Оптоэлектронный десятичный сумматор Советский патент 1981 года по МПК G06F7/56 

(54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДЕСЯТИЧНЫЙ СУММАТОР

приемник, модулятор, формирователь импульса переноса, элемент задержки и оптоэлектронный квантующий модуль, оптический вход которого связан со светоизлучателем7 а оптический выходс фотоприемником, соответственно первый электрический вход подключен к выходу модулятора, второй - к общей шине питания, выход фотоприемника подключен через формирователь к элемен- , ту задержки, а вход модулятора - к оптическому выходу светоэлемента 4.

Особенностью указанного сумматора является использование в нем оптоэлектронного квантующего модуля, состоящего из совокупности регенеративных оптоэлектронных элементов, основная функция которых - квантование времени со строго определенным шагом СОптоэлектронный квантующий модуль выполнен в виде линейки последовательно установленных и оптически связанных регенеративных элементов-оптронов число которых определяет количество устойчивых состояний модуля. В связи с тем, что модуль состоит из бистабильнЕлх оптоэлектронных элементов с S-образной характеристикой, в него можно записывать и хранить информацию с одновременной индикацией .по позиционному принципу. Это позволяет после прекращения действия сигналов соответствующих цифрам последнего операнда и окончания переходных процессов в целях .сквозных переносов фиксировать результат суммирования. Для записи единицы информации используется минимальный дискрет в виде времени срабатывания С оптоэлектронного элемента.

Недостатком этого сумматора является то, что время выполнения операции сложения растет пропорционально числу разрядов слагаемых (с добавлением разряда время увеличивается на величину 9 Г, где Т .- время представления единицы ) , так как отсутствуют цепи сквозного переноса.

Кроме того, время задержки единиц переноса в каждом разряде должно быть не менее 8 С , так как в противном случае возможно наложение единиц перенрса с поступающим на вход операндом, что приведет к потере информации. Также велика вероятность возникновения ложных переносов в старшие каскады, так как фотоприемник не управляется модулятором и может пропустить сигнал переноса, восприняв оптическую информацию с выхода оптоэлектронного квантующего модуля при фактическом отсутствии единицы переноса.

Цель изобретения - повьшение быстродействия и надежности оптоэлектронного десятичного сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный десятичный сумматор, содержащий блок ввода слагаемых, выход которого подключен к соответствующим входам разрядных ячеек, каждая из которых содержит светоизлучатель, модулятор, фотопреобразователь, формирователь импульса переноса элемент задержки и оптоэлектронный квантующий модуль, выполненный в виде последовательно установленных и оптически связанных регенеративных оптронов, оптический вход оптоэлектронного квантующего модуля связан с первым выходом светоизлучателя, оптический выход перенос - с первым входом фотопреобразователя, первый электрический вход оптоэлектронного квантующего модуля подключен к выходу модулятора и второму входу преобразователя, второй электрический входк общей шине питания сумматора, выход фотопреобразователя подключен через формирователь иглпульса переноса к входу элемента задержки, а вход модулятора связан со вторым выходом светоизлучателя, в каждую его разрядную ячейку введены два элемента И, три элемента ИЛИ и элемент НЕ, npji4eM выход первого элемента ИЛИ подключен к первым входам первого и второго элементов. И, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами разрядной ячейки, второй вход первого элемента И непосредственно, а второй вход второго элемента И че-. рез элемент НЕ соединены с суммирующим входом разрядной ячейки, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом элемента задержки, второй вход первого элемента ИЛИ, соединенный с первым входом второго элемента ИЛИ, является первым входом разрядной ячейки и подключен соответственно к первому входу предьлдущёй разрядной ячейки, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с щиной установки нуля сумматора, третий вход подключен к выходу фотопреобразователя, а выход второго элемента ИЛИ подключен к третьему электрическому входу оптоэлектронного квантующего модуля, выход старшего разряда которого, являясь суммирующим выходом разрядной ячейки, соединен с соответствующим входом предыдущей разрядной ячейки, первый вход третьего элемента ИЛИ соединен с входом ввода слагаемых разрядной ячейки, а второй вход третьего элемента ИЛИ является вторьвд входом разрядной я.чейки и соединен со вторым выходом предыдущей разрядной ячейки, а выход соединен с входом светоизлучателя.

На чертеже представлена функциональная схема оптоэлектронного десятичного сумматора.

