Ассоциативное частотно-селективное оптическое запоминающее устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при создании запоминающих устройств. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет реализации возможности выполнения логических операций над массивами информации, а также повышение информационной емкости устройства. Устройство содержит лазерный излучатель 1, блок перестройки частоты 2, синтезатор 3 дискретного набора оптических частот, оптический затвор 4 и модулятор 5, управляемые светопереключатели 6 - 11, отражатель 12, адресующие модели 13 и 14, запоминающий модуль 15. Каждый адресующий модуль содержит монокристаллическую подложку 16, отклоняющий слой 17, управляемый светом транспарант 18, Запоминающий модуль содержит подложку 19, отклоняющие слои 20, 21, запоминающие слои 20, 23. Устройство также содержит диспергирующий элемент 25, Фурье-объектив 26, матричный фотоприемный блок 17, гелиевый криостат 24 и блок управления 28. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при создании ассоциативных оптических запоминающих устройств большой емкости, обладающих функцией обработки информации. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности выполнения логических операций над массивами информации, а также повышение информационной емкости устройства. Поставленная цель достигается тем, что в ассоциативное частотно-селективное оптическое запоминающее устройство, содержащее оптический затвор, выход которого оптически связан с входом оптического модулятора, выход которого оптически связан с входом первого управляемого светопереключателя, второй управляемый светопереключатель, выход которого оптически связан через последовательно расположенные диспергирующий элемент и Фурье-объектив с входом матричного фотоприемного блока, выход которого является информационным выходом устройства, гелиевый криостат, в котором размещен запоминающий модуль, блок перестройки частоты, вход которого является информационным входом устройства, блок управления, выходы которого с первого по шестой подключены к управляющим входам соответственно блока перестройки частоты, оптического затвора, оптического модулятора, первого и второго управляемых светопереключателей, матричного фотоприемного блока, причем седьмой выход блока управления является выходом "Конец цикла", выход матричного фотоприемного блока подключен к первому входу блока управления, второй и третий входы которого являются соответственно входами "Обращение" и "Код операции", введены лазерный излучатель когерентного спектрального континиума, синтезатор дискретного набора оптических частот, первый и второй адресующие модули, управляемые светопереключатели с третьего по шестой и отражатель. При этом выход лазерного излучателя когерентного спектрального континиума оптически связан с входом синтезатора набора дискретных оптических частот, выход которого оптически связан с входом оптического затвора. Управляющий вход синтезатора набора дискретных оптических частот соединен с выходом блока перестройки частоты. Первый выход управляемого светопереключателя оптически связан с оптическим управляющим входом первого адресующего модуля, информационный выход которого оптически связан с первым информационным входом запоминающего модуля, второй информационный вход которого оптически связан с информационным выходом второго адресующего модуля. Второй выход первого управляемого светопереключателя оптически связан с первым входом третьего управляемого светопереключателя, второй вход которого оптически связан с первым информационным выходом запоминающего модуля. Первый выход третьего управляемого светопереключателя оптически связан с первым входом четвертого управляемого светопереключателя, второй вход которого оптически связан с вторым информационным выходом запоминающего модуля. Первый выход четвертого управляемого светопереключателя оптически связан с входом пятого оптического светопереключателя, первый выход которого оптически связан с управляющим входом второго адресующего модуля. Второй выход пятого управляемого светопереключателя оптически связан с первым входом второго управляемого светопереключателя, второй вход которого оптически связан с выходом шестого управляемого светопереключателя, первый вход которого через отражатель оптически связан с вторым выходом третьего управляемого светопереключателя. Второй