Оптический ассоциативный коррелятор для запоминающего устройства

 

Изобретение относится к области вычислительной техники. Оптический ассоциативный коррелятор (OAK) решает задачу сложного ассоциативного поиска информации по многим признакам опроса оптическими методами в запоминающих устройствах различного типа. OAK -.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 11 С 11/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4169731/24-24 (22) 08.01.87 (46) 15.08.88. Бюл. N 30 (72) А.А.Вербовецкий (53) 681.327.66(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1181435„ кл. G 11 С 11/42, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1364090, кл. G 11 С 11/42, 1986.

„„Я0„„1417037 А1 (54) ОПТИЧЕСКЖ1 АССОЦИАТИВНЬЙ КОРРЕЛЯТОР ДЛЯ ЗАПОГИНАВМЦЕГО УСТРОЙСТВА (57) Изобретение относится к области вычислительной техники. Оптический ассоциативный коррелятор (ОАК) решает задачу сложного ассоциативного поиска информа ди по многим приэнакам опро са оптическими методами в запоминающих устройствах различного типа. ОАК,141 позволяет расширить функциональные воэможности устройств за счет выполнения сложного поиска информации и повысить их быстродействие при невысокой стоимости.. ОАК содержит многоканальный излучательный блок 1 для ввода информации в коррелятор в виде световых пучков, проекционный блок 2 для проецирования изображения каждого ассоциативного признака на признаки опроса, отображенные на транспаранте, управляемый транспарант 3 для отображения страницы признаков опроса, блок разведения пучков 4 для разделения световых пучков, соответствующих разным признакам опроса, а также отделения приэнаковых пучков от опорных, фиксирующий. блок 5 для сло7037 жения оптических сигналов, управляемый светопереключатель 6 для создания двух каналов обработки, корректирующие блоки 7 и 9, обеспечивающие нормальное падение пучков на фотоприемный блок и блоки оптической связи 10, фотоприемные блоки 14 для преобразования оптических сигналов в электрические и регистрации совпадения, формирователи пучков 11 для проецирования изображений, управляемые блоки 12 сведения иэображений для объединения информации, оптические преобразователи 13 для создания парафазных оптических сигналов на тех выходах, на соответствующих входах которых сигналы отсутствуют, и блок управления 15. 1 з.п ° ф-лы., 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, совмес гно с запоминающими устройствами различного типа (оптоэлектронными, электронными, магнитными и т.д.) для простого и сложного ассоциативного поиска.

Цель изобретения — выполнение сложного поиска информации одновременно по многим признакам опроса.

На фиг. 1 приведена блок-схема оптического ассоциативного коррелятора для запоминающего устройства; на фиг. 2 — блок-схема блока управления °

Оптический ассоциативный коррелятор для запоминающего устройства со.держит многоканальный излучательный блок 1, проекционный блок 2, управляемый транспарант 3, блок 4 разведения пучков, фокусирующий блок 5, управляемый светопереключатель 6, первый корректирующий блок 7,, фотоприемный блок 8, второй корректирующий блок 9, блоки 10 оптической связи, формирователи 11 пучков, управляемые блоки 12 сведения изображений, оптические преобразователи 13, фотоприемные блоки

14 и блок 15 управления.

Многоканальный иэлучательный блок

1 предназначен для ввода информации в коррелятор в виде световых пучков и преобразует, например, входные электрические сигналы в оптические.

Блок 1 может состоять, например, из последовательно расположенных матри" цы полупроводниковых лазеров или иэ5 лучательных диодов, фоконной планшай, бы или жгута волоконных световодов и линзового растра, или сканлаэера, или последовательно расположенных

-лазера, телескопа и управляемого

1О транспаранта, или в случае работысовместно с оптоэлектронным запоминающим устройством из светообъединительного поляриэационного или спектрального куба, первый вход которого является

5 оптическим входом блока 1, а второй вход куба через первый объектив связан с оптическим выходом лазера, выход куба через второй объектив связан с оптически управляемым транспаран2О том, выход которого является выходом блока 1.

Проекционный блок 2 служит для проецирования изображения каждого

25 ассоциативного признака на все признаки опроса, отображенные на управляемом транспаранте 3. Блок 2 может состоять, например, из последовательно расположенных дифракционной решетки, матрицы голографических расщепи30 гелей, расположенной в главной плоскости коллективного цилиндрического эбъектива, и коллнмирующего цилинд3

14,1703 рического объектива, находящегося с коллективным объективом взаимно в фокальных плоскостях друг друга. Дифракционная решетка и матрица голо5 графических расщепителей могут быть выполнены, например, на отбеленных .фотослоях или желатиновых слоях.

