совпадает со временем фиксации изображения переноса П D-за- щелкой 15. Для изображений, представленных в виде

А,2 I 0

и В 2 В|2

I 0

общее время обработки порядка

(п + 1)2 т,.

I 1

Формулаизобретения :

Сумматор оптических сигналов, содержащий светообьединитель и формирова- тель плоскопараллельного светового потока, от л ичающийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет выполнения операции сложения матриц многоразрядных чисел, сумматор содержит

первый и второй ослабители светового потока, блок управляемых временных задержек, группу отражателей, первый и второй D-триггеры картинного типа, D-защелку карти-нного типа, формирователь синхроимпульс.ов, первый и второй оптоэлектронные затворы, управляющие входы которых соединены с первым и вторым управляющими входами сумматора, первый оптический вход сумматора соединен с первым входом

светообьединителя, второй и третий входы которого через соответствующие ослабители соединены с вторым и третьим оптическими входами сумматора, оптический

выход светообъединителя соединен с первым оптическим входом блока управляемых временных задержек, второй оптический вход которого через формирователь плоскопараллельного светового потока соединен с

входом запуска сумматора, оптический выход блока управляемых временных задержек соединен с оптическим входом светоделителя, первый и второй выходы ко- . торого соединены с оптическими входами

первого и второго оптоэлектронных затворов соответственно, оптические выходы которых соединены с оптическими входами соответственно первого и второго D-тригге- ров картинного типа, оптический выход первого D-триггера соединен с первым оптическим выходом сумматора, оптический выход второго D-триггера соединен с оптическим входом D-защелки картинного типа, оптический выход которой соединен с

вторым оптическим выходом сумматора и посредством группы отражателей с третьим оптическим входом сумматора, прямой выход формирователя синхроимпульсов соединен с первыми синхроаходами первого и

второго D-триггеров картинного типа, вторые синхровходы которых соединены с син- хровходом D-защелки картинного типа и инверсным выходом формирователя синхроимпульсов, синхровход которого соеди-

нен с синхровходом сумматора.