Оптоэлектронный логический блок для запоминающего устройства

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности блока. Оптоэлектронный логический блок содержит многоканальный узел с управляемым параметром излучения, многоканальный селективный фотоприемный узел и узел управления. Изобретение, решая задачу вычисления всех шестнадцати основных булевых логических функций оптическими методами, позволяет в 100 - 1000 раз повысить быстродействие, надежность и компактность такого рода устройств. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано совместно с запоминающими устройствами различного типа (оптоэлектронными, электронными и т.д.) для логической обработки информации.

Известен оптоэлектронный преобразователь для оптического запоминающего устройства [1], содержащий многоканальный излучательный блок, блоки формирования пучков, поляризационные светообъединители, коллимирующий блок, оптически управляемый транспарант, поляризационные светоделители, поляризационные управляемые транспаранты, блок смещения пучков, корректирующие блоки, фотоприемный блок, управляемые переключатели поляризации, поляризационный оптический вентиль, отражатели и блок управления. Основными недостатками преобразователя являются относительно невысокая надежность из-за содержания большого количества оборудования, громоздкость, а также невозможность вычисления всех шестнадцати основных логических булевых функций.

Наиболее близким к предлагаемому является оптоэлектронный логический блок для запоминающего устройства [2], содержащий n-канальные (n = 1,2,3,.. . , N) узел излучения, управляемый вход которого подключен к первому выходу узла управления, и фотоприемный узел, управляемый вход которого подключен к второму выходу узла управления, вход которого подключен к выходу n-канального фотоприемного узла. Основными недостатками этого блока являются относительно низкие быстродействие и надежность.

Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности блока.

Цель достигается тем, что в логический оптоэлектронный блок для запоминающего устройства, содержащий многоканальный узел излучения, управляющий вход которого подключен к первому выходу узла управления, и фотоприемный узел, управляющий вход которого подключен к второму выходу узла управления, вход которого подключен к выходу многоканального фотоприемного узла, введены световоды, а многоканальный узел излучения выполнен в виде многоканального узла с управляемым параметром излучения, многоканальный фотоприемный узел выполнен в виде многоканального селективного фотоприемного узла, состоящего из фотоприемников, причем выход каждого излучателя многоканального узла с управляемым параметром излучения через соответствующий световод оптически связан с входом соответствующего фотоприемника многоканального селективного фотоприемного узла.

Технических решений с совокупностью признаков, сходной с совокупностью отличительных признаков объекта изобретения, не имеется. Данная совокупность существенных признаков и связей между ними позволяет получить блок, обладающий в 100-1000 раз большими быстродействием и надежностью по сравнению с известными устройствами и прототипом. Таким образом, предложенный блок обладает свойствами, не присущими известным устройствам. Это объясняется новой совокупностью существенных признаков и новыми связями.

На фиг. 1 приведена функциональная схема логического оптоэлектронного блока для запоминающего устройства, выполняющего все 16 основных логических булевых функций; на фиг.2 - блок-схема узла управления; на фиг.3 - оптическое представление 16 основных логических булевых функций на многоканальном излучательном узле 18.

Логический оптоэлектронный блок содержит многоканальный узел 1 с управляемым параметром излучения, световоды 2, многоканальный селективный фотоприемный узел 3 и узел 4 управления (фиг.2), который имеет две группы входов 5-1, 5-2 и три группы входов 6-1...6-3 и содержит канал 7 ввода-вывода, буферный накопитель 8, формирователи 9, 10 управляющих сигналов, буферный накопитель 11.

Многоканальный узел 1 с управляемым параметром излучения предназначен для ввода первой страницы операндов в логический блок в виде оптических сигналов (например, преобразует входные электрические сигналы в оптические) и модуляции их параметров (например, поляризации или длины волны) в соответствии с вводимыми операндами второй страницы. Узел 1 может быть выполнен, например, в виде матрицы лазерных диодов с модулируемой ориентацией плоскости поляризации выходных световых пучков или в виде матрицы перестраиваемых лазерных диодов по длине волны излучения.

Световод 2 предназначен для передачи оптических сигналов и может быть выполнен из волоконно-оптических или интегрально-оптических световодов, например, сохраняющих поляризацию или длину волны излучения.

Многоканальный селективный фотоприемный узел 3 служит для раздельного детектирования оптических сигналов в зависимости от их параметров и может быть выполнен, например, в виде поляризационно-чувствительной или многоцветной интегральной матрицы.

Логический оптоэлектронный блок может выполнять любую логическую операцию из шестнадцати приведенных в таблице.

Рассмотрим работу логического оптоэлектронного блока на примере выполнения логической операции стрелка Пирса (F₈=).

Если логический блок работает совместно с электронным устройством, то электрические сигналы, отображающие первую (A) и вторую (B) страницы операндов, по шине 5-1 через канал 7 ввода-вывода поступают на буферный накопитель 8.

В данном случае выполнения операции стрелка Пирса по команде, поступающей из канала 7 ввода-вывода, буферный накопитель 8 через формирователь 9 управляющих сигналов подает, например, напряжение на многоканальный узел 1 с управляемым параметром излучения, который преобразует электрические сигналы в оптические, отображающие первую страницу операндов A, например, в Манчестерском коде, а от второй страницы операндов B подает только нулевые знаки в Манчестерском коде. Кроме того, на узел 1 подается вспомогательная страница С, состоящая только из единиц в Манчестерском коде во всех разрядах.

Согласно электрическим сигналам страницы B и вспомогательной страницы С изменяются параметры оптических сигналов, отображающих страницу A. Например, происходит переключение плоскости поляризации этих сигналов на 90^о или изменяется их длина волны.

Оптический сигнал от излучателя узла 1 направляется через световод на соответствующий фотоприемник селективного фотоприемного узла 3, в котором в зависимости от состояния параметра оптического сигнала детектированный сигнал появляется, например, на том или ином выходