Оптический преобразователь для группы запоминающих устройств

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Оптический преобразователь решает задачу коммутации большой группы запоминающих устройств и центральных процессоров, а также ассоциативного поиска соответствия между ними. Оптический преобразователь позволяет повысить быстродействие , надежность, количество коммутируемых устройств и расширить функциональные возможности такого рода устройств. Преобразователь содержит группы спектральных излучателей 2 для ввода (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr)s 6 11 С 11/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

F (21) 4771932/24 (22) 20,12.89 (46) 07,10.92. Бюл. N 37 (75) А,А.Вербовецкий (56) Electronics Letters, 1987, ч,23, М 8, р, 376-377, Авторское свидетельство СССР

М 1711231, кл. G 11 С 11/42, 989. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ДЛЯ ГРУППЫ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

>SU<„, 1767534 А1 (57) Изобретение относится к вычислительной технике, Оптический преобразователь решает задачу коммутации большой группы запоминающих устройств и центральных процессоров, а также ассоциативного поиска соответствия между ними. Оптический преобразователь позволяет повысить быстродействие, надежность, количество коммутируемых устройств и расширить функциональные возможности такого рода устройств. Преобразователь содержит группы спектральных излучателей 2 для ввода

1767534

25

40 информации, передаваемой центральными процессорами 1, группы световодов 3,6,8 для передачи оптических сигналов, группы спектральных демультиплексоров 4 для направления оптических сигналов с разными длинами волн на различные запоминающие устройства, группы световодных мультиплексоров 5 для направл6Ъия световых пучков с разными длинами волн от разных с разными длинами волн от разных процессоров к одному запоминающему устройству, группы разветвителей 7 ля направления световых пучков в разные каналы обработки, группы спектральных демультиплексоИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, для коммутации группы запоминающих устройств с группой центральных процессоров, а также для ассоциативного поиска соответствия между ними при передаче информации между устройствами.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения коммутации группы запоминающих устройств с группой центральных процессоров.

На фиг.1 и 2 приведена схема оптического преобразователя для группы запоминающих устройств, ортогональные проекции; на фиг.3 — блок-схема блока управления.

Оптический преобразователь может работать, например, совместно с группой электронных центральных процессоров 1 и группой электронных запоминающих устройств.

Оптический преобразователь для группы запоминающих устройств содержит группы 2 спектральных излучателей, группы световодов 3, группы спектральных демультиплексоров 4, группы световодных мультиплексоров 5, группы световодов 6, группы управления или пассивных разветвителей 7, группы световодов 8, группы спектральных демультиплексоров 9, группы фотоприемников 10, группы запоминающих устройств

11, группы волноводных модуляторов 12, световодные мультиплексоры 13, световоды

14, спектральные демультиплексоры 15. группы фотоприемников 16, блок 17 управления. 35

Каждая группа 2 спектральных излучателей предназначена для ввода информации слов или ассоциативных признаков, передаваемых соответствующим центральным процессором 1, в преобразователь в ров 9 для направления оптических сигналов с разными длинами волн на различные фотоприемники группы фотоприемников 10, которые преобразуют оптические сигналы в электрические, группы волноводных модуляторов для отображения признаков опроса, световодные мультиплексоры для объединения многоцветных пучков, световоды для передачи многоцветных световых пучков, группы спектральных демул ьтипле ксоров для разделения многоцветных пучков на составляющие их одноцветные пучки, группы фотоприемников для определения совпадения признаков и блок управления. 3 ил. виде оптических сигналов. При этом разные информационные слова одного и того же процессора могут вводиться в преобразователь в виде оптических сигналов либо с одной и той же длиной волны, либо с различными длинами волн. Однако все разряды одного и того же слова вводятся в преобразователь с одной и той же длиной волны, Ассоциативные. признаки, передаваемые каждым процессором 1, вводятся в преобразователь в виде световых пучков, имеющих спектральный диапазон, перекрывающий спектральный диапазон световых пучков, на которых могут передаваться информационные слова процессора 1, Каждая группа 2 может состоять, например, из волоконно-оптических объединителей (по максимальному числу передаваемых разрядов слов), каждый первый вход которых связан с соответствующим перестраиваемым лазерным диодом, который может излучать, например, на стольких длинах волн, сколько имеется запоминающих устройств 11, а второй вход — с лазерным диодом или светодиодом со спектром излучения, перекрывающим спектр перестройки перестраиваемого лазерного диода, расположенного на первом входе объединителя, Каждый световод группы световодов 3 предназначен для передачи оптических сигналов и может быть выполнен, например, в виде вОлоконно-оптического или интегрально-оптического световода.

