Оптоэлектронное устройство для вычисления логических функций многих переменных Советский патент 1980 года по МПК G06F7/56 

I;

Изобретение относится к области вы-;числительной техники и может быть использовано для создания обучающихся кибернетических систем.Известны оптоэлектронные устройства для вычисления двоичных логических функций. Одно из известных устройств содер жит лазерный источник света и элемент переменной прозрачности 11 . Коэффициент прозрачности этого, элемента изменяется, когда на него поступают одновременно лазерный луч и луч света, частота которого превышает заданную. При этом прозрачность изменяется именно по отношению к лазерному лучу. В устройстве имеется также кристалл, который под воздействием лазерного луча генерирует свет более высокой частоты. Входным сигналом устройства является световой сигнал, частота которого равна частоте света, испускаемого кристаллом.

Другим известным устройством является вычислитель, основу для которого составляет эффект оптической поляризации. Информация вводится и регистрируется на транспарантах в виде небольших поляризованных или неполяризованных элементов поверхности. Поляризованные элементы делятся на две группы в зависимости от направления поляризации. Конфигурация, поляризованных или неполяри- зованных областей может изменяться по заданной программе, образуя тем самым запоминающийблок устройства. Для вычислений используется как поляризованный, так и неполяризованный свет от соответ: ствующих источников. Вычислитель отличается высокой степенью параллелизма в работе и обладает большим быстрюдейст - вием 2 .

Наиболее близким техническим устройством к данному изобретению является оптоэлектронное устройство для вычисления логических функций многих переменных, сбдержащее источник света, выход котс огчэ связан с входом оптического двоичного дефлектора, соединенного управляющими электрическими входами с соответствую- 371Кцими выходами фотопрйёмной матрицы, П -йхбдов которой связата e7jgffiffif§ll pH в сБнамй устройства, и блок выработки упраьляющих команд З , НеДЪсгйтками указанных устройств является невозможность пере ;тройки ЬыTOflHbix onfK4ecKHx связей и невозмож ность Параллельного вычисления несколь кнх логических функций, что снижает их производи епьнрстгь. Цепью зобретения является обёспече - -г« .- .. - - г, j члгай ние перестройки выходат,1Х оптических ,свя зей и повышение быстродействия устройстййл - :nofcra§ eMarife7ffi rfot5 Hfaeter K Snf6ёпей:тронное устр6Йс 1ГШ Ш- спёвяя логических фугасций Hoifc 8йт ёльнЬ содержйт m -строчный накопительный транспарант состояний, m -строчную матраау линейчатых фотоприемников, блок стрбчйых оптических затворов, однорЬдй8 6 света и m -строчЁшТ Ш койитбльвый транспарант связей, Ъыходы ко- торого являются выходами- устройства и связамй с соотбетствующимй входами блока выработки кoifaнд, первая и в1 рая группы выходов Которого оптическйГ сбя зайЬ с упрввляюШими входами соответственно m -строчного накопительного транспарТат-а состояний и m -cTJpokHOTO йакопитепьного транспаранта связей, скгШль нйё взйды которого оптически связаны с истЧ Чяапсом однородного света через бпок |5трочйых сятическйхзатворов, электриче Жй е ы ТШ торого соединены с соответ ствуюшймй выходами гтп-строчной матрицы линейчатых фотоприемни1Сов, подкгаоченнбй пжтричееким входом к управляющей , си1г)вальные входы m-строчной матрицы линейчатых фотоприемников через rf строчный накопител ьны и рансйарйнт состояний соеййнейьт с вьтходомоптического двоичного дефлектора. На чертеже представлена схема опто9лектрошюго устройстве, выпопШМйй согласно данному изобретению, Ци фр1Гми на чертеже обозначены источник 1 света, -- ч v vv-« -Л - - f . .-Jb, -J4;f - - %a-ca v 1 оптический двоичный дефлектор 2, фотоприемная матрица 3, блок 4 выработки управлякладх команд , гг -строчный накопительный транспарант 5 состояний, fn строчкая матрица 6 линейчатых фэт Ш емников, гп-строчный накопительный тран cnajpaHT 7 связей, блок 8 строчных етгтеческих затворов, источник 9 одТйородиого света, оптические входы 10 устроЛ;тва, Твыходной ленточный луч 11 дефлжтора. 6 элементы 12 настройки транспаранта собгЬяшй 5, ffepiaae группа 13 выходов блока 4 выработки управляющих команд, световой решающий луч 14, элементы 15 настройки транспаранта 7 связей, вторая группа 16 выходов блока 4 выработки управляюпшх команд, выходные сигналы 17 транспаранта 7 связей, являющиеся выходами устройства, Устро йство работает следующим обра-; ЗОМ. Дефлектор 2 Управляется электрическймисигналами. Для реализации управления дефлектором 2 предусмотрена фотопрвем нЪя матрица 3, преобразующая оптические входные лучи, поступающие на входы 10 % электрические сигналь. Число входных г лучейравно числу входных перёме)яных Л , Число позиций отклонявмЬ1ю луча, равно 2. Выходной луч 11 дефлектор а 2 имеет форму узкой ленты (или фокуснруетгся i узкую ленту), длина которой равна высоте транспаранта 5 состоягний. Последний представляет собой контйну-:: альную среду, обладающую рёверсив ной оптической памятью. Площадь транспараН- та и его разреизающая способность такобЬ1, что fife нем размешается М строк, в каждой из которых можно размест ть 2 элементов 12 настройки. При включении сигналов настройки в виде световых лучей с выходов 13 управляющего блока 1 (блок 4 выработки команд, который настраивает tpaHcnapaHT состояний, избранные элементы в каждой из строк просветля-; ются (без настроечного света TpaHcnapiaHT 5 непрозрачен). Картина пррсветаенных элементов 12 запоминается. Ширина ленточного луча 11 должна быт 1трййерно рав1аа диаметру эпементй 12. В ycTpoifcTBe предусмотрен другой оптический транспарант - Транспарант 7 связей. ЕГО реализация анапо- гична реализации транспаранта 5. Это континуальная среда, обладающая реверсивной оптич.еской памятью. В ней также гп строк, но число элементов в строке вьгбирается произвольно, исход:я из желаемой степени связности описываемых устройств в большой системе (например, ). Транспарант 7 также настраяваетбя с помощью сигналов настройки в виде световых лучей второй группы 16 вйходов блока выработки команд, KOTOjsje просветляют выбранные элементы в каждой из строк. Транспаранты 5 и 7 связаны между собой следующим образом. Рабочий луч, ПЕшаедший через просветленный элемент транспаранта 5, вкгаочает данную строку матрицы лимейчатых (фото)приемников 6 и увеличивает ее проводимость. Вследствие этого напряжение U передается по электрической цепи и включает одну из сТрок блока 8 оптических затворов. Однородный свеТ от источника 9 проходит через просветленные элементы транспаранта 7 и форм рует выходные оптические лучи 17 устройства. Работа устройства состоит из двух стадий; первая заключается в настройке в течение одного такта транспаранта 5 на параллельное вычисление m заданных логических функций и транспаранта 7 на определенную комбинацию выходящих оптических связей в каждой из m строк; вторая стадия - собственно вычисление, Для этого при включенном источнике 1 света на вход дефлектора 2 подают комбинациювходных лучей 1О (п-разрядное двоичное слово), определяющую .одно из2 положений ленточного луча 11. Бспи это подожени,е пространственно п екрывает просветлешате элементы в одной ил йескопьких строках транспаранта 5, то воэниказот один или несколько выходных решающих лучей 14, что и соответствует вычислению логических функций. Далее решающие лучи 14 с помощью матрицы 6 и оптических затворов 8 используются для управлениянастроеггаым транспаран. том 7 связей. В результате устройство выдает на выходе соответствуюшее Количество выходных йучей 17, и усУройстбо оказывается связанным с д уМ1Ми ус ройствамй. Часть лучей17 идет в качестве входных на другие устройства, часть идет в блок 4 выработки команд и участвует в настройке трансгтарантов как дйнноГо устройства, так и других устройств. Источник 9 однородного света, засвечивающий транспарант 7 связей, должей быть сделан достаточно мощным. Характерной особенностью разработавного оптоэлектронного устройства является возмохшость легкой его перестройки на вычисление др;ггих логических функций и легкой перестройки сложной систеш связей, в результате чего данное устройство оказывается связанным с совершенно иной группой других устройств, и тЬ и другое достигается перестройкой травепарантов 5 и 7, причем все делается одно-. временно за один такт. Для этого запи санную ранее информацию стирают, пере- писывают в блок 4 управляю щих команд, а на транспаранты 5, 7 записывают новую информацию, предопределяющую вычисление 1ювых логических функций и организацию новых связей. Устройство позволяет одновременно вычислять m любых логических функций из полного набора 2 функций и измв нять оптические выходные связи, изменяя тем самым всю .систему взаимных связей в системе, состоящей из -описываемых устройств. С кибернетической точки зрения предлагаемое устройство эквивалентно конечному автомату, имеющему п входов, m выходов и 2 внутренних состояний. Его отличительной особенностью поляется то, что таблица выходов и таблица переходов не задана заранее структурой автомата, а определяется управляющим блоком, т.е. в конечном счете состоянием системьт из многих рассматриваемых устройств. .формула изобретения Оптоэпектронное усгройсТЁй для вы- чиспеййя логических функций многих первMe.Hiibix, содержащее источник света, выход которого связан с входом оптическб го двоичного дефлектора, соединенного управляющими электрическими входами с : соответствующими выходами фотоприемной матрицы, п входов которой связаны с оптическими входами устройства, и блок выработки управляющих команд, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повы шения быстродействия устройтва, око дополнительно содержит m -строчный накопительный транспарант состояний, m-строчную матрицу линейчатых фотоприемников, блрк строчных оптических затворов, источяик однородного света и т-строчный накопительный транспарант связей, выходы которого являются вьгхбдами устройства и связаны с соответствующими вх&дами блока выработки команд, первая и торая группы выходов которого оптически связаны с управляющими входами соответственно m-строчного накопительного транспаранта состояйий и m-строчного накопительного транспаранта связей, сигнальные входы которого оптически связаны с источником Однородного света через лок строчных оптических загворов, электические входы которого соединены с сответствующими выходами т-сгрочной атрицы линейчатых фотоприемииков.