вход шестого управляемого светопереключателя оптически связан с вторым выходом четвертого управляемого светопереключателя. Первый и второй адресующие модули размещены в гелиевом криостате. Выходы блока управления с восьмого по пятнадцатый подключены соответственно к управляющим входам первого и второго адресующих модулей, к первому и второму управляющим входам запоминающего модуля, управляющим входам управляемых светопереключателей с третьего по шестой. Поставленная цель достигается тем, что в ассоциативном частотно-селективном оптическом запоминающем устройстве каждый адресующий модуль содержит монокристаллическую подложку, на одной из поверхностей которой размещен отклоняющий слой из монокристаллического электрооптического материала, на поверхности которого размещены тонкопленочные электроды для формирования динамической дифракционной решетки. На отклоняющем слое расположен управляемый светом транспарант, причем удовлетворяется условие n₂>n₃>n₁, где n₁, n₂, n₃ показатели преломления соответственно материала транспаранта, материала отклоняющего слоя и монокристаллической прозрачной подложки. Поставленная цель достигается также тем, что в ассоциативном частотно-селективном оптическом запоминающем устройстве запоминающий модуль содержит монокристаллическую прозрачную подложку, на обеих поверхностях которой размещены отклоняющие слои из монокристаллического прозрачного электрооптического материала, на поверхности каждого из которых размещены тонкопленочные электроды для формирования динамической дифракционной решетки, на каждом отклоняющем слое размещен слой частотно-селективной запоминающей среды, причем удовлетворяется условие n₅>n₆>n₄, где n₄, n₅, n₆ показатели преломления соответственно частотно-селективной запоминающей среды, материала отклоняющего слоя и монокристаллической прозрачной подложки. В отличие от прототипа, в предлагаемом устройстве содержатся новые блоки, обеспечивающие возможность выполнения логических операций над страницами информации, хранимыми в слоях частотноселективной среды запоминающего модуля над одноименными адресами. В патентной и научно-технической информации отсутствуют сведения об использовании введенных восстав ассоциативного частотно-селективного оптического запоминающего устройства указанных блоков и конструктивном выполнении запоминающего модуля и отклоняющих модулей для обеспечения выполнения логических операций над хранимой информацией. Таким образом, предлагаемое устройство удовлетворяет критериям изобретения "новизна" и "существенные отличия". На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема ассоциативного частотно-селективного оптического запоминающего устройства; на фиг.2 - блок-схема блока управления устройства. Ассоциативное частотно-селективное запоминающее устройство содержит (см.фиг.1) лазерный излучатель 1 когерентного спектрального континиума, синтезатор 2 набора дискретных оптических частот, блок перестройки частоты 3, оптический затвор 4, оптический модулятор 5, управляемые светопереключатели 6 -1 1, отражатель 12, первый 13 и второй 14 адресующие модули, запоминающий модуль 15. Каждый адресующий модуль 13 и 14 содержит монокристаллическую подложку 1 6, на одной поверхности которой размещен отклоняющий слой 17, на котором размещен управляемый светом транспарант 18. Запоминающий модуль содержит монокристаллическую подложку 19, на обеих поверхностях которой размещены отклоняющие слои 20 и 21, на которых расположены слои частотно-селективной запоминающей среды соответственно 22 и 23. Модули 13 15 размещены в криостате 24. Устройство содержит также диспергирующий элемент 25, Фурье-объектив 26, матричный фотоприемный блок 27 и блок управления 28. В качестве лазерного излучателя 1 когерентного спектрального континиума используется волоконный лазер на эффекте вынужденного комбинированного рассеяния (ВКР-лазер), содержащий волоконный элемент, входной и выходной узлы согласования светового пучка накачки с оптическим волокном, узел формирования пучка преобразованного излучения и диспергирующий элемент. Накачка ВКР-лазера осуществляется лазером на АИГ: Nd³⁺ на основной и удвоенной частоте. Синтезатор 2 набора дискретных оптических частот предназначен для формирования в пределах излучаемого ВКР-лазером широкополосного спектрального континиума излучения набора дискретных оптических частот