Управляемый транспарант 3 предназначен для отображения страницы при 1б знаков опроса и может быть выполнен, например, на основе ниобата лития, . ортоферрита, сегнетокерамики или жидкого кристалла.

Блок 4 разведения пучков предна значен для направления световых пучков, соответствующих разным признакам опроса, например, на разные столбцы фотоприемников блока 6, а также разделения признаковых и опорных оптичес- б ких сигналов в каждом слове для осуществления парафазной регистрации сигналов в блоке 6. Блок 4 может состоять, например, из двух. последовательно расположенных первого и второго 25 клиновых растров или растров дифракционных решеток. Фокусирующий блок 5 может быть выполнен, например, в виде объектива.

Управляемый светопереключатель 6 ЗО предназначен для создания двух каналов обработки и может состоять, например, из поляризационного светоделительного куба, перед входной плоскостью которого расположен управляемый переключатель поляризации. Переключатель поляризации, например, при подаче на него напряжения поворачивает плоскость поляризации проходящих пучков на 90 и может быть выполнен на 40 основе жидких кристаллов или кристаллов КДР.

Корректирующий блок 7 обеспечивает нормальное падение пучков на блок 8 и может быть выполнен, например, в виде 4> объектива. Фотоприемный блок 8 служит для определения совпадения ассоциативного признака информации с признаком опроса и может быть выполнен, например, в виде интегральной или наборной фотоприемной матрицы. Корректирующий блок 9 обеспечивает нормальное падение пучков на блок 10 и может быть выполнен, например, в виде объектива. Блок

10 оптической связи может быть выполнен, например, в виде жгута волоконных световодов. Формирователь 11 пучков может быть выполнен, например, в виде цилиндрического объектива или

4 последовательно расположенных объектива, дифракционной решетки и матрицы голограмм. Дифракционная решетка и матрица голограмм могут быть выполнены, например, на отбеленных фотослоях или желатиновых слоях.

Управляемый блок 12 сведения изображений предназначен для направления изображений, поступающих на его pasличные входы, на единый выход. Блок 12 может быть выполнен, например, в виде управляемой поликубической системы, умеющей множество входов и один выход.

Поликубическая система может состоять из светоделительных поляризационных кубов, между которыми расположены управляемые переключатели поляризации. Переключатели поляризации, например, при подаче на них напряжения поворачивают плоскость поляризации проходящих световых пучков на 90 и могут быть выполнены, например, на основе жидких кристаллов или кристаллов КДР.

Оптический преобразователь 13 осуществляет оптическое преобразование оптических сигналов, поступающих в него с блока 12, следующим образом.

Оптические сигналы парафазных единиц проходят через преобразователь 13 без изменения, сигналы парафазных нулей преобразует в парафазные единицы.

При отсутствии оптического сигнала с блока 12 преобразователь 13 созда" ет на соответствующих своих выходах оптические сигналы парафазных нулей.

Оптический преобразователь 13 может обеспечивать также выделение в выходных страницах оптических сигналов отдельных строк и проецирование их на фотоприемный блок 14, В преобразователе 13 на выходе могут быть последовательно расположены управляемый транспарант и проекционный узел (например, цилиндрический объектив или растр цилиндрических объективов). Оптический преобразователь 13 может и не выполнять вторую свою функцию.

В этом случае он не содержит управляемого транспаранта и проекционного узла, а фотоприемный блок 14 выполнен в виде двумерной фотоприемной мат" рицы.

Фотоприемный блок 14 служит для определения совпадения разрядов ассоциативных признаков информации с признаком опроса и может быть выполнен, например, в виде интегральной или наS 14 борной фотоприемной линейки или матрицы.

Блок 15 управления обеспечивает работу коррелятора и может состоять, например, из генератора 16 синхроимпульсов, канала 17 ввода-вывода, буферных накопителей 18-20, формирователей 21-28 управляющих сигналов, буферных накопителей 29.

В режиме простой ассоциативной выборки информации по многим признакам опроса данный коррелятор работает так же, как устройство по прототипу.

В режиме сложной ассоциативной выборки информации по многим признакам опроса коррелятор работает сле-. дующим образом.

Предположим, что необходимо найти

: все слова исходной информации, у которых ассоциативные признаки совпадают. с признаками опроса не менее, чем в 1 (где 1=1,2,3,...,S; S .- максимальное число разрядов в. признаке). разрядах и определить номера этих разрядов в признаках.

