ОПТИЧЕСКИЙ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ СУММАТОР Советский патент 1974 года по МПК G06G9/00 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при создании оптических и оптико:гэлектронных вычислительных устройств.

Известны оптические параллельные сумматоры, содержащие источник светового пучка, на пути которого установлен оптический регистр, выполненный в виде установленных последовательно дефлекторных ячеек с дефлекторами по числу слагаемых, причем вход слагаемого каждого дефлектора ячейки другим входом связан с выходом соответствующей ячейки памяти слагаемого, и световоды.

Предлагаемый сумматор отличается от известных тем, что в нем каждый четный -ц «ныи и нечетный выходы дефлекторной ячейки младшего разряда соединены световодами с соответствующим г./2ым входом дефлекторной ячейки старшего разряда, а четные (нечетные) выходы каждой дефлекторной ячейки связаны дополнительными световодами, соединенными выходными торцами с соответствующим выходом сумматора.

Это позволяет увеличить быстродействие и помехозащищенность сумматора.

Схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит источник 4. светового пучка, оптический регистр 2, выполненный на последовательно установленных дефлекторных ячейках 3, 4 и 5, число дефлекторов 6-1-1 в каждой из которых равно числу ячеек памяти слагаемых 12, -аЗ, и световодах 14-17. Устройство работает следую щим образом. Дефлектор 6 ячейки 3 младшего двоичного разряда оптичес кого регистра 2 энергетически соединен с ячейкой памяти 12 младшего двоичного разряда c5iaгаемого а. Дефлектор 7 ячейки 3 соединен с ячейкой памяти -13 младшего разряда слагаемого Ь . Аналогично дефлекторы ячеек 4 и 5 старших разрядов сумматора соединены с другими ячейками памяти слагаемых а,/-, старших разрядов таких же значений. Луч света в дефлекторных яче ках 3-5 сумглатора может занимать одно из положений, отмеченных уровнями 1, П, Ш и 1У, Уровню ис ходного положения луча света при своен номер I. На чертеже схема оптического сумматора изображена до третьего разряда. Номера уровней I. II, Ш и 1У дефлекторнои ячейки 3 называются уровнями младшего ра зряда5 а номера уровней I, II,. Ш, 1У дефлекторнои ячейки 4 - уровнями старшего разряда по отношеншо к уров ням дефлекторнои ячейки 3, В сво очередь уровни дефлекторнои ячей ки 4 являются уровнями младшего разряда по отношению к уровням дефлекторнои ячейки 5. Каждый вы ход дефлекторнои ячейки младшего разряда соединен со входами дефлекторнои ячейки следующего стар шего разряда световодами в соответствии с fn , I-C-I) , St IL - 4 где т - номер уровня младшего разряда. п - номер соединяемого уров ня старшего разряда. соединений, определяемых формулой (1), все четные входы каждой дефлекторнои ячейки 3, 4, 5 сурлгдатора имеют дополнительные озетоБоды, сведен1ше в световые жгуты 15 --16 и -17, от,п,ельные дж каадои дефлекторнои ячейки. Световодные жгуты являются выходаьш сумivHTOpa и оптически связаны с ячейкаш пагляти соответствующих разрядов регистра суммы с, явля1ощегося самостоятельным устройством. При энергетическом воздействии на дефлекторы 6-II луч света изменяет номер уровня. Последний делается на единицу больше. В этом случае дефлекторы 6-11 становятся возбужденными. Возбужденное состояние дефлекторов 6-II соответствует единице , записанной в ячейки памяти слагаемого 2, -13. Если в ячейке памяти 2 записан О, свет не изменяет своего положения в дефлекторе 6 и на входе дефлектора 7 занимает уровень I. Если в ячейке памяти 12 записана единица, то дефлектор 6 окажется возбу эденным, луч займет уровень П . С этого уровня он входит и в дефлектор 7. Таким же образом действуют все другие дефлекторы 8-11 сумглатора. На выходе дефлекторнои ячейки 3 сумматора луч света заншуиет уровень, номер которого определяется совместным состоянием дефлекторов 6 и 7. Так, например, на чертеже жирной линией показан путь света в дефлекторнои ячейке 3 для случая, если в ячейке памяти -12, -13 записаны единицы, т.