и содержит входной и выходной спектральные блоки, каждый из которых выполнен в виде фокусирующего элемента (линзы или объектива) и диспергирующего элемента (призмы или дифракционной решетки). Между спектральными блоками размещен матричный блок оптических модуляторов, например, в виде линейной матрицы амплитудных электрооптических модуляторов с волноводной конфигурацией типа интерферометра Маха-Цендера, изготовленных на общей электрооптической подложке. Блок перестройки частоты 3 предназначен для преобразования двоичного кода. поступающего на вход устройства, в набор управляющих сигналов, необходимых для переключения оптических модуляторов синтезатора 2 оптических частот. Блок 3 выполнен в виде преобразователя "код-управляющий сигнал". Оптический затвор 4 предназначен для включения и выключения излучения, поступающего на запоминающий модуль при записи и считывании информации, а также при логической обработке страниц хранимой информации. Оптический модулятор 5 модулирует интенсивность света в режимах стирания записи и считывания информации. В качестве модулятора 5 может использоваться электрооптический модулятор, например, типа МЛ-102. Управляемые светопереключатели 6 11 предназначены для изменения направления распространения оптического пучка в зависимости от режима работы запоминающего устройства. Управляемые светопереключатели могут быть выполнены в виде светоделительных элементов с электрически управляемым коэффициентом светоделения. Отражатель 12 может быть выполнен в виде зеркала или призмы полного отражения. Адресующие модули 1З и 14 выполнены в виде многослойной структуры, размещенной на монокристаллической подложке, например, из ниобата лития LiNbО₃ с коэффициентом преломления n₃. На подложке 16 расположен отклоняющий слой 17 из ниобата лития-титана TiLiNbO₃ с коэффициентом преломления n₂, на поверхности которого размещены тонкопленочные управляющие электроды с гребенчатой структурой, с помощью которых при подаче напряжения в отклоняющем слое 17 создается динамическая дифракционная решетка в виде пространственной модуляции коэффициента преломления n₂. На отклоняющем слое 7 расположен управляющий светом транспарант 18, выполненный, например, в виде слоя фотохромного материала, который под действием света в одном спектральном диапазоне становится непрозрачным, а под действием излучения из другого спектрального диапазона-просветляется. В качестве фотохромного материала могут быть использованы щелочно-галоидные кристаллы, легированные различными активаторами, или фотохромное стекло. Коэффициенты преломления n₁, n₂, n₃ соответственно для слоев 18, 17 и 16 должны удовлетворить условию n₂>n₃>n₁ для канализации излучения в наружном направлении с минимальными потерями. Запоминающий модуль 15 содержит монокристаллическую прозрачную подложку 19, выполненную, например, из ниобата лития, на обеих поверхностях которой расположены отклоняющие слои 20 и 21 из TiLiNbO₃ на поверхности которых размещены управляющие электроды с гребенчатой структурой, такие же, как на отклоняющих слоях 17 адресующих модулей 13 и 14. На отклоняющих слоях 20 и 21 размещены соответственно слои 22 и 23 частотно-селективной запоминающей среды. При этом должно удовлетворяться условие: n₅>n₆>n₄, где n₄, n₅, n₆-показатели преломления, соответственно, частотно-селективной запоминающей среды 22 (23), отклоняющего слоя 20 (21) и монокристаллической прозрачной подложки 19. Частотно-селективная среда 22 (23) представляет собой фотохромную среду, выполненную в виде твердого раствора фоточувствительных молекул в оптически прозрачной аморфной матрице (например, полимерной). Неоднородная полоса поглощения фоточувствительных молекул в такой аморфной полимерной матрице имеет ширину порядка 100 1000 см^-1, что обусловлено наличием микроскопических неоднородностей в материале матрицы с разупорядоченной структурой. Оптическая запись информации в таких средах основана на выжигании провалов в неоднородно уширенной полосе поглощения фазочувствительных молекул под действием лазерного излучения с шириной линии, значительно меньшей ширины неоднородно уширенной полосы поглощения. Явление выжигания провалов в неоднородно уширенной полосе поглощения обусловлено химическими превращениями в фоточувствительных молекулах под действием лазерного излучения или переводом электронов внешних оболочек отдельных атомов