По команде генератора 16 синхрою пульсов из канала 17 ввода"вывода и (где n=1,2,3,..."ш, где m — число строк излучательных элементов в блоке 1) ассоциативньи признаков информации (страницы ассоциативных признаков) через буферный накопитель 18 и формирователь 21 управляющих сигналов поступают на излучательный блок

1, например, в виде электрических сигналов. Блок 1 преобразует электрические сигналы в оптические, например, таким образом, чтобы каждому и-му ассоциативному признаку соответствовала и-я строка оптических сигналов на выходе блока 1, причем эти оптические сигналы, например, отображают ассоциативные признаки в прямом парафазном коде, между двоичными знаками которого располагаются опорные разряды в простом коде.. При этом кох1ичество единичных опорных сигналов равно 1+(S-1).

Оптические сигналы с блока 1 поступают в проекционный блок 2.

По команде генератора 16 из канала 17 К (где К=1,2,3,...,r — число строк в управляемом транспаранте 3) признаков опроса через накопитель 19 и формирователь 23 поступают на управляемый транспарант 3 и отображаются на нем, например, в обратном парафазном коде, между двоичными знаками

17О37 которого располагаются опорные разряды в простом коде. При этом каждый

К-й признак опроса занимает, например, соответствующую К-ю строку транспаранта 3.

В блоке 2 световой пучок, соответствующий каждому р-му (где р=1,2, 3,...) двоичному знаку и -ro ассоциа1О тивного признака, проходит через ди фракционную решетку и голографическим расщепителем размножается на К световых пучков, каждый из которых соответствует одноименному р-му разряду во всех К-х признаках опроса, отображенных на транспаранте 3. При этом световые пучки, отображающие п-й ассоциативный признак, с помощью цилиндрических объективов освещают под соответствующим определенным углом все К-е признаки опроса, отображенные на транспаранте 3. Таким образом осуществляется оптическое умножение всех и-х ассоциативных призна25 ков на. все К-е признаки опроса и при этом оптические сигналы произведений разделены в пространстве.

Световые пучки, соответствующие каждому К-му признаку опроса, прохоЗО дят, например, через соответствующий клин первого растра клиньев блока 4 разведения пучков и приобретают определенное угловое смещение в ортогональной плоскости. При этом, например, световые опорные пучки проходят через соответствующие клинья второго растра клиньев блока 4 и приобретают дополнительное угловое смещение относительно световых. пучков, переносящих

4О основные разряды, т.е. основные и опорные разряды, соответствующие од ному и тому же К-му признаку опроса, также разделены в пространстве.

Фокусирующий блок 5 суммирует on"

45 тические сигналы и проецирует их через управляемый светопереключатель 6 и корректирующий блок 7 на фотоприемный блок 8, имеющий и х К парафазных фотоприемных элементов. При этом фотоприемный элемент блока 8 с координатами пК регистрирует оптический сигнал, соответствующий и-му ассоциативному признаку и К-му признаку onроса.

По команде генератора 16 формирователь 24 подает, например, напряжение на блок 8. Координаты и и К парафазных фотоприемньк элементов блока 8, на которых аналогичные оптические сиг1417037 8 ватель 13 и на местах совпавших разрядов появляются сигналы парафазных нулей, а в остальных разрядах — парафазные единицы.

По команде генератора 16 коды аде ресов 5-х строк, которые содержат более чем 1 совпадающих разрядов, поступают из канала 17 ввода-вывода на формирователь 27. Формирователи 27 з- подают, например, напряжение на и-е строки управляемых транспарантов р-х преобразователей 13, которые пропусв кают только те строки оптических сигв 15 напов (номера строк и определены на первом этапе поиска), в которых имеется более чем 1 парафазных нулевых оптических сигналов (т.е ° более чем . 1 совпавших разрядов). Эти оптические ом. о сигналы любой строки транспаранта проекционным узлом (цилиндрическим объективом или растром цилиндричесу ких объективов) проецируются на одну (или несколько) и ту же линейку фото25 приемников фотоприемного блока 14.

Если управляемый транспарант и проо- екционный узел в преобразователе 13 отсутствуют (или проекционный узел выполнен в виде растра цилиндрических

11 З объективов), то коды адресов и-х строк, которые содержат более чем 1 совпавших разрядов, поступают непосредственно (также) через формирова12 тель 28 на р-е фотоприемные блоки 14. б- Координаты фотоприемников, которые регистрируют парафазные нулевые оптические сигналы, определяют номера разрядов в и-х ассоциативных признаках, по которым произошло совпадение. о- Таким образом номера разрядов

Э определяются только в соответствую.1цих и-х строках р-х фотоприемных блоков по соответствующим и и К, которые определены на первом этапе поиска— поиска по совпадению не менее чем в ок 1-х разрядах слов. Это существенно

45 повышает быстродействие коррелятора

По команде генератора 16 коды адресов найденных разрядов с блоков 14 через соответствующие накопители 29 подаются в канал 17 ввода-вывода. 50 .

