1
Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах оперативной обработки больших массивов информации .
Известны ассоциативные оптические запоминающие устройства l, содержащие источник излучения, адресный блок, носитель информации, матрицы фотоприемников и точечные источники, освещающие всю или значительную площадь регистрирующей среды, используемые при записи и считывании как полезной информации, так и ассоциативных признаков и признаков опроса. Основным недостатком этих устройств, затрудняющих их практическую реализацию, является необходимость освещения как при записи, так и при считывании больших площадей регистрирующей среды.
Известно оптическое оперативное запоминающее устройство с поликубической структурой 2 , содержащее источник излучения, блок адресации луча, формирующую оптическую систему, расщепитель луча, поликубический мультипликатор изображения, носители информации, фотоприемные матрицы и блок управления.
Недостатками данного устройства являются возможность только адресного режима обработки информации и невысокая информационная емкость
памяти, ограниченная величиной л 6,5-10 единичных знаков.
Цель изобретения - обеспечение возможности работы устройства не только в адресном, но и в ассоциативном
режимах обработки информации и увеличение информационной емкости устройства.
Указанная цель достигается тем, что в известную схему устройства,
содержащую оптически связанные источник излучения, систему адресации луча телескопическую оптическую систему, первый управляемый поликубический мультипликатор изображения, в каждом
оптическом выходе которого размещен расщепитель луча, носители информации и блок управления, введены размещенные на каждом оптическом выходе первого управляемого поликубического
мультипликатора первый коллимирующий объектив, управляемый транспарант, объектив., управляемый светоделитель отображающий блок, создающий на выходе три оптических канала: считывания информации, ассоциативного поиска страницы информации и канал хранения информации. В канЁше считывания информ ции установлены корректирующий объек тив и первая матрица фотоприемников, в канале ассоциативного поиска стран цы информации размещены формирующая оптическая система, отражающий элемент и вторая матрица фотоприемников В канале хранения информации установлен оптический вентиль, второй управляемый поликубический мультипликатор изображения, в каждом оптическом выходе которого установлена согласующая оптическая система,, состоящая из первого и второго объек тивов, и третий управляемый поликубический мультипликатор изображения, в каждом оптическом выходе которого установлена фокусирующая оптическая система с носителем информации. На чертеже приведена оптическая схема устройства. В состав ассоциативно-адресного оптического запоминающего устройства входят: излучатель 1, блок 2 адресации луча, дающие на выходе световые пучки на длинах волн Л зап. считывания Ясг стирания Лог и обеспечивающие как произвольно заданную адресацию световых пучков при записи, считывании и стир нии информации, так и одновременное высвечивание всего адресного растра световых пучков при ассоциативной обработке информации. Излучателями света могут быть, например, лазеры, излучающие диоды, инжекционные лазеры и т.д., а в качестве систем адресации луча могут использоваться, например электрооптические отклоняющие устройства, матрицы излучательных диодов или лазеров, сканлазер и т.д. Телескопическая оптическая система 3 формирует коллимированный оптический пучок, поступающий на вход , первого управляемого поликубическо-о мультипликатора изображения 4,1-Ь,6. На каждом оптическом выходе первого мультипликатора изображения установлен расщепитель луча 6, например, голографический, осуществляющий расщепление лазерного луча на множество лучей, число которых равно числу рабочих ячеек управляемого транспоранта. Коллимирующий объектив 7 формирует коллимированные пучки света, освещающие ячейки управляемого транс паранта 8, который осуществляет тран парантно-временную модуляцию световы пучков в соответствии с кодом, предназначенным для записи информации, или в соответствии с признаком опроса при ассоциативном поиске информации. Отображающий объектив 9 направляет промодулированные лучи света на вход второго управляемого поликубиче кого- мультипликатора 10 изображения. С первого выхода куба 10-1 мультипли катора ID луч через управляемый свет делительный блок 10-9 вводится в кан считывания информации, в котором расположены корректирующий объектив 11 и первая матрица фотоприемников 12, и канал ассоциативного поиска страницы информации, в котором расположены формирующая оптическая система 13-14, отображающий элемент 15 и втоая матрица 16 фотоприемников. Со второго выхода куба 10-1 промодулированные пучки света вводятся в канги хранения информации, в котором расположены оптический вентиль 17 и управляемый мультипликатор 10 изображения, на каждом оптическом выходе которого расположена согласующая оптическая система 18, состоящая из объективов 19 и 20, на выходе которой установлен третий управляемый поликубический мультипликатор 21 изображения. В каждом оптическом выходе мультипликатора 21 изображения установлена фокусирующая оптическая система 22-23 и реверсивный носитель информации 24, например, на основе фотоэлектрических кристаллов (например силиката висмута),на которых хранится информация в виде отдельных