Оптико-электронное множительное устройство Советский патент 1978 года по МПК G06F7/56 

1

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в арифметических устройствах (АУ) цифровых вычислительных мап1ин, а также в автоматических устройствах, оперирующих произведениями входных величин.

Известны оптико-электронные множительные устройства.

Одно из известных зстройств 1 содержит электронно-лучевую трубку, световоды, фотоэлектронные усилители, соединенные с входами сумматора параллельного действия.

Недостатками такого устройства являются сложность и громоздкость устройства, обусловленные наличием в схеме электронно-лучевой трубки.

Наиболее близкое по технической сущности к изобретению оптико-электронное множительное устройство 2 содержит матрицу диафрагм, источник постоянного тока, генератор треугольных имнульсов, одним выходом соединенный с первой группой входов сумматора параллельного действия, трехслойные сканисторы, в каждом из которых расположенные параллельно слои делителя напряжения, базовый и фоточувствительный выполнены с чередующейся нроводимостыо. Сканисторы установлены вдоль соответствующих диагоналей матрицы диафрагм и обращены к ним фоточувствительным слоем, причем источник постоянного тока связан с другим выходом генератора треугольных импульсов, а выводы фоточувствительных слоев каждого сканистора соединены соответственно с второй группой входов сумматора параллельного действия.

Недостаток данного устройства в том, что хотя он и имеет сумматор параллельного действия, возможность последнего используется не нолностью, так как в каждый момент времени осуществляется суммирование только в каком-либо одном разряде сумлтатора. Из-за этого обстоятельства нельзя применять параллельный сумматор со сквозным переносом, позволяющий существенно сократить время суммирования и тем самым ускорить операцию умножения.

Цель изобретения - повышение быстродействия оптико-электронного множительного уст. ройства.

Это достигается тем, что в оптико-электронном множительном устройстве слои делителей напряжения сканисторов одними выводами соединены с ноложительным выводом источника постоянного тока, а другими выводами- с отрицательиым выводом источника постоянного тока.

На чертеже представлена принципиальная схема оптико-электронного множительного устройства.

Устройство содержит матрицу 1 диафрагм, трехслойные сканисторы 2 с фоточувствительным слоем 3, слоем 4 делителя напряжения и расположенным между ними базовым слоем, источник 5 постоянного тока, генератор 6 треугольных импульсов, сумматор 7 параллельного действия со сквозным переносом, выполненный на триггерах 8 и входных дифференцирующих элементах 9, первые 10 и вторые 11 входы которых являются входами сумматора 7, причем входы 12 триггеров 8 связаны с выходами соответствующих дифференцирующих элементов 9.

Основу устройства составляет матрица 1 диафрагм и система сканисторов 2. Каждый сканистор установлен вдоль соответствующей диагонали матрицы диафрагм, которая представляет собой совокупность светопроницаемых участков в непрозрачной маске, расположением которых можно управлять. В простейuieM случае это могут быть перфокарты, сложенные вместе. Число строк и столбцов матрицы равно числу двоичных разрядов К сомножителей. В приводимом на чертеже примере . Однако число разрядов ничем не ограничено.

Каждый трехслойный сканистор 2 представляет собой полупроводниковую структуру вида р-п-р или п-р-п. В устройстве число сканисторов 2 равно числу диагоналей матрицы 1 диафрагм п может быть выражено через число разрядов сомножителей: N 2K-1, где N - число сканисторов 2.

Работает устройство след тощим образом.

Система скаписторов 2 освещается через матрицу 1 диафрагм, а генератор б треугольных импульсов воздействует одповременно на все сканисторы одиночным имиульсом. В результате на выходе дифференцирзющих элементов 9 появляется временная последовательность имиульсов, повторяющая пространственную последовательность открытых диафрагм вдоль соответствующих диагоналей матрицы 1 диафрагм.

Полученный видеосигнал от одного сканистора 2 содержит такое количество импульсов, которое равно количеству освещенных участков, расположенных вдоль фоточувствительного слоя 3 данного сканистора. Аналогичные серии импульсов вырабатываются остальными сканисторами и через соответствующие входные дифференцирующие элементы 9 нодаются параллельно на входы всех триггеров 8 сумматора 7 параллельного действия со сквозным переносом, в котором формируется результат умножения.

Так как умножение осуществляется путем повторных сложений, то в рассматриваемом случае сначала проводится сложение двоичного числа, выражаемого элементами матрицы 1, расположенными в виде наибольшей Г-образной фигуры 13 (отмечено пунктиром на чертеже). Затем вводится в сумматор число, выражаемое элементами следующей по величиие Г-образиой фигуры 14, и, пакоиец, число.

соответствующее последней фигуре 15. Таким образом, происходит столько актов сложения, сколько имеется Г-образпых фигур в матрице 1, т. е. /С сложений.

Эффективность устройства определяется следующими расчетами.

При иоследовательном сложении время-сложения равно

T,, N(i, + t,)2f,N, (1)

где Л - число разрядов сумматора 7, равцое числу скаппсторов 2, т. е. N 2K-1; tc - время сложения; tn - время переноса единицы в старщий разряд.

Если учесть, что число слагаемых равно числу элементов матрицы 1 диафрагм (/С), то имеем

n 2f,(2K-l)K.(2)

Теперь рассмотрим сложение со сквозным переносом. Здесь время сложения

J с II с 4 Ь ,(3)

где /ПС - время сквозного переноса. В нащем же случае

Ге,с 24/С.(4)

Сравним время сложения со сквозным переносом (4) с временем последовательного сложения (2):

2t,()K -(2/Г-1). (5)

Из выражения (5) видно, что чем больще значение К, тем эффективнее применение сложения со сквозным переносом. Так, если умножаются сорокоразрядпые числа, то сложение со сквозным переносом происходит в

3200 раз быстрее, чем при последовательном сложении.

Формула изобретения

Оптико-электронное множительное устройство, содержащее матрицу диафрагм, источник постоянного тока, генератор треугольных импульсов, одпим выходом соедипеииый с первой группой входов сумматора параллельного действия, трехслойные сканисторы, в каждом

из которых расположенные параллельно слои делителя напряжения, базовый и фоточувствительпый выполнены с чередующейся проводимостью, сканисторы установлены вдоль соответствующих диагоналей матрицы диафрагм

и обращены к пим фоточувствительным слоем, причем источник постояпного тока связан с другим выходом генератора треугольных импульсов, а выводы фоточувствительных слоев каждого скаппстора соединены соответственпо с второй группой входов сумматора параллельного действия, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в нем слои делителей напряжения скаписторов одними выводами соединены с положительным выводом источника постоянного

тока, а другими выводами - с отрицательным выводом источника постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе

1.АвторскоесвидетельствоСССР № 285350, кл. G 06F 7/38, G 02F 3/00, 1970.

2.АвторскоесвидетельствоСССР № 463969, кл. G 06F 7/56, 1973.