Таким образом, производится определение номеров совпавших разрядов при сложном ассоциативном поиске ини- формации, 55

Формула изобретения налы опорных разрядов превышают опти ческие сигналы основных разрядов, определяют соответственно и-е ассоци ативные признаки и К-е признаки опро са, в которых произошло совпадение не менее чем,в 1 разрядах. По команд генератора 16 коды адресов этих пК=х фотоприемных элементов с блока 8 через накопитель 25 передаются в канал

17 ввода-вывода. Таким образом прои водится определение адресов ассоциа тивных признаков в странице ассоциа тивных признаков и адресов признако опроса в странице признаков опроса, которых произошло совпадение призна ков не менее чем по 1 разрядам.

Определение адресов разрядов, по которым произошло совпадение призна ков, осуществляется следующим образ

По команде генератора 16 формиро ватель 23 подает, например, напряже ние на светопереключатель 6. Поэтом теперь каждый К-й столбец световых пучков, отображающий оптическое про изведение всех ассоциативных призна ков на определенный К-й признак опр .са с блока S через светопереключатель 6, корректирующий блок 9, блок

1О оптической связи и формирователь пучков поступает на соответствующий вход р -ro (где р =О, 1,2,...,r/2) уп равляемого блока !2 сведения изображений, т.е. р-й управляемый блок сведения изображений объединяет изо ражения, формируемые несколькими столбцами оптических сигналов на вы ходе светопереключателя 6.

По команде генератора 16 коды ад ресов К-х признаков опроса, для кот рых произошло совпадение с ассоциативными признаками более чем в 1 разрядах, из какала 17 ввода-вывода ,через накопитель 20 и формирователь

26 поступают на соответствующие р-е блоки 12 (если на какой-либо р-й бл

12 приходится несколько адресов, то они поступают по очереди, например, в порядке приоритета). Поэтому на выход каждого р-ro блока 12 поступа ет только страница оптических произ ведений и-х ассоциативных признаков на К-й признак опроса, для которых

° произошло совпадение не менее чем в 1 разрядах. При этом в этих стран цах в позициях совпавших разрядов оптические сигналы отсутствуют.

Страница оптических распределений проходит через оптический преобразо1. Оптический ассоциативный коррелятор для запоминающего устройства, 2. Коррелятор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок разве-, дения пучков содержит первый и второй клиновые растры, расположенные в одной плоскости и развернутые на 180 е относительно друг друга, и узел клиновых растров, причем углы между преломляющими плоскостями каждого из клиньев первого и, второго клиновых растров ступенчато изменяются от клина к клину, на выходной плоскости каждого из клиньев первого и второго клиновых растров размещен соответствующий клин узла клиновых растров, клинья которого имеют одинаковые углы между преломляющимн плоскостями.

9 14170 содержащий многоканальный излучательный блок, выход которого через последовательно расположенные проекционный блок, управляемый транспарант и блок

5 разведения пучков оптически связан с входом фокусирующего блока, первый корректирующий блок, выход. которого оптически связан с входом первого фотоприемного блока, блок управления, 10 выходы которого с первого по третий подключены к управляющим входам соответственно многоканального излучательного блока, управляемого транспаранта и первого фотоприемного блока, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, путем выполнения сложного поиска информации одновременно по многим признакам опроса, в коррелятор введе- 2б ны управляемый светопереключатель, второй корректирующий блок и по числу оптических выходов второго корректирующего блока, блоки оптической связи, формирЬватели пучков, управ- 25 .ляемые блоки сведений изображений, оптические преобразователи, вторые фотоприемные блоки, причем выход фокусирующего блока оптически связан с входом управляемого светопереключа- ЗО теля, первый выход которого оптически связан с входом первого корректирующего блока, другие выходы управляемо-: го светопереключателя оптически связаны с входами второго корректирующего блока, каждый оптический выход которого связан .с входом блока опти37 1О ческой связи, выход которого оптически связан через формирователь пучков с соответствующим входом соответствующего управляемого блока сведения изображений, выход каждого из которых через оптический преобразователь связан с оптическим входом соответствующего второго фотоприемного блока, четвертый выход блока управления подключен к управляющему входу управляемого светопереключателя, выходы блока управления с пятого по седьмой подключены к управляющим входам соответственно блоков сведения изображений, оптических преобразователей и вторых фотоприемных блоков, выходы вторых фотоприемных блоков подключены к соответствующим информационным входам блока управления.

34i7037 ф

Составитель С.Самуцевич

Редактор Е.Копча Техред А.Кравчук Корректор М.Пожо

Заказ 4070/49

Тираж 590 Подписное

В1ЙИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4