страниц микрокадров; например, в парафазном коде. Третий управляемый поликубический мультипликатор 21 изображения совместно с фокусирующей оптикой 22-23 и носителями информации 24 образуют блок хранения информации. Управляемые поликубические мультипликаторы 4, 10, 21 изображения состоят из светоделительных поляризационных кубов (5, 10, 21), пропускающих или отражающих световые пучки в зависимости от ориентации плоскости поляризации, переключателей поляризации света (4, 25,26), которые например, при подаче напряжения поворачивают плоскость поляризации проходящих пучков на 90 , что обеспечивает оптическое обращение и ассоциативный поиск на множество носителей информации (по многим каналам). Блок управления 27 обеспечивает работу устройства в ассоциативном и адресном режимах обработки инЛормации. При адресной обработке информации устройство работает следующим образом: 1. В режиме записи работает излучатель 1 на длине волны Ягап . По команде устройства управления 27 световой пучок блоком адресации устанавливается в положение, соответствующее адресу микрокадра, в который должна записываться информация. На переключатели поляризации 4 (заштрихованы на фиг.1), .поликубический мультипликатор 5 подается код канала, по которому будет работать блок адресации 2. Световой пучок, выходящий из блока адресации 2, формируется телескопической системой 3 и поликубическим мультипликатором 5 направляется на расщепительную систему соответствующего канала. По существу поликубический мультипликатор 5 осуществляет переключение адресной системы с Фдного устройства на другое. Эта система может быть построена на одних светоделительных кубах 5 или работать в таком режиме (например, на электрооптические переключатели поляризации 4 подаются четвертьволновые напряжения), что адресная система будет работать параллельно по всем каналам. На управляемом транспаранте 8 отображается код записываемой информации, поступающий по команде с блока управления 27 из любого внешнего источника информации (например, ЗУ любого типа, процессора и т.д.) .
Расщепитель б луча расщепляет световой луч на множество световых пучков, которые с помощью коллимирующег объекта 7 освещают все ячейки управляемого транспаранта 8 и модулируются им, а затем отображающим объективом 9 и светоделительным кубом 10через оптический вентиль 17 направляется на вход полукубического мультпликатора изображения 10. По команде с блока управления 27 на переключатели поляризации 25 (заштрихованы на фиг. 1) подается код адреса канала, по которому должно работать устройство. Согласно этому коду пучок света направляется на соответствующую оптическую систегду 18.
Поликубический мультипликатор 10 совместно с согласующими оптическими системами 18 образует мультиплицирующую поликубическую систему (мпС). В устройстве может быть несколько МПС. Пройдя МПС, пучок света поступает на вход поликубического мультипликатора 21, который вместе с фокусирующими оптическими системами 22-23 и носителями информации 24, установленными на ее выходах, образует информационную поликубическую систему (мое). Согласующие оптические системы 18 переносят изображение фокальной плоскости обьектива 9 в плоскость расположения фокусирующих систем 22-23 ИПС.
Оптическая система, состоящая из объективов 9, 19-20, 22-23, освещает участок светочувствительного носителя информации 24, соответствующий адресу, заданному адресной системой. Поскольку пучок света промодулирован yпpaвляe tым транспарантом 8, то в плоскости носителя информации 24 проецируется уменьшенное изображение кода, отображенного на транспаранте 8. На носитель информации 24 по команде с устройства управления 27, например, подается напряжение. По завершении записи микрокадра напряжение с носителя информации 26 снимается.
2.В режиме считывания информации излучатель 1 работает на длине волны . Блок управления 27 переводит все рабочие ячейки управляемого транспаранта 8 в режим пропускания света. По команде блока управления 27 пучок света адресной системой (2) устанавливается в положение, соответствующее адресу считываемого микрокадра на носителе информации. На переключатели поляриза0ции 5, МПС и ИПС подается код адреса носителя информации, к которому производится обращение. Освещение , микрокадра выбранного носителя осуществляется той же оптической систе5мой, что и при его записи.
Изображение микрокадра, отраженное от носителя, увеличивается оптической системой 22-23. и объективом 20 и по тому же каналу поликубичес0ких мультипликаторов 21, 10, с помощью оптической системы направля- . ется на светоделительный блок 10-9.
При подаче на переключатель поляризации 25 напряжения блок 10-9 направляет изображение в канеш считы5вания напряжения, в котором оно корректирующим объективом 11 совмещается с матрицей фотоприемников 12 и по команде с блока управления 27 считывается ею.
0
3.В режиме стирания информации излучатель 1 работает на длине волны стир При необходимости стирания какой-либо страницы информации по команде с блока управления 27 все
5 рабочие ячейки управляемого транспаранта 8 переводятся в режим пропускания света. По команде с блока управления 27 выбирается канал поликубических мультипликаторов, соответст0вующий адресу на носителе, в котором должна стираться информация. Оптическая система работает так же,
как и в режиме записи информации,
а на носитель информации 24 подается
сигнал, разрешающий стирание.
5
При стирании слова (блока слов) блок управления 27 переводит в режим пропускания только те ячейки управляемого транспаранта 8, информация в которых должна стираться и
0 перезаписываться, остальные ячейки маскируются.
При ассоциативной обработке информации устройство работает следующим образом.
5
1. В режиме ассоциативного поиска страница информации излучатель 1 работает на длине волны Ярщ, . При этом блок управления 27 высвечивает весь адресный растр световых пучков блока 2 адресации (например, на все ячейки
0 электрооптической отклоняюцей систеглл подаются четвертьволновые напряжения) В ячейках управляемого транспаранта 8, предназначенных для ассоциативных признаков страницы, устЕЮйство управ5
ления 27 отображает обратный код признака опроса, остальные ячейки маскируются. По командам с блока управления 27 производится последовательное переключение каналов полику,бических мультипликаторов и последо(Вательное обраь-дение ко всем носителя информации. Поскольку высвечиваются все положения блока адресации 2, то код признака опроса проецируется на все ассоциативные признаки всех микрокадров каждого носителя. Производится оптическое умножение изображения признака опроса на все ассоциативные признаки страниц информации выбранного носителя.
Изображение растра точечных источников, сформированное в передней фокальной плоскости оптической системы 22-23 выбранного носителя, по сооветствующему каналу информационной поликубической системы направляется с помощью оптического вентиля 17, светоделительного куба 10-1 и светоделительного блока 10-9 в канал ассоциативного поиска страницы. В этом канале объективами 13 и 14, отражающим элементом 15 (например, призмой или зеркалом) изображение растра проецируется на матрицу 16 фотоприемников.
Если один из ассоциативных признаков совпал с признаком опроса, то суммарный сигнал, полученный с соответствующего фотоприемника (группы фотоприемников) матрицы 16, будет равен нулю. Адрес этого фотоприемника (группы фотоприемников) в матрице 16 соответствует адресу микрокадра на носителе, адрес носителя определяется кодом адреса, подаваемым на переключатели поляризации поликубических систем. Устройство переводится в режим адресного считывания по найденому адресу и работает описакным выше способом.
-Стирание информации в устройстве может производиться либо по адресу (при этом устройство работает в адресном режиме описанном выше) либо по признаку (при этом страницы,подлежащая стиранию отыскивается при работе устройства в ассоциативном режиме поиска описанном выше). После этого стирание страницы производися по команде с блока управления 27 обычным способом при котором все ячейки управляемого транспаранта 8 переводятся в режим пропускания.
Устройство по такой схеме содержит большое число поликубических систем, поэтому общая емкость ЗУ может достигать величины Ю т 10 дв. знаков.
В общем случае поликубические мультипликаторы устройства имеют пространственную структуру.
Использование предлагаемого устроства в вычислительной технике позволит осуществить ассоциативный поиск информации по массиву 10 . знаков и в несколько раз увеличить быстродействие и емкость ЗУ. Создание электронного аналога памяти тако емкости не представляется возможным ,из-за сложности и технических трудностей.
Применение данного устройства в вычислительных системах позволит эффективно управлять поиском информации в оперативных ЗУ, осуществлять динамическое распределение памяти аппаратурными средствами ,реализовать ассоциативную виртуальную память и ускорить обмен информации между различными уровнями памяти машин, осуществить аппаратную реализацию транслятора и части операционной системы и др.
Формула изобретения
Оптическое запоминающее устройство с перезаписью информации, содержащее оптически связанные источник излучения, блок адресации луча, телескопическую оптическую систему, первый управляемый поликубический мультипликатор изображения, в каждом оптическом выходе которого размещен расщепитель луча, носители информации, блок управления, выходы которого подключены к источнику излучения, блоку адресации луча, первому управляемому поликубическому мультипликатору изображения и носителя информации, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности работы устройства в ассоциативном режиме обработки информации и увеличения информационной емкости устройства, в него введены установленные на каждом оптическом выходе первого управляемого поликубического мультипликатора изображения оптически связанные коллимирующий объектив, управляе1иый транспарант, отображающий объектив, управляемый светоделительный блок, в первом оптическом выходе которого устанолены рптически связанные корректирующий объектив и первая матрица фотоприемников, во втором-оптическом выходе которого размещены оптически связанные формирующая оптическая система, отражающий элемент и вторая матрица фотоприемников, в третьем оптическом выходе установлены оптически связанные невзаимный оптический вентиль, второй управляемый поликубический мультипликатор изображения, в каждом оптическом выходе которого размещен согласующая оптическая система, состоящая из первого и второго объективов, и третий управляемый поликубический мультипликатор
