Многоканальный параллельный оптический преобразователь для оптоэлектронного запоминающего устройства

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Многоканальный параллельный оптический преобразователь решает задачу многоканальной параллельной логической обработки информации в оптоэлектронных запоминающих устройствах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя за счет выполнения логических операций и установления пространственно-временных связей между операндами. Преобразователь содержит оптический коммутатор 1 для обеспечения полностью пространственно-временных связей между операндами. Корректирующий блок 2 обеспечивает параллельность световых пучков и усиление их по мощности. Оптический коммутатор 3 служит для проецирования изображения каждого элемента первой страницы операндов на определенный элемент или группу элементов соответствующего столбца второй страницы операндов. Операционный блок 4 обеспечивает вычисление всех шестнадцати основных логических булевых функций. Блоки разведения пучков 5 и 7 разделяют результаты операций в преобразователе и направляют их на соответствующие его выходы. Блок 8 формирования пучков форсирует выходные сигналы преобразователя. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ПЕ СВ

1166 А1 (ц 4 G 11 С 11/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Вх

Р

ФЬг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕтЕКИЯМ И ОТНРЫтиЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4430111/24-24 (22) 15.04.88 (46) 23.12.89. Бюп. В 47 (75) А.А.Вербовецкий (53) 681.327 66(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1396827, кл. С 11 С 11/42, 1986.

Авторское свидетельство СССР

В 1417037, кл. С 11 С 11/42, 1986. дыха&

2 (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПАРАПЛЕЛЬНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Многоканальный параллельный .оптический преобразователь решает задачу многоканальной параллельной логической обработки информации в оптоэлектронных запоминающих а:,яйся

1531166 устройствах. Цель изобретения — расширение функциональньж возможностей преобразователя за счет выполнения логических операций и установления прост—

5 р а нстненно-времен ныл связей между операндами. Преобразователь содержит оптический коммутатор 1 для обеспечения полностью пространственна-временных связей между операндами. Корректирую- 1ð щий блок 2 обеспечивает параллельность световых пучков и усиление их иа мощности. Оптический коммутатор 3 служит для проецирования изображения каждого

Изобретение а гноси гся к вычисли гель-2р ной технике и может быть использовано совместна с запоминающими устройствами для логической обработки информации.

Целью изобретения является расшире-25 ние функциональньж возможностей многоканального параллельного оптического преобразователя за счет обеспечения возможности выполнения логических операций и установления пространственно- 3О временных связей между операндами, На фиг. 1 приведена оптическая схема многоканального параллельного оптического преобразователя для опто электронного запоминающего устройства, на фиг. 2 — блок управления.

Многоканальный параллельный оптический преобразователь содержит оптический коммутатор 1, корректирующий блок 2, оптический коммутатор 3, опе- 4р рационный блок 4, блок 5 разведения пучков, фокусирующий блок 6, блок 7 разведения пучков блок 8 формирования пучков и блок 9 управления.! 45

Оптический коммутатор 1 предназначен для обеспечения полностью пространственно-временных связей между операндами. Коммутатор 1 может состоять, например, из дифракционной решетки, оптически связанной с матрицей голограмм, на выходе которой расположены коллективный и коллимирующий объективы, находящиеся взаимно в фокальных плоскостях друг друга. Дифракционная решетка может быть выполнена на жела55 тиновых слоях или отбеленных фотослоях. Матрица голограмм может быть выполнена на отбеленных фотослоях или элемента п pnoA страницы операндов, на определенный элемент или группу элементов соответствующего столбца второй страницы операндов. Операционный блок 4 обеспечивает вычисление всех шестнадцати основных логических булевых функций. Блоки разведения пучков

5 и 7 разделяют результаты операций в преобразователе и направляют их на соответствующие его выходы. Блок 8 формирования пучков форсирует выходные сигналы преобразователя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1 желатиновых слоях, или может быть выполнена на любой подходящей реверсивной среде, обеспечивающей оператинное формирование матрицы. В качестве матрицы голограмм может быть также использована многоэлементная синтезированная голограмма.

Корректирующий блок 2 предназначен для обеспечения параллельности световых пучков и усиления их по мощности. Блок 2 может состоять, например, из оптически управляемого транспаранта, вход которого является входом блока, на выходе транспаранта расположен светоделительный куб, первый выход которого через телескоп оптически связан с лазером, а второй выход куба является выходом блока 2. Оптически управляемый транспарант может быть выполнен на основе жидких кристаллов.