е. когда дефлекторы 6 и 7 возбуждены. В результате на выходе дарлекторнои ячейки 3 сумматора луч света займет уровень Ш. Уровень П соответствует наличию единицы только в одной из ячеек памяти 12,13, а уровень I - отсутствию единиц в этих ячейках памяти. При двух слагаемых луч света может занимать не больше четырех уровней. Если в ячейку памяти регистра сумм С записывается единица при наличии света в световодном жгуте 15, то этот процесс будет происходить кавдый раз, когда луч света будет занимать четный уровень на выходе дефлекторнои ячейки 3 сумматора. О шобого из уровней дефлектор ной ячейки 3 суглматора света подается по световодам, на следующую дефлекторную ячейку 4, где происходит процессы, аыалогичные описанным. Таким образом луч света распространяется от дефлекторных ячеек глладшего разряда сушлатора к дефлекторным ячейкам старших разрядов и, ответвляясь через световые жгуты 15, 16, -17 записывает oyMwjy в ячейки памяти С. В качестве примера на чертеж жирной линией показан ход луча в дефлекторных ячейках сумматора, если (кмадший разряд слева), с 100. Из чертежа видно, что сумма в этом случае . Действительно, в дефлекторах 6 и 7 происходит отклонение света, в результате чего луч на выходе дефлекторной ячейки 3 занимает уровень Ш. Световод переводит световой поток на уровень П и подает его на дефлектор 8. В возбужденном дефлекторе 8 луч света переходит с уровня П на уровень Ш. В дефлекторе 9 не про исходит изменения уровня. Поэтои на выходе дефлекторной ячейки 4 луч занимает тот же уровень Ш. Переходя на уровень Шпо световоду, луч направляется в дефлекторы 10 и di, где не испытывает смещения. Таким образом, только на выходе дефлекторной ячейки 5 луч света занимает четный уровень II, и, следовательно происходит запись единственной единицы. Эта запись осуществляется световым жгутом 17 в ячейку самого старшего разряда регистра суммы С. Для сложения многоразрядных чисел необходимо увеличить число дефлекторных ячеек 3-5 так, чтобы оно стало равным числу разрядов наибольшего по величине слагаемого. В схеме такого сумматора появятся дефлекторные ячейки, следуюш,ие за ячейкой 5. Схема сушлатора и выражение (-1) сохранятся и для числа слагаемых р, где р/-,- 2. В этом случае число дефлекторов в дефлекторной ячейке 3-5 су /атора и число светопроводников в световодаых жгутах должно Оыть равно р, а число возможных уровней равно р, т.е. это число всегда четно. Результат сукширования остается тем же, если возбужденному состоянию приписать не О, а Ч В этом случае световодные жгуты отводятся от нечетных выходов. Ввиду того, что оптический сум1 чатор является сумматором параллельного действия, все дефлекторы 6-II сумматора возбуждаются одновременно. Поэтому время выполнения операции сложения оказывается равным времени возбуждения одного отдельно взятого дефлектора и не зависит от числа дефлекторов. ПРЕД1/1ЕТ ИЗОБРЕТЕНА Оптический параллельный сумматор, содерйсаший источник светового пучка, на пути которого установлен оптический регистр, выполненный в виде установленных последовательно дефлекторных ячеек с дефлекторами по числу сла1-аемых, причем вход слагаемого каждого дефлектора ячейки связан с выходом соответствующей ячейки памяти слагаемого, и световоды, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и помехозащищенности сум1 латора, в нем каддый четный и нечетный выходы де шекторной ячейки шьадщего разряда соединены световодами с соответствующим 2/-/2-ым входом дефлекторной ячейки старшего разряда, а четные (нечетные) выходы каждой дефлекторной ячейки связаны дополнительными световодами, соединенным выходными торцами с соответству1011|Им выходом сумматора.

Г