Каждая группа спектральных демультиплексоров 4 предназначена для направления оптических сигналов с разными длинами волн, а следовательно, и отображаемых ими слов соответствующего процессора 1 на различные запоминающие устройства 11 или для разделения оптических сигналов с широким спектром

1767534

Каждая группа спектральных демультиплексоров 9 предназначена для направления оптических сигналов с разными длинами волн, поступающих от различных процессоров 1 на данное запоминающее устройство, на различные подгруппы фотоприемников группы фотоприемников 10, Каждая группа спектральныхдемультиплексоров 9 может быть выполнена, например, на основе сплавных ответвителей из одномодовых волоконных световодов или интегральных световодов, или гофрированных вол новодн ых структур.

Каждая группа фотоприемников 10 служит для преобразования световых сигналов в электрические и ввода информации в заминающее устройство 11. Каждая группа фотоприемников 10 может быть выполнена, например, в виде наборной или интегральной фотоприемной матрицы.

Каждая группа волноводных модуляторов 12 предназначена, например, для отображения признаков опроса соответствующего запоминающего устройства и может быть выполнена, например, в виде волоконных модуляторов или в интеграль35

55 излучения, а следовательно, и отображаемых ими ассоциативных признаков соответствующего процессора 1 на спектральные составляющие и одновременного их направления на все запоминающие устройст- 5 ва 11. Демультиплексоры 4 могут быть выполнены, напрйМер, на основе сплавных ответвителей из одномодовых волоконных световодов или интегральных световодов, или гофрированных волноводных структур.

Каждая группа световодных мультиплексоров 5 предназначена для направления световых пучков с разными длинами волн, а следовательно, и отображаемых ими слоев, передаваемых различными процессорами 1, на одно и то же соответствующее запоминающее устройство 11. Мультиплексор 5 может быть выполнен, например, в виде волоконно-оптического или интегрально-оптического объединителя, Группы световодов 6 предназначены для передачи оптических сигналов и могут состоять, например, из волоконно-оптических или интегрально-оптических световодов.

Группы управляемых или пассивных разветвителей 7 предназначены для на- 25 правления световых пучков в разные каналы обработки и могут быть выполнены, например, в виде направленных или пассивных волоконно-оптических или интеграль30 но-оптических ответвителей

Группы световодов 8 предназначены для передачи оптических сигналов и могут состоять, например, из волоконно-оптических или интегрально-оптических световодов. ном виде на основе электрооптического кристалла.

Каждый световодный мультиплексор 13 предназначен для объединения многоцветных световых пучков, отображающих разные разряды признаков и поступающих на соответствующее запоминающее устройство, в единый многоцветный пучок и может быть выполнен, например, в виде волоконно-оптического или интегрально-оптического объединителя.

Световоды 14 предназначены для передачи оптических сигналов и могут быть выполнены, например, в виде волоконно-оптических или интегрально — оптических световодов.

Каждый спектральный демультиплексор 15 предназначен для разделения многоволнового (многоцветного) светового пучка на составляющие его одноволновые (одноцветные) пучки и может быть выполнен, например, на основе сплавных ответвителей из одномодовых волоконных световодов или интегральных световодов, или гофрированных волноводных структур.

Каждая группа фотоприемников 16 служит для определения совпадения ассоциативных признаков с признаком опроса и может быть выполнена, например, в виде наборной или интегральной фотоприемной линейки.

Блок 17 управления обеспечивает работу преобразователя и может состоять, например, из генератора 18 синхроимпульсов, формирователей 19,20 управляющих сигналов, буферного накопителя 21, формирователей 22,23 управляющих сигналов, буферного накопителя 24, Оптический преобразователь для группы запоминающих устройств может работать в двух режимах: в режиме коммутации запоминающих устройств, т.е. передачи информации от любого центрального процессора к любому запоминающему устройству, и в режиме ассоциативного поиска запоминающего устройства, которому должна быть передана данная информация.

В режиме коммутации запоминающих устройств оптический преобразователь работает следующим образом, Предположим, что группу центральных процессоров, состоящую из п (n = 1.2 3„„) процессоров, необходимо коммутировать с группой запоминающих устройств, состоящей из К (К = 1,2,3...) устройств.

По команде генератора 18 синхроимпульсов формирователи 19 подают управляющие сигналы на группы 2 спектральных излучателей, каждая п-ая из которых, принадлежащая соответствующему и-му процессору

1, преобразует электрические сигналы передаваемого слова в оптические, например, таким образом, чтобы всем р

Таким образом, каждый центральный процессор может обратиться к любому одному, подгруппе или ко всем К-м запоминающим устройствам одновременно, Кроме того, все п процессоров могут одновременно обратиться к разным запоминающим устройствам, к любой их,подгруппе или к одному запоминающему устройству.

В режиме ассоциативного поиска оптический преобразователь работает следующим образом, По команде генератора 18 синхроимпульсов формирователи 19 подают управляющие сигналы на все группы 2 излучателей,. которые преобразуют электрические сигналы передаваемых ассоциативных призна55 (р = 1,2,3,...$, à S — максимальное число разрядов в слове) разрядам этого слова соответствовали световые пучки с одной и той же длиной волны. При этом в зависимости от номера (адреса) запоминающего устрой- 5 ства в группе устройств 11, к которому должен обратиться данный процессор 1, он ведет передачу информации на соответствующей длине волны 4 (i = 1,2,3„. К) согласно таблице (см. также фиг.1). 10

Оптический сигнал от каждого излучателя группы спектральных излучателей 2п-го процессора поступает через световод 3 на и-й спектральный демультиплексор 4, который в зависимости от длины волны 15 света Л направляет его через свою соответствующую ветвь на К-й световодный мультиплексор 5 соответствующего К-го запоминающего устройства, с которым должен установить связь и-й процессор 1. 20

К-й световодный мультиплексор 5 направляет. (предварительно объединив разноцветные световые пучки в единый многоцветный пучок, если к К-му запоминающему устройству обращаются одновре- 25 менно несколько разных и-х процессоров 1) световой пучок через световод 6, разветвитель 7, световод 8 на К-й спектральный демультиплексор 9. Этот демультиплексор 9 направляет оптический сигнал от и-го про- 30 цессора 1(предварительно расщепив, если связь устанавливается с несколькими разными и-ми процессорами, многоцветный пучок на спектральные составляющие) на соответствующий рп-й фотоприемник и-й подгруппы фотоприемников 10 соответствующего К-го запоминающего устройства 11, содержащей всего р х и фотоприемников.

По команде генератора 18 синхроимпульсов формирователи 20 подаютуправляющие сигналы на группы фотоприемников 40

10, которые преобразуют оптические сигна-лы в электрические, поступающие через бу-. ферные накопители 21 в запоминаю цие устройства. ков в оптические с широким спектральным диапазоном, содержащим все К спектральных компонент, на которых передается информация в режиме коммутации, Причем эти оптические сигналы отображают ассоциативные признаки, например, в коде Рида-М алле ра, двоичные знаки которого представлены в прямом коде Манчестера, за которым следует во времени опорный сигнал, Опорный сигнал формируется, например, когда все излучатели 2 отображают

"1" в простом коде, т,е. излучают сает.

По команде генератора 18 синхроимпульсов К признаков опроса от всех К запоминающих устройств через формирователи

22 поступают на соответствующие группы волноводных модуляторов 12, например, в коде Рида-Маллера, двоичные знаки которого представлены, в обратном коде Манчестера, с разделенным во времени опорным сигналом, При этом каждый К-й признак onроса подается на соответствующую К-ю группу модулятора, а при подаче опорного сигнала в каждой К-й группе модуляторов остается открытым, например, только один модулятор (остальные закрыты), т,е. B каждой группе модуляторов отображается только одна двоичная "1", остальные "0" все в простом коде.

Световые пучки, отображающие каждый разряд и-го ассоциативного признака информации, которую необходимо передать от и-го процессора 1, поступают через световод 3 на соответствующий спектральный демультиплексор 4, который расщепляет их на К спектральных компонент, каждую из которых через соответствующую ветвь направляет в соответствующий К-й мультиплексор 5. Каждый К-й мультиплексор 5 объединяет световые пучки, поступившие от всех и центральных процессоров 1, в единый и-цветный пучок. Эти пучки направляются через световоды 6, разветвители 7 на группы волноводных модуляторов

12, отображающие разряды всех К признаков опроса, Так как многоцветные световые пучки, отображающие одноименные двоичные разряды всех и ассоциативных признаков, проходят через К групп модуляторов 12, отображающих соответствующие разряды всех

К признаков опроса, то осуществляется оптическое умножение всех и ассоциативных признаков на все К признаков опроса и при этом оптические сигналы произведений спектрально разделены, Многоцветные световые пучки, соответствующие всем разрядам каждого К-ro признака опроса, мультиплексором 13 объединяются в единый и-цветный пучок, который через световод 14 поступает на со1767534

10 ответствующий К-й спектральный демультиплексор 15. Этот демультиплексор 15 направляет каждую и-ю спектральную составляющую многоцветного светового пучка на соответствующий п-й фотоприемник группы фотоприемников 16 К-го запоминающего устройства 11, При этом номер и-ro фотоприемника в группе фотоприемников 16 соответствует п-му ассоциативному признаку, т.е, и-му процессору.

По команде генератора 18 формирователь 23 подает напряжение на группы фотоприемников 16. Номер и-го фотоприемника

К-й группы фотоприемников 16, на котором оптический опорный сигнал превышает оптический сигнал основных разрядов, определяет п-й ассоциативный признак, по которому произошло совпадение, По команде генератора 18 код номера этого п-ro фотоприемника с К-й группы фотоприемников

16 через накопитель 24 передается в соответствующее запоминающее устройство 11.

Таким образом производится определение соответствия между п-ми центральными процессорами и К-ми запоминающими устройствами, между которыми должна передаваться информация. Оптический преобразователь переводится в режим коммутации, Формула изобретения

Оптический преобразователь для группы запоминающих устройств, содержащий и (где и = 1,2,3... — по числу процессоров); групп спектральных излучателей, электрические входы которых являются информационынми входами оптического преобразователя, группу световодных мультиплексоров, световодный мультиплексор, первую группу демультиплексоров, к (где к = 1,2,3,...— по числу коммутируемых запоминающих устройств в группе) групп волноводных модуляторов, каждая из которых содержит S (где S — максимальное число одновременно передаваемых разрядов слова) модуляторов, к световодов, выход каждого к-ro из которых оптически связан с входом соответствующего к-го спектрального демультиплексора, каждый выход которого оптически связан с одноименным фотоприемником, к-й группы первых фотоприемников, электрические выходы которых являются адресными выходами оптического преобразователя, блок управления, выходы которого с первого по третий подключены соответственно к управляющим входам групп спектральных излучателей, групп волноводных модуляторов и

55 первых групп фотоприемников, о т л и ч а юшийся тем, что, с целю расширения функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения коммутации групп запоминающих устройств, в преобразователь введены (к — 1) групп световодных мультиплексоров, каждая из которых содержит $ мультиплексоров, (n — 1) первых групп спектральных демультиплексоров, группы с первой по третью световодов, к вторых групп спектральных демультиплексоров, каждая из которых содержит S спектральныхх демул ьтиплексоров, к групп разветвителей, каждая из которых содержит S разветвителей, кЯ вторых групп фотоприемников, группа световодных мультиплексоров содержит S мультиплексоров, световодный мультиплексор имеет S входов, а первая группа демультиплексоров выполнена в виде S спектральных демультиплексоров, причем выходы каждой и-й группы спектральных излучателей через соответствующую и-ю группу первых групп световодов оптически связаны с одноименными входами соответствующей и-й группы первых групп спектральных демультиплексоров, каждая группа различных спектральных выходов неодноименных и-ых первых груп и спектрал ьн ых де мул ьти плексо ров оптически связана с одноименными входами соответствующей к-й группы световодных мультиплексоров, S выходов которой через соответствующие световоды к-й группы вторых световодов оптически связаны с одноименными входами соответствующей к-й группы разветвителей, S первых выходов которой через соответствующую к-ю группу третьих групп световодов оптически связаны с одноименными S-ми входами соответствующей к-й группы вторых групп спектральных демультиплексоров, выходы каждого S-го из которой оптически связаны с одноименными входами кЯ-й группы вторых групп фотоприемников, электрические выходы которых являются информационными выходами оптического преобразователя, S вторых выходов каждой к-й группы разветвителей оптически связаны с одноименными S-ми входами соответствующей к-й группы волноводных модуляторов, S выходов которой оптически связаны с одноименными S-ми входами соответствующего

К-ro световодного мультиплексора, выход которого оптически связан с входом соответствующего к-го световода, четвертый выход блока управления подключен к управляющим входам вторых групп фотоприемниковв.

1767534

Составитель С.Самуцевич

Техред М,Моргентал КоРРектоР Н,Слободяник

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101

Р 8, -) Заказ 3550 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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