Оптический коммутатор 3 служит для проецирования изображения каждoго элемента перной страницы операндов, поступающей на вход преобразователя на определенный элемент или группу элементов соответствующего столбца второй страницы операндов, отображенной в операционном блоке 4.

Блок 3 может состоять, например, из последовательно расположенных дифракционной решетки, матрицы голограмм, расположенной в главной плоскости коллективного цилиндрического объектива и коллимирующего цилиндрического объектива, находящегося с коллективным объективом взаимно в фокальных плоскостях друг друга. Дифракционная решетка и матрица голограмм могут быть

5 153116

- выполнены, например, на отбеленных фотослоях или желатиновых слоях. Кроме того, матрица голограмм может быть выполнена на любой подходящей

5 реверсивной среде, обеспечивающей оперативное формирование матрицы, или может быть выполнена в виде многоэлементной синтезированной голограммы.

Операционный блок 4 предназначен 10 для вычисления всех шестнадцати основных логических булевых функций.

Блок 5 разведения пучков предназначен для разделения в пространстве световых пучков, проходящих через 15 разные строки ячеек блока 4, что обеспечивает при выполнении в каждой ячейке блока 4 логических операций над несколькими операндами первой страницы, разделение результатов операций в преобраэователе и направление их на соответственно разные его выходы. Блок, 5 может быть выполнен в виде ингегральной или наборной матрицы клиньев. Каж- дая строка матрицы клиньев представляет собой линейный растр, состоящий из клиньев, имеющих одинаковые преломляющие углы. Преломляющие углы оптических клиньев линейных растров ступенчато изменяются от крайних строк 30 по направлению к центру матрицы, по обе стороны которого линейные растры оптических клиньев одинаковы и развернуты относительно друг друга на

180 . Интегральная матрица клиньев мо-35 жет быть изготовлена, например, штамповкой из смолы, пластмассы или желатины, травлением стекла или методами напыления °

Фокусирующий блок 6 может состоять 4р например, иэ двух объективов, расположенных взаимно в фокальных плоскостях друг друга и линзового растра, передняя фокальная плоскость которого совпадает с главной плоскос- 45 тью второго объектива.

Блок 7 разведения пучков предназначен для направления световых пучков, отображающих результаты вычислений, на разные выходы преобразова- 5р теля и может состоять, например, иэ волоконных световодов.

По команде генератора синхроимпульсон блока 9 управления формирователи управляющих сигналов подают напряжения на блоки и в оптических коммутаторах 1 .и 3 формируются матрицы голограмм, обеспечивающие необходимые топологии связей между ячейками, отображающими соответствующие операнды первой (А) и второй (В) страниц.

При этом в оп гическом коммутаторе

1 устанавливается такая матрица голограмм (или она формируется оперативно на реверсивном носителе при подаче на него напряжения с блока 9), которая формирует такие связи между

Блок 8 формирования пучков может быть выполнен, например, B виде телескопа.

Блок 9 управления (фиг. 2) обеспечивает работу преобразователя и может состоять, например, из генератора 10 синхроимпульсов, формирователей 11-14 управляющих сигналов с первого по четвертый, буферного накопителя 15 и канала 16 ввода, причем выходы генератора синхроимпульсов с первого по третий подключены соответственно к первому, второму и третьему формирователям управляющих сигналов, выходы которых подключены к управляемым входам соответственно оптического

1 коммутатора 1, корректирующего блока

2 и оптического коммутатора 3. Четвертый и пятый выходы генератора синхроимпульсов подключены к первым входам соответственно канала ввода и буферного накопителя, выход которого через четвертый формирователь управляющих сигналов подключен к управляемому входу операционного блока. Второй вход буферного накопителя подключен к выходу канала ввода, второй вход которого является входом блока управления.

Преобразователь работает следующим образом.

Предположим, что на вход преобразователя поступают оптические сигналы, отображающие первую страницу операндов (А), например в прямом парафаэном коде, и при этом ячейки, образующие парафаэный знак, .располагаются в одной строке. Электрические сигналы, отображающие вторую страницу операндов (В) также в прямом парафазном коде, с выхода, например, запоминающего устройства, поступают через канал ввода блока 9 управления, буферный накопитель и четвертый формирователь управляющих сигналов на операционный блок

4. При этом, предположим, что нет прямого соответствия между обрабатываемыми операндами страниц А и В.