Сумматор содержит разрядные ячей.ки 1-3, оптоэлектронный квантующий модуль 4, светоизлучатель 5, модулятор 6, оптический выход перенос 7 . оптоэлектронного квантующего модуля 4, фотопреобразователь 8, первый 9, второй 10 и третий 11 электрические входы мрдуля 4, формирователь 12импульсов переноса, элемент 13 задержк первый элемент 14 ИЛИ, первый 15 и второй 16 элементы И, выход 17 старшего разряда (цифры 9) оптоэлектро ного модуля 4, элемент 18 НЕ, шина 19 установки нуля сумматора, второй элемент 20 ИЛИ, общая шина 21 питания сумматора, блок 22 ввода слагаемых и третий элемент 23 ИЛИ. Устройство работает следующим образом. Рабочий цикл предлагаемого включает три такта. В течение первого такта на вход подается первое слагаемое. Сигнал с блока 22 поступает через третий элемент 23 ИЛИ на светоизлучатель 5, ко торый возбуждается и действует на мо дуль 4 и модулятор 6, который в свою очередь вырабатывает напряжение згики гания и передает его на вход 9.модуля 4 на фотопреобразователь 8. Количество возбужденных за это время опт электронныг элементов модуля 4 будет соответствовать аналоговой величине первого слагаемого. Когда прекращает ся подача первого аналогового слагае мого, светоизлучатель 5 гаснет, напряжение зажигания уменьшается модулятором 6 до величины напряжения фик сации, которого достаточно для поддержания уровня выходных световых потоков на элементах модуля 4. В течение второго такта на вход подается второе слагаемое.При этом аналогично возбуждаются остальные элементы модуля 4. При наличии оптического сигнала на выходе 17 модуля 4, что соответствует тому, что разрядная линейка переполнена, электрический сигнал появляется на выходе фотопреобраэователя только при одновременном поступлении с модулятора об сигнала напряжения Зс1жигания, что соответствует поступлению информации на вход модуля 4. Выходной электрический сигнал с фотопреобразователя 8 поступает через второй элемент 20 ИЛИ на вход 11 модуля 4, обнуляя все элементы модуля 4, и одновременно поступает на вход формирователя 12 для формирования импульса длительностью С , соответствующего единице переноса. В течение третьего такта производится перемещение единиц переноса в старший разряд. Если в млгудаей раз рядной ячейке 2 возникает единица переноса, то сигнал поступает на эле мент 13 задержки длительности 8 , затем на второй вход первого элемента 14 ИЛИ, с выхода которого сигнал поступает на входы элементов 15 и 16 И. Если при суммировании в младшей ячейке 1 образовался сигнгш переноса а в старшей ячейке 2 появился сигнал на выходе 17 модуля 4, тосрабатывает первый элемент 15 И и передает импульс переноса в следующую, более старшую ячейку 3 на вход первого элемента 14 ИЛИ и через второй элемент 20 ИЛИ обнуллеФ ячейку 3. Если при суммировании в младшей разрядной ячейке, например ячейке 1, образовался сигнал переноса, а выход 17 цифры 9 модуля 4 старшей разрядной ячейки 2 не возбужден, тег при появлении разрешающего сигнала на выходе элемента 18 НЕ, импульс переносу поступает череэ третий элемент 23 ИЛИ на светоизлучатель 5 старшей разрядной ячейки 2, что. создает условие для возбуяздения соответствующего выхода модуля 4 разрядной ячейки 2. Преимуществами предлагаемого оптоэлектронного десятичного сумматора по сравнению с известными является то, что сигнал единицы переноса поступает непосредственно лишь Ъ тот старший разряд,который еще не заполнен, время суммирования незначительно зависит от числа разрядов слагаемых, увеличиваясь с добавлением каждого разряда на величину Г . Например, сложение числа 9999 с 1 выполняется за время T 9r+8C+4tr 2lT, которое в этом случае более чем в два раза меньше времени выполнения.операции сложения в известном устройстве. Здесь слагаемо/е 41 - время задержки на элементах сквозного переноса. Так как задержка единиц переноса укладывается во время, при котором выполняется любой цикл сложения двух операндов (максимальное время сложения двух операндов без переносов равно 9 Т) , исключена возможность искажения результатов суммирования при совпадении во времени единицы переноса и единицы второго слагаемого. Формула изобретения Оптоэлектронный десятичный сумматбр, содержащий блок ввода слагаемых, выход которого подключен к соответствующим входам разрядных ячеек, кашсдая из которых содержит светоизлучатель, модулятор, фотопреобразователь, формирователь импульса переноса, элемент задержки и оптоэлектронный квантующий модуль, выполненный в виде ли нейки последовательно установленных и оптически связанных регенеративных оптронов, оптический вход оптоэлектронного квантующего модуля связан с первым выходом светоизлучателя, оптический выход перенос - с первым входом фотопреобразователя, первый электрический вход оптоэлектронного квантующего модуля подключен к выходу модулятора и второму входу фотопреобразователя, второй электрический вход - к общей шине питания сумматора, выход фотопреобразователя подклю