Оптическое запоминающее устройство Советский патент 1982 года по МПК G11C13/04 

(54) ОПТИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Устройство относится к вычислительной технике, и может быть использовано для построения высокопроизводительных оптических вычислительных машин.

Известны голографически и оптические запоминаюсше устройства СП.

Наиболееблизким к предпагаемс му является голографическое запоминающее устройство,содержацее блок управления, блок записи микроголограмм, отклоняющую оптическую систему, опти ски управляемые транспаранты, .фокусирующие блоки .

К недостаткам известного устройства относится отсутствие возможности одновременной записи и считывания информации в объеме задаваемых страниц; отсутствие возмох ности фрагмент ной записи и считывания информации по задаваемым ещресам; задание одного адреса для записи и считывания информации в цикле работы.

Эти недостатки приводят к ограничению функциональных возможностей прототипа..

Целью предлагаемого изобретения является расширение функций устройства за счет обеспечения фрагментарной записи и считывания информации .

а также обеспечение возможности ojifновременной записи и считывания информации .

Поставленная цель достигается тем, что в оптическое запоминающее устройство, содержацее блок памяти операторов, оптически связанный с блоком управления, и блок основной памяти, введены блок формирования адресных

to полей считывания, блок формирования адресных полей записи,ключевой блок записи, ключевой блок считывания. Первый и второй оптические регистры, блок сдвига изображения

15 по вертикали, блок сдвига изображений по горизонталти, блок раздвоения изоброхсения и к.лючевой блок стирания.

При этом блок памяти операторов

20 оптически связан с блоками формирования адресных полей считывания и записи и с блоком управления, который оптически связан с блоками формирования адресных полей записи и

25 считывания, с ключевыми блоками записи и стирания, блоком раздвоения изображения, с первым и вторым оптическими регистрами и с блоками сдвига изображений по вертикали и гори- .

30 зонтали. Первый оптический регистр оптически связан через последователь но расположенные блоки сдвига изображений по горизонтали и вертикали и второй оптический регистр с блоком раздвоения изображения, первый (ВЫХОД которого оптически связан с первым оптическим регистром, а второй - через ключевой блок памяти с блоком основной памяти. Выход блока основной, памяти оптически связан с ключевым блоком считывания, котор й оптически свяэан с блоком формирования адресных полей счйтыванйя, ключе вой блок стирания оптически связан с блоком основной памяти. Блок формирования адреснвгх полей содержит первый и второй оптически управляемые транспаранты, первый и второй оптические клапаны, оптически управляемый транспарант-усилитель первый, второй и третий объективы и светоделитель. Первый оптический управляемый транспарант оптически связан последовательно через первый оптический объектив, первый оптический клапан и светоделитель со вторым транспарантом, который через .вто рой объектив и второй оптический (Клапан оптически связан с первьш транспарантом. Светоделитель через транспарант-усилитель связан оптически с третьим объективом. Блок сдвига изображений содержит блок оптических клапанов сдвига, блок размножения изображений и блок объединения изображений, причем выхо ды блока оптических клапанов оптичес ки связаны с блоком оптического объе динения изображений, а выходы блока оптического размножения изображений оптически связаны с блоком клапанов сдвига. На фиг.1 изображена блок-схема оптического запоминающего устройства; на фиг .2 и 3 - схемы блоков формирования адресных полей считывания и записи; на фиг.4 - схема блока сдвигов изображения; на фиг.5 - схема ровмецанного сдвига изображений; на фиг.б - схема ключевого блока; нэ фиг.7 - схема блока раздвоения изображений; на фиг.8 - расположение матриц в блоке основной памяти; на фиг.9 - расположение оптически управляемых транспарантов в матрице памяти; на фиг.10 - характеристика оптически управляемого транспаранта; на фиг.11 - вид операторных полей. Блок-схема предлагаемого устройх:тва содержит: блок 1 управления, блок 2 памяти операторов/ выполненный в виде постоянного голографического эапоминанедего блока, блок 3 формирования адресных полей считывания, блок 4 формирования адресных полей считывания, ключевой блок 5 записи, ключевой блок 6 iстираний. блок 7 основной памяти, ключевой блок 8 считывания, первый оптический регистр 9, блок 10 сдвига изображений по горизонтали, блок 11 сдвига изображений по вертикали, второй оптический регистр 12, блок 13 раздвоения изображений. , На фиг.1- обоз начены канал Р запуска, канал АС адреса считывания информации, канал А адреса записи информации, входные каналы , S..S передачи изображения, выходные каналы S , S|,....S|передачи изображения. Схема блока формирования адресных, полей считывания (фиг.2) содержит оптически управляемые транспаранты 14. и 15, оптические клапаны 16 и 17, представляющие собой оптически управляемые транспаранты, транспарант усилитель 18, объективы 19-21 и светоделитель-полупрозрачное зеркало 22. Канал Sr, передачи операторов, создаваемый блоком 2 памяти операторов, канал S управлеьия, канал За передачи адресных полей считывания (фиг.2). Схема блока формирования адресных полей записи (фиг.З) содержит оптически управляемые транспаранты 23 и 24, клапаны 25 и 26, транспарантыусилители 27 и 2в, объективы 29-31, светоделители-полупрозрачные зеркала 32 и 33, каналы Sm, S,- связи адресных полей .соответственно записи и стирания. I ..-. Схема блока сдвига изображения (фиг.4) содержит; блок 34-40 клапанов, являюцийся схемой к 1апаков сдвига, блок размножения изображений, содержащий оптически управляемые . транспаранты 41-43, объективы 44, 45 и 47, полупрозрачные гаркала 4855, тлухиегзеркала 56-59, и схему объединёния изображений, содержащую полупрозрачные зеркала 60 и 61, глухие зеркала 62 и 63, оптически управляемый транспарант 64 и объектив 46. На фиг.4 обозначены канал Sfe передачи входного изображения, канал 8в«„ передачи выходного изображения, / Л f .2 f М f . f f управляюЕше клапанами пучки света, управляющий пучок света S для выдачи сигнала сдвига, управляющий пучок света Sf для выдачи сигнала S со сдвигом вниз (влево), управляющий пучок света S для выдачи сигнала со сдвигом вверх (вправо). Блок совмещенного сдвига изображения (фиг.5) содерясит блок.-65 клапанов сдвига, блок 66-68 объединения и блок 69-71 размножения. На фиг.5 обозначены: sj ... .sJ;-K входных изображений, 5|(ц ,j .... -К выходных изображений. Схема ключевого блока (фиг.6) содержит кдапаны 72-75 в виде оптически управляемых транспарантов, глухие зеркала 76-78, полупрозрачные зеркача 79-83. На фиг. б обозначено пучок SQ, адресного поля, причём Sa { Sfn, Sji,,, Sc. I Схема блока раздвоения (фиг.7) содержит клапаны 84-89 , .оптически управляемые транспаранты 90-92, объектибы 93-101, полупрозрачные зеркала 102-104 и глухие зеркала105-107. Схема.расположения матриц памяти (фиг.8) содержит матрицы - 108-110, схема расположения транспарантов в ма.трице (фиг.9) содержит основание матрицы 111, оптически управляекше транспаранты 112. На фиг.10 изображена характеристика транспаранта и обозначены: 1бмк интенсиЕности соответственно входного и выходного световых потоков, 3с. - пороговая интенсивность света, ЛА ,- сигнальная интенсивность света, О, 1 - условные нулевое и единичное состояние. На фиг.11 показаны операторные поля, где 113-118 - поля для формирования вертикальных адресных полрй 119-124 - поля для формирования горизонтальных адресных полей, 125 попе для формирования полного адрес ного поля. Устройство функционирует следующим образом. Оптическое запомгшаюцее устройст во в отличие от прототипа может одновременно записывать аналоговые и цифровые (бинарные) изображения по задаваегым адресным полям и считыва изображения по другим задаваемьш ад ресным полям. При этом адресными по лями могут быть: множество любых за даваемых прямоугольных плоцадей из элементов всего множества матриц па мяти с точностью до одного элемента (бита).В каждой матри1,е памяти возможно хранение информации до 10®бит инфор мации. Запись и считывание информации в предлагаемом устройстве прризводят ся по сигналу запуска, подайаемому на блок 1 {БУ) управления через канал запуска . Одновременно подаются на БУ (l) ад реса считывания и записи в виде дво ичных чисел через каналы связи А, и АЬ.-Также вводятся п изображений через каналы связи ,Sji ... S в пер вый оптический регистр 9. После этого блок 1 управления вы рабатывает последовательность управ ляющих световых импульсов. При этом в блоках 3 и 4 формирования адресных полей считывания и записи во взаимодействии с блоком памяти операторов формируется соответственно адресные поля считывания и записи и в блоках 10 и 11 сдвигов по горизонтали и вертикали во взаиодействии с блоком 13 раздвоения изображений и с перьым и иторым регистрами 9 и 12 осуцествляется сдвиг записываемых изображений соглс сно формируемым адресным полям записи. Для записи ;тих изображений в блоке 7 основной памяти вначале с помоцью кльзчевого блока 6 стирания очицаются те участки памяти в блоке 7, которые определены адресными полями записи. Затем с помощью ключевого блока 5 записи производится запись подготовленных сдвигами изображений согласно сформированным.адресным полям записи в блоке 7 основной памяти. Считывание изобрахкений из блока 7 основной памяти и выдача их через каналы связи S,S|....S осуществляется ключeвы t блоком 8 считывания по сформированным адресным полям считывания, котСрые могут быть совершенно другими по сравнению с адресными по-. лями записи. Формирование адресных полей производится в блоках 3 и 4 следующим образом. В первом такте времени управляющим сигналом S, просвечивается вся поверхность транспаранта 14 (фиг.2) (23 - фиг.З) с уровнем Jg (фиг.10). Одновременно на эту же поверхность проектируется согласно поступивиим значениям адресов одно из операторных полей (фиг.11), поступаемое из блока 2 памяти операторов. Уровень интенсивности света этого операторного поля выбран так, что он равен Ос. (фиг. 10) . В результате в транспаранте 14 (23) записывается проецированное операторное поле. Это поле через объектив 20-30, клапан 17 (26) проецируется на поверхность другого транспаранта 15 (24), так как на клапан 17 (26) подается управляющий сигнал. Одновременно на поверхность транспаранта 15 (24) проецируется другое операторное поле. В результате этого в этом транспаранте 15 (24) запи&ывается поле R, являющееся пересечением поля , , считываемого с транспаранта 14 (23), с операторным полем поступаемь1М с блока 2 памяти операторов, т.е. Ц R, С Rt-1 Затем для очищения транспаранта 14 (23) прекращается проецирование светОвых потоков на поверхность этого транспаранта. После этого, одновременно прекращая подачу управляющего сигнала на Ошапан 17 (26), и начиная подачу управляющего сигнала на клапан 6(25) и операторного поля Нц на транспарант 14 (23), формируется и эаписывается новое-поле ( виде: Rt,, П St. В дальнейшем цикл повторяется п раз, в результате окончательно форми руется адресное поле которое уси ливается транспарантом 18 (27,28), и выдается через объектив 21 (31). Сдв1) изображений производится по тому же адресу, по которому формируется адресное поле записи. Процесс сдвига изображения можно рассмотреть в схеме блока сдвига изо бражения (фиг.4). Возмс«ЕИы в каждом i-ом такте три случая: 1)сдвиг изображения вверх на величи ну 2 , где - число строк, i 1,2,...,п-1. 2)Отсутствует сдвиг, т.е. 2, 3)Сдвиг изображения вниз на величину первого случая используются клапаны 34-36, установлеиные под раз ными углами на величину 2, ири этом размноженный входной сигнал Збх схемой, содержащей элементы 41, 44, 48 49, 50, 51, 56, 57, проходит только через единственный клапан, на кото1Н:1й поступает управляющий сигнал сог ласио значению заданного адреса. В результате на поверхность транспаранта 64 проецируется сигнал 5бх со сдвигом на величину . Этот сигнал, .усйлеиный.транспарантом 64, выщается через схему элементами 4 6, 60, 61, 62, 63. Для второго и третьего случаев сдвиги производятся аналогично. С целью сокращения объема оборудования клапанами 34, 35,...40 используются для одновременного сдвига множества изображений по схеме (фиг.5). Применение предлагаемого устройства в вычислительном комплексе увеличивает производительность ие менее чем иа 1,5 порядка по сравнению с 5уь|ествую14ими вычислительными KOMt плексами и увеличивает их функциональные возможности. Формула изобретения 1. Оптическое запоминаквдее устрой ство, содержащее блок памяти ояерато ров, оптически связанный с блоком управления, блок основной памяти, о тличающеес я тем, что, с целью увеличения функциональных во можностей устройства за счет обеспечения Фраг ентарной записи и считывания инфо|рмаций и одновременно записи и считывания информации, в устройство введены блок формирования ад ресиых полей считывания, блок формирования адресных полей записи, клвдчевой блок записи, ключевой блок счи ,тывания, первый и второй оптические регистры, блок сдвига изоЬражения по вертикали, блок сдвига изображений по горизонтали, блок раздвоения изображения и ключевой бло стирания, причем блок памяти операторов оптически связан с блоками формирования адресных полей записи и с 1итывания и с блоком управления, которыйоптически связан с блоками формирования адресных полей записи и считывания, с ключевыми блоками записи и стирания, блоком раздвоения изобргшения, с первым и вторым оптическими регистрами и с блоками сдвига изображения по вертикали и горизонтали, первый оптический регистр оптически связан через последовательно расположенные блоки сдвига изобрахсвиия по вертикали и горизонтали и второй оптический регистр с блоком раздвоения изображения, первый выход которого оптически -связан с первым оптическим регистром, а второй - через ключевой блок записи с блоком основной памяти, выход которого оптически связан с ключевым блоком считывания, оптически связанным с блоком формирования адресных полей считывания, к пoчeвoй блок стирани.я оптически связан с блоком основной памяти. 2.Устройство ПОП.1, ОТЛИчаюмееся тем, что блок формирования адресных полей содержит первый и второй оптически уп1 авляемые тракспаранты, первый и второй оптические клапаны, оптически управляемый транспарант-усилитель, первый, второй и третий объективы и светоделитель, причем первый оптически управляемый транспарант оптически связан через первый объектив, первый оптический клапан и светоделитель со вторым оптически управляемым транспарантом, который через второй объектив иJвторой оптический клапан оптически связан . с nepBMvi оптическим управля мым транспарантом, светоделитель через транспарант-усилитель оптически связан с третьим объективом. 3.Устройство по п.1, отличаю ц е е с я тем, что блок сдвига изобргикений содержит блок оптических клапанов сдвига, блок размножения изображений и блок объединения изображений, причем выходы блока оптических клапанов оптически связаны с блоком объединения изображений, выходь1 блока размножения изображений опт тически связаны с блоком клапанов сдвига. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент OilA 3453067, кл. 304-173, опублик. 1976. 2.Авторское свидетельство СССР 641807, кл. G 11 С 11/42, опублик. 1978.

«-

-Ч

fi

KL

я

Kff/iOKyS

1S1

nJ

ff2

X

111

J

j.9

.1ff

f13

iiS

ffV

119

117

116

118

y/xX/X7

/Z5

f2

125

4iut.li