Вычислительная однородная среда Советский патент 1981 года по МПК G06F7/00 

(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ОДНОРОДНАЯ СРЕДА

t

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для построения вычислительных и управляющих устройств на основе в&числительных однородных структур.

Известна вычислительная однородная среда, состоящая из ячеек, выполненных из элементов И и ИЛИ 13 Недостаток ее - невозможность индивидуальной настройки ячеек.

Наиболее близкой к изобретению является вычислительная однородная среда, содержащая вычислительные ячейки, каждая из которых содержит коммутатор, элемент памяти, блок оп-. тических фильтров, блок настройки фильтров, блок детектирования, выходы которого подключены к входам первой группы коммутатора, входы первой груп пы оптических фильтров являются информационными входами среды, входы группы блока оптических фильтров соединены с выходами блока настройки фильтров, входы первой группы которого являются управляющими входами первой группы среды, входы второй группы блока настроки фильтров соединены с входами второй группы коммутатора и являются управляняци

ми входами второй группы среды, первый вход третьей группы блока настройки фильтров соединен с выходом элемента памяти той же ячейки, а остальные входы третьей группы соединены с выходами элементов памяти соседних ячеек, первый выход коммутатора соединен с первьом входом элемента памяти той же ячейки, остальные входы которого соединены с соответствующими выходами коммутаторов соседних ячеек. Кроме того, выходы блока фильтров соединены с входами блока детектирования 2 .

Недостатком такой среды является снижение быстродействия при решении задач с числом команд, большим, чем пропускная способность блока фильтров отдельной ячейки.

Цель изобретения - повышение быстродействия среды.

Цель достигается тем, что каждая ячейка содержит блок памяти команд, входы которого соединены с выходами блока оптических фильтров, а выходы подключены ко входам блока детектирования.

На фиг, 1 показана схема вычислительной ячейки среды; на фиг. 2 - запись команды 10 1011101- 01 в памяти команд (два верхних слоя) и вид корректирующей строки (нижний слой) Схема содержит блок 1 оп:лческих фильтров, блок 2 памяти команд, блок 3 детектирования, блок 4 настройки фильтрив, коммутатор 5 и элемент 6 памяти, входы 7 блока 2 памяти команд, входы 8 блока 3 детектирования входы 9 второй группы коммутатора Ь информационные входы 10 среды. Для того, чтобы построить отруктуру, сложность .ячеек которой не зависит от числа команд, в качестве па мяти 2 команд используется макроскоп чески однородная непрерывная среда, в которой запоминание информации осу ществляется путем создания отдельных дислокаций без реализации в среде какой-либо искусственной структуры из геометрически или механически раз личимых образований. Примером может быть рамять на основе использования центров окраски в щелочно-галоидных кристаллах. В таких кристаллах можно записывать таблицы из нулей и единиц на основе того что при изменение несущей частоты запись происходит на различной глубине кристалла без взаимных помех. . Блок 1 перестраиваемых фильтров может быть пластиной сегнетоэлектрик с напыленными на нее э-лектродами, а блок 3 детектирования - это поперечный фоторезистор. Оптические выходыблока 1 фильтров соединены с оптическими входами 7 фотохромной памяти 2 команд, а ее оптические выходы - с оптическими вхопами 8 блока детектирования. . Фильтр поперек электродов условно делится на две части. В часть памяти, расположенную под первой частью блока 1 фильтров, записываются команды некоторого алгоритма, часть п мяти, расположенная под второй част блока 1, остается прозрачной. Рассмотрим работу ячейки по выпо нению команд, записанных в первой части блока 2, для описанного выше варианта физического представления ее блоков. Пусть алфавитом команд является алфавит 0,1} , длина левой части команды равна К, правой - г, общо,е число команд - п, в одном блоке алгоритма - m(m :п)., и пусть число бл ков & 1- . В этом случае запись алгоритма в блок 2 представляет тре мерную матрицу, содержащую 2 слоев Запись одного блока алгоритма занимает два слоя: j-й-и j+1-й, j 1,3 5,...,28-1. Команда записывается в память 2 целиком: и левая и правая части. Запись каждой команды блока занимает две одноименных строки из смежных слоев. Строка - зто совокуп ность из г+К прямоугольных участков В одном и том же слое строки отделе ны друг ст друга зонами затемнения. В верхнюю (j-ю) строку вписываются нули команды: прямоугольники, соответствующие единицам, затемнены, в нижнюю {i+1-ю) - единицы: прямоуголь, НИКИ, соответствующие нулям, з.атемнены (см. фиг. 2).Строки расположены перпендикулярно проекциям электродов блока 1 перестраиваемых фильтров на поверхность памяти i команд. Пер-. вая часть блока 1 фильтров каждой ячейки структуры по входам 10 равномерно освещена световым потоком, содержащим частоты Л + WQ, , , Ci), + tt),i g+tt;,g+ ш. Считывание команд некоторого i-го блока алгоритма (1 i f), нули которых вписаны в j-й() слой фотохромной памяти 2 команд, а единицы - в j+1-й слой, производится на двух частотах ,+ во ),. Ячейка осуществляет выбор, команды из совокупности команд, записанной в память 2, и ее выполнение за такта. 2 - это число возможных вариантов правых частей команды, подаваемых последовательно на ячейку по входам 9 и, следовательно, число тактов выбора команды из памяти 2. Единица в выражении 2 появляется потому, ЧТОпосле каждого такта выбора команды имеет место такт записи символов правой части команды в соответствующие ячейки-соседи. Целесообразно использовать команды с малой длиной (1; 2,3) правой части. Это не является ограничением, потому что каждая команда с большей длиной правой части легко и регулярно сводима к нескольким командам с заданной (меньшей) длиной правой части и несколько большими длинами левых частей. Пусть для определенности ячейки объединены в такую структуру, что каждая ячейка получает информацию от восьми (кроме себя) соседей и пишет информацию в .себя и еще одну ячейку, т.е. . В память команд в какую-то пару слоев, например третью, записана команда 10 1011101- 01 (OL) и пусть в некотором такте 5(,3, 5,7) cигндJ Ш от элементов памяти 6 собственно ячейки и ее соседей, а такжесигнсшы со входов 9 ячейки, соответствующим образом упорядоченные , образуют вектор (и, U о, U , Ug , и, и, и, UQ, и , Ufl, и). Пусть на информационные входы, блока 4 на-г стройки фильтров поступает сигнал Uj. В блоке 4 вырабатывается вектор напряжений (U-i4-U, . Ua + U., , , Ui+u. UJ+UQ, Uj-fu.,, Ul Jo ) ° компоненты подаются на .настройку одиннадцати пар электродов блока 1 перестраиваемых фильтров. При таких условиях первая пара электродов пропускает сигнал

с частотой (jJ, вторая -fJi,+СВо и т.д., последняя . Эти сигналы по входам 7 поступают на память 2. Сигнал с частотой ),, пройдя через эту память, проектирует по входам 8 на поверхность фоторезистора все единицы команд третьего блока алгоритма, расположенные под первой парой электродов блока 1 (соответствующие участки фоторезистора будут освещены) , сигнал cfl,,+cs)g, пройдя через память 2, проектирует по входам 8 на поверхность фоторезистора все нули команд третьего блока алгоритма, расположенные под второй парой электродов (соответствующие участки фоторезистора будут освещены) и т.д. Это означает, что на поверхности фоторезистора под парой строк, в которой записана команда ()1) , образуется светящаяся полоса, соединяющая оба электрода фоторезистора. Это приводит к иэ менению уровня напряжения в нагрузке фоторезистора и служит сигналом коммутатору осуществить запись информации со входа 9 в соответствующие элементы памяти ячейки и одного ее сосё да. Команда (dL) выполнена.

Для избежания разрывов в световой полосе, соединяющей электроды фоторезистора, в память 2 команд могут записываться на некоторых частотах f5.j корректирующие слои. Сигналы с частотами f также подаются по входам 10 ячейки. Зоны прозрачности корректирующих слоев приходятся как раз на промежутки между электродами блока 1 (стыки соседних прямоугольников строк команд) , а частоты fiL, на которых записаны эти слои, подбираются так, что несущий их сигнал проходит через сегнетоэлектрик между электродами блока 1. Вид строки одного из воз1 ожных корректирующих слоев показан на фиг. 2.

Рассмотренная ячейка может также выполнять команды, поступающие в некотором поле излучения на вторую часть фильтра, но только в отличие от известной, в которой правая часть команды представлялась некоторым законом- модуляции элементов поля излучения, в данном случае каждая строка поля излучения дополнена прямоугольниками, несущими частоты, непосредственно представляющие символы правой части команды.

Варьируя соотношение частей, на которые условно делится фильтр 1,. можно менять соотношение коллективных и индивидуальных функций отдельной ячейки от того, что она выполняе только алгоритмы из своей памяти 2 команд (индивидуальные), до того, что ячейка выполняет только алгоритмы, поступающие извне (коллективные)

Формула изобретения

Вычислительная однородная среда, содержащая вычислительные ячейки, каждая из которых содержит коммутатор, элемент памяти, блок оптических фильтров, блок настройки фильтров, блок детектирования, выходы которого подключены к входам первой группы коммутатора, входы первой группы блока оптических фильтров являются информационными входами среды, входы второй группы-блока оптических фильтров соединены -с выходами блока настройки фильтров, входы первой группы которого являются управляющими входами первой группы среды, входы второй группы блока настройки фильтров соединены с входами второй группы коммутатора и являются управляющими входами второй группы среды, первый вход третьей группы блока настройки фильтров соединен с выходом элемента памяти той же ячейки, а остальные входы третьей группы соединены с выходами элементов памяти соседних ячеек, первый выход коммутатора соединен с первым входом элемента памяти той же ячейки, остальные входы которого соединены с соответствующими выходами коммутаторов соседних ячеек, отличающаяся тем, что, с целью повьпиения быстродействия среды, каждая ячейка содержит блок памяти команд, входы которого соединены с выходами блока оптических фильтров, а выходы подключены ко входам блока детектирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G Об F 7/00, 15.08.77.

1Ы