1531166 входом и выходогг коммутатора 1, которые обеспечивают »а выходе коммутатора 1 группировку в каждый )-й (где j = 1, 2, Ç,...,n, à n — максимальное число столбцов в странице операндов) столбец всех произвольно расположенных в странице А р-х (где р

1,2,3,...,, а — максимальное число операндов в столбце страницы

А) операндов, которые должны пройти обработку в ячейках соответствующего

j-го столбца элементов операционного блока 4.При этом эти р-е операнды страницы А могут одновременно проходить обработку и в других (разных) столбцах блока 4, что обеспечивается расщеплением световьж пучков матрицей голограмм коммутатора 1. Таким образом, из произвольно расположенных операндов страницы А на входе преобразователя коммутатор 1 формирует на своем выходе их определенное расположение (страница А*), при котором операнды, подлежащие обработке в од- 25 ном столбце ячеек блока 4, располагаются в соответствующем одном столбце страницы А*.

Оптические сигналы, переносящие операнды страницы А*, через корректи- 3р рующий блок 2 поступают на вход оптического коммутатора 3 так, чтобы они были параллельны оптической оси коммутатора и усилены по мощности. В коммутаторе 3 световой пучок, соответствующий каждому р-му операнду, проходит через дифракционную решетку и матрицей голограмм размножается и направляется на все К-е (где К = 1,2,3, ...,m, à m — число операндов в столб- 40 це) ячейки j ãî столбца элементов блока 4, в которых должен обрабатываться этот р-й операнд, При этом разные р-ые операнды могут проходить через разное число К-х ячеек в -м столбце 4S ячеек блока 4.

Световые пучки, отображающие р-е операнды j-го столбца страницы А", с помощью цилиндрических объективов освещают под соответствующими определенными углами каждую соответствующую

К-ю ячейку j-го столбца блока 4 ° Последний может вычислить любую из шестнадцати основных логических булевых функций, Световые пучки, проходящие через одну и ту же строку ячеек блока 4, проходят через соответствующую одну строку клиньев блока 5 разведения пучков и приобретают определенное угловое смещение в оротогональной плоскости (фиг. 1б) °

Фокусирующий блок 6 переносит световое распределение, полученное эа блоком 5 в виде микрокадров, на блок 7 разведения пучков. Блок 7 через блок 8 направляет световые пучки, отображающие каждый столбец изображения, существующего на выходе блока

6, на соответствующий выход преобразователя. Общее число выходов преобразователя равно m.

Таким образом, если число операндов в странице равно mxn, то преобразователь может одновременно вычислять (mxn)m логических операций и представлять их на m различных выходах, т.е. производительность предлагаемого преобразователя по сравнению с известным возрастает в m раз. Например, сли страница содержит 10зх 10 операндов, то производительность преобразователя возрастает в 10з раэ.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Многоканальный параллельный оптический преобразователь для оптоэлектронного запоминающего устройства, содержащий первый блок разведения пучков, выход которого оптически связан через фокусирующий блок с входом второго блока разведения пучков, каждый выход которого оптически связан с входом соответствующего блока формирования пучков, выход которого является соответствующим выходом преобразователя, блок управления, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения возможности выполнения логических операций и установления пространственно-временных связей между операндами, в преобразователь введены первый и второй оптические коммутаторы, корректирующий и операционный блоки, причем выход первого оптического коммутатора через последовательно расположенные корректирующий блок, второй оптический коммутатор и операционный блок оптически связан с входом первого блока разведения пучков, выходы блока управления с первого по четвертый подключены к управляющим входам соответственно первого оптического коммутатора, корректирующего блока, 10

1531 16б фиа 2

Составитель О.Самуцевич

Редактор M.Áëàíàð Техред Л.ОЛийнык Корректор 3,Лончакова

Заказ 7963/54 Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьпиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 второго оптического коммутатора и операционного блока.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что оптичес5 кий коммутатор содержит дифракционную решетку, выход которой через последовательно расположенные матрицу голограмм и коллективный объектив оптически связан с входом коллимирующего объ- 1ð ектива.

3. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что корректирующий блок содержит оптически управляемый транспарант, светолелительHblH поляризационный куб, телескоп и лазер, причем вход оптически управляемого транспаранта является входом корректирующего блока, выход оптически управляемого транспаранта оптически связан с первым входом светоделительного поляризационного куба, второй вход которого через телескоп оптически связан с выходом лазера, выход светоделительного поляризационного куба является оптическим выходом корректируюшего блока.