в долгоживущие триплетные состояния, поворотом молекулы или ее части относительно полимерной матрицы, изменением в окружающей молекулу матрице или другими фоточувствительными процессами взаимного расположения атомов и ионов молекулы в матрице. При этом ширина провала при низких температурах (Т<10К) равна 0,1 0,01 см^-1. При температуре Т<10К провал сохраняется длительное время. Если ширина провала Δl в М раз меньше ширины ΔH неоднородно уширенной полосы поглощения, то в одной пространственной области среды возможно записать М бит информации освещением среды набором из М дискретных частот запоминающего лазерного луча. С учетом наличия фотонных крыльев в индивидуальных линиях поглощения фоточувствительных молекул можно использовать только часть ширины неоднократно уширенной полосы поглощения ансамбля молекул, однако и в этом случае М может достигать 10⁴ 10⁵. Например, для твердого раствора хлорина в матрице из поливинилбутираля значение достигает 10⁵. Для твердого раствора фталоцианина в полиметилметакрилате М составляет 10⁴. Таким образом, при использовании частотно-селективной среды и частичного разделения когерентного континиума лазерного излучателя 1 на набор дискретных частот возможна одновременная запись более 10⁴ бит в одной пространственной области запоминающей среды 22 и 23 в запоминающем модуле 15. Стирание записанной информации осуществляется инициацией обратных фотохимических реакций с помощью соответствующей подсветки запоминающей среды излучателем. Считывание записанной информации проводится просвечиванием запоминающей среды излучением. содержащим одновременно весь набор дискретных частот, используемых при записи информации. Криостат 24 обеспечивает поддержание рабочей температуры Т<10К адресующих и запоминающего модулей и выполнен в виде заполненного парами гелия сосуда Дьюара с оптическими окнами для ввода и вывода излучения. Диспергирующий элемент 25 представляет собой спектральный прибор, на выходе которого производится пространственное разделение частот излучения, прошедшего через частотно-селективную среду 22 (23). Элемент 25 может быть выполнен, например, в виде спектрометра Черны-Тарнера со снятой щелью. Матричный фотоприемный блок 27 предназначен для преобразования считанных оптических сигналов в электрические и может быть выполнен, например, в виде линейной матрицы кремниевых фотодиодов. Блок управления 28 (см. фиг. 2) аналогичен блоку управления в устройстве-прототипе и представляет собой электронную схему, управляющую операциями стирания, записи, считывания и логической обработки информации. Блок 28 содержит регистр 29, его узел сброса 30, узел памяти 31, распределительный узел 32, счетчик 33, дешифратор 34, селектор 35, а также управляемые генераторы 36 и 37, элементы И 38, 39, элемент ИЛИ 40. Регистр 29 статический регистр емкостью в одну страницу информации, регистрируемую в одном локальном участке запоминающей среды, подключен информационным входом к выходу матричного фотоприемного блока 27. Узел сброса 30 построен из элементов И и ИЛИ и предназначен для последовательного сброса всех триггеров регистра 29. Узел памяти представляет собой статическое оперативное ЗУ, объем которого равен нескольким (2-3) страницам информации. Распределительный блок 32 служит для создания нужной временной последовательности управляемых сигналов и может быть реализован любым из известных способов: на линиях задержки, одновибраторах, сдвигающих регистрах и т.п. Селектор 35 содержит набор элементов И и ИЛИ. пропускающих код адреса на блок 3. Генераторы 36 и 37 ждущие, с блокировкой генерации соответственно от элемента И 39 и узла сброса 30. Остальные элементы являются стандартными и пояснений не требуют. Информация на запоминающем модуле 15 организована следующим образом. Принято, что информация, хранимая в одной пространственной ячейке частотно-селективной запоминающей среды, представляет собой многоразрядное слово (~ 10³ 10⁴ бит) с парафазным кодированием информации. При этом каждому разряду слова соответствует две частоты в спектре поглощения запоминающей среды 21. Логическая "1" кодируется поглощением (т.е. не пропусканием) излучения на одной из частот и пропусканием на другой частоте. Логический "О" кодируется противоположной комбинацией поглощения и пропускания излучения на этих двух частотах. Часть разрядов слова используется в качестве логического адреса, остальные собственно информационные. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии для каждого из режимов записи, считывания, стирания и логической обработки информации затвор 4 закрыт запрещающим уровнем из блока управления 28. Каждому из режимов записи, считывания и стирания информации предшествует этап адресного или ассоциативного поиска пространственной локализации выбираемой ячейки на одной из пластин (слоев 22 или 23) запоминающей среды в запоминающем модуле 15. При адресной выборке в устройстве преобразуется логический адрес запроса в оптическое воздействие на ту пространственную ячейку памяти запоминающей среды, у которой логический адрес совпадает с адресом запроса. При этом извне на блок управления 28 подается адрес запроса в обратном парафазном коде и признак адресной выборки. Блок 28 выдает управляющие сигналы на модулятор 5, устанавливающий интенсивность излучения при адресной выборке, на блок перестройки частоты 3, на электроды отклоняющего слоя 18 выбранного адресующего модуля, на управляемые светопереключатели 6, 8 и на электроды отклоняющего слоя 20 при обращении к слою 22 частотно-селективной запоминающей среды или на управляемые светопереключатели 9 и 10 и на электроды отклоняющего слоя 21 при обращении к слою 23. После окончания самого длительного из переходных процессов в указанных блоках включается затвор 4 и импульс излучения, спектр которого содержит частоты, соответствующие логическому адресу выбираемой ячейки, направляется управляемым светопереключателем 8 или 9 в соответствующий отклоняющий слой 20 или 21 запоминающего модуля 15. Пучок излучения дифрагирует на динамической дифракционной решетке и отклоняется почти на 90^o на соответствующий слой 22 или 23 частотно-селективной запоминающей среды. При освещении частотно-селективной среды излучением с указанным спектральным составом в той пространственной ячейке памяти, логический адрес которой совпадает с адресом запроса, запоминающая среда будет непрозрачна для излучения, а в остальных ячейках заминающей среды прозрачна. В результате излучение проходит через запоминающую среду 22 или 23 по всей площади, за исключением пространственной ячейки, где совпадают адреса. Проходящее через запоминающую среду излучение освещает управляемый светом транспарант 18 соответствующего модуля 13 или 14. Под действием этого излучения слой 18 становится непрозрачным, за исключением того места, которое соответствует выбранной пространственной ячейке памяти на слое 22 или 23 запоминающей среды. На этом этап адресной выборки завершается. При ассоциативной выборке информации в блок 28 извне подается признак ассоциативной выборки информации, а на блок 3 перестройки частоты подается обратный парафазный код признака искомой информации. При этом в качестве признака может использоваться часть информационного слова, а остальные разряды маскируются кодом "00". Блок управления 28 на выходах генерирует управляющие сигналы, которые запирают затвор 4, устанавливают на модуляторе интенсивность ассоциативной выборки, генерируют динамические дифракционные решетки в отклоняющих слоях 20 и 21 запоминающего модуля 15, устанавливают направления пропускания управляемых светопереключателей 6, 8 и 9. При этом на выходе синтезатора 2 набора дискретных частот формируется излучение на частотах. соответствующих единицам в парафазном коде принятого ассоциативного признака. После окончания переходных процессов в указанных блоках блок управления открывает затвор 4 и излучение через соответствующие управляемые светопереключатели 8 или 9 поступает на отклоняющие слои соответственно 20 или 21 и, дифрагируя на динамических решетках, генерируемых в слоях 20 и 21, освещает всю плоскость 22 и 23 запоминающей частотно-селективной среды. При совпадении во всех не маскированных разрядах ассоциативного признака с записанной информацией пространственная ячейка памяти не пропускает излучение, а все остальные пространственные ячейки памяти, где эти признаки не совпадают, пропускают излучение, которое освещает фотоприемный управляемый светом транспарант 18 соответствующего адресующего модуля 13 или 14. Под действием этого излучения фотохромный управляемый светом транспарант становится непрозрачным по всей площади, за исключением места, пространственно совпадающего с ячейкой памяти, в которой совпадают ассоциативные признаки с хранимой информацией. На этом этап ассоциативной выборки завершается. Запись информации производится в два этапа: стирание информации по выбранному адресу и запись там же единиц парафазного кода. В режиме стирания после завершения адресной или ассоциативной выборки нужной пространственной ячейки памяти блок управления 28 выдает управляющие сигналы на модулятор 5, который устанавливает интенсивность света, необходимую для стирания информации, на блок перестройки частоты 3, устанавливающей спектральный состав излучения, необходимый для стирания информации в запоминающей среде. Спектр стирающего излучения соответствует области поглощения преобразованной структуры фоточувствительной молекулы (так наз. фотопродукта) и лежит вне области спектральной чувствительности фотохромного управляемого светом транспаранта 18. Блок управления 29 подает также управляющие сигналы на отклоняющий слой 17 соответствующего адресующего модуля 13 и 14 и на соответствующие управляемые светопереключатели 6 или 10. После завершения переходных процессов во всех этих блоках включается затвор 4 и импульс оптического излучения поступает в соответствующий отклоняющий слой 17 одного из модулей 13 или 14 и отклоняется на динамической дифракционной решетке и освещает управляемый светом транспарант 18. В результате адресной или ассоциативной выборки транспарант 18 прозрачен только в месте, соответствующем выбранной ячейке памяти на слое 20 (21) запоминающего модуля 15. Проходя через управляемый светом транспарант 18 в прозрачном участке, излучение освещает запоминающую среду в выбранной пространственной ячейке памяти. Под действием стирающего излучения в запоминающей среде ликвидируются имеющиеся провалы в спектре поглощения фоточувствительных молекул. После завершения этапа стирания закрывается затвор 4, на модулятор 5 подается сигнал установки интенсивного света для режима записи информации, на блок 3 перестройки частоты поступает парафазный код записываемой информации, а на блок управления признак записи информации. В соответствии с парафазным кодом записываемой информации, поступающим на информационный вход блока перестройки частоты, синтезатор 2 выделяет в спектральном континиуме излучателя 1 только те частоты, которые соответствуют логическим единицам в парафазном коде записываемого слова. После окончания переходных процессов вновь включается затвор и происходит запись единиц образование "провалов" в спектре поглощения запоминающей среды в выбранной пространственной ячейке памяти. При этом записывающий пучок поступает на запоминающую среду тем же путем, что и в режиме стирания информации в данной ячейке. После завершения записи транспарант 18 освещается излучением, переводящим фотохромный материал транспаранта в прозрачное состояние. Считывание информации производится после завершения этапа адресной выборки нужной пространственной ячейки памяти. Блок управления 28 при подаче на него признака считывания подает управляющие сигналы, которые запирают синтезатор 2, устанавливают на модуляторе 5 интенсивность, требуемую для считывания информации без разрушения, переключают управляемые светопереключатели в состояние, обеспечивающее направление считывающего пучка света через адресующие модули 13 или 14 на соответствующий слой 22 или 23 запоминающей среды и считанного пучка света через диспергирующий элемент 25 и Фурье-объектив 26 на матричный фотоприемный блок 27. По окончании переходных процессов сигнал из блока управления 28 открывает затвор 4 и световой импульс со спектральной шириной, соответствующей ширине неоднородно уширенной полосы поглощения запоминающей среды 20 (21), через управляемый светопереключатель 6 (10) поступает на отклоняющий слой 17 модуля 13 (14), который отклоняет излучение на управляемый светом транспарант 18. Излучение проходит через прозрачный участок транспаранта 18, соответствующий выбранной в результате адресной или ассоциативной выборки пространственной ячейке памяти, проходит через этот участок и освещает запоминающую среду в выбранной ячейке памяти. Запоминающая среда является при считывании частотно-селективным фильтром, пропускающим излучение только тех частот, на которых ранее были сформированы "провалы" при записи единиц парафазного кода. Профильтрованное слоем 20 (23) запоминающей среды излучение отклоняется на динамической дифракционной решетке слоя 20 (21) и поступает через управляемый светопереключатель 8 (9) на отражатель 12 (управляемый светопереключатель 11), который направляет спектрально профильтрованное излучение на диспергирующий элемент 25, который пространственно разделяет излучение с различными частотами. Каждый из сформированных таким образом пучков фокусируются Фурье объективом 26 в плоскости матричного фотоприемного блока 27. Принятые световые сигналы преобразуются в электрическую форму и передаются на выход устройства по сигналу с блока управления 28. После завершения считывания информации по сигналу из блока 28, как и в режиме записи информации, освещается фотохромный управляемый светом транспарант и переводится в режим пропускания излучения. На выход блока управления поступает сигнал "Конец цикла". Логическая обработка информации в данном запоминающем устройстве осуществляется выполнением логических операций над двумя информационными словами, расположенными в слоях 22 и 23 с одинаковыми пространственным адресом, т.е. в ячейках памяти с одинаковой пространственной локализацией в слоях 22 и 23. Для пространственного совмещения требуемых информационных слов (операндов) производят описанную вышe операцию адресного считывания одного из требуемых операндов, например, в слое 23 с последующей пересылкой его с матричного фотоприемного блока 27 в узел памяти 31 блока управления 28. Затем с помощью описанной выше операции адресной записи производят запись в слой 23 информационногo слова из узла памяти 31 в прямом или обратном парафазном коде по адресу, совпадающему с адресом второго операнда, записанного в слое 22. Для этого необходимо, чтобы между логическими и пространственными адресами ячеек памяти запоминающих слоев 22 и 23 было установлено однозначное соответствие. Как указывалось выше, на запоминающей среде каждый бит информации изображается парафазно двумя частотами ω_2i и ω_2i+1, где (1 0,1.n), n число бит в информационном слове. При этом 1 и 0 на заминающей среде кодируются следующим образом (см.фиг.3). Для описания логических операций, выполняемых устройством, введем функции F_α,β(j₁,j₂), описывающие комбинации лучей, освещающих запоминающие среды, и запись данных в ячейки памяти прямым и обратным кодом. Определим функции F_α,β(j₁,j₂), следующим образом: j₁, j₂ запись данных первой и второй страниц на первой и второй запоминающих средах. запись тех же данных обратным кодом, α и β принимают значения 0 или 1 и определяют комбинацию освещаемых запоминающие среды лучей; так, a 1, b=0 означает, что w_2i 1, ω_2i+1 0, т.е. все частоты ω_2i присутствуют в опрашивающем луче, а все частоты ω_2i+1 отсутствуют; все остальные комбинации α и β определяются аналогичным образом. Примем условие, что считываемый на выходе сигнал равен 1 независимо от появления света на частотах w_2i или ω_2i+1 и равен 0, если свет отсутствует на частотах ω_2i и ω_2i+1 Таким образом, оптический сигнал Λ₁ на выходе запоминающего модуля 15 описывается выражением Λ₁= ω_2i∧ω_2i+1. Пользуясь указанными выше представлениями, можно показать, что в запоминающем устройстве выполняются следующие бинарные операции. Бинарные операции над страницами, записанными а прямом коде: 1. F₁₀ (j₁, j₂) ANDO (j₁, j₂) 2. F₀₁ (j₁, j₂) NOR (j₁, j₂) 3. F₁₁ (j₁, j₂) NXOR (j₁, j₂). Бинарные операции над страницами, записанными в обратном коде: 4. 5. 6. 7. 8. 9. При просвечивании одного запоминающего слоя выполняются бинарные операции над страницами, записанными в прямом и обратном кодах: 11. 12. 13. Преимущество предложенного устройства, по сравнению с прототипом, заключается в том, что в нем, наряду с адресным и ассоциативным доступом к хранимым страницам информации, осуществляется логическая обработка страниц информации. хранимых в устройстве.

Формула изобретения

1. Ассоциативное частотно-селективное оптическое запоминающее устройство, coдержащее оптический затвор, выход которого оптически связан с входом оптического модулятора, выход которого оптически связан с входом мерного управляемого светопереключателя, второй управляемый светопереключатель, выход которого оптически связан через последовательно расположенные диспергирующий элемент и Фурье-объектив с входом матричного фотоприемного блока, выход которого является информационным выходом устройства, гелиевый криостат, в котором размещен запоминающий модуль, блок перестройки частоты, вход которого является информационным входом устройства, блок управления, выходы которого с первого по шестой подключены к управляющим входам соответственно блока перестройки частоты, оптического затвора, оптического модулятора, первого и второго управляемых светопереключателей, матричного фотоприемного блока, седьмой выход блока управления является выходом "Конец цикла", выход матричного фотоприемного блока подключен к первому входу блока управления, второй и третий входы которого являются соответственно входами "Обращение" и "Код операции", отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности выполнения логических операций над массивами информации, а также повышения информационной емкости устройства, в него введены лазерный излучатель когерентного спектрального континиума, синтезатор дискретного набора оптических частиц, первый и второй адресующие модули, управляемые светопереключатели с третьего по шестой и отражатель, причем выход лазерного излучателя когерентного спектрального континиума оптически связан с входом синтезатора дискретного набора оптических частот, выход которого оптически связан с входом оптического затвора, управляющий вход синтезатора дискретного набора оптических частот соединен с выходом блока перестройки частоты, первый выход первого управляемого светопереключателя оптически связан с оптическим управляющим входом первого адресующего модуля, информационный выход которого оптически связан с первым информационным входом запоминающего модуля, второй информационный вход которого оптически связан с информационным входом второго адресующего модуля, второй выход первого управляемого светопереключателя оптически связан с первым входом третьего управляемого светопереключателя, второй вход которого оптически связан с первым информационным выходом запоминающего модуля, первый выход третьего управляемого светопереключателя оптически связан с первым входом четвертого управляемого светопереключателя, второй вход которого оптически связан с вторым информационным выходом запоминающего модуля, первый выход четвертого управляемого светопереключателя оптически связан с входом пятого управляемого светопереключателя, первый выход которого оптически связан с управляющим входом второго адресующего модуля, второй выход пятого управляемого светопереключателя оптически связан с первым входом второго управляемого светопереключателя, второй вход которого оптически связан с выходом шестого управляемого светопереключателя, первый вход которого через отражатель оптически связан с вторым выходом третьего управляемого светопереключателя, второй вход шестого управляемого светопереключателя оптически связан с вторым выходом четвертого управляемого светопереключателя, первый и второй адресующие модули размещены в гелиевом криостате, выходы блока управления с восьмого по пятнадцатый подключены соответственно к управляющим входам первого и второго адресующих модулей, к первому и второму управляющим входам запоминающего модуля, управляющим входам управляемых светопереключателей с третьего по шестой. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый адресующий модуль содержит монокристаллическую подложку, на одной поверхности которой размещен отклоняющий слой из монокристаллического прозрачного материала, на поверхности которого размещены электроды для формирования динамической дифракционной решетки, на отклоняющем слое расположен управляемый светом транспарант, причем выполняется условие n₂ > n₃ > n₁, где n₁, n₂, n₃ показатели преломления соответственно материала транспаранта, материала отклоняющего слоя и монокристаллической прозрачной подложки. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что запоминающий модуль содержит монокристаллическую прозрачную подложку, на обеих поверхностях которой размещены отклоняющие слои из монокристаллического прозрачного электрооптического материала, на поверхности каждого из которых размещены электроды для формирования динамической дифракционной решетки, на каждом отклоняющем слое размещен слой частотно-селективной запоминающей среды, причем удовлетворяется условие n₅ > n₆ > n₄, где n₄, n₅, n₆ показатели преломления соответственно частотно-селективной запоминающей среды, отклоняющего слоя и монокристаллической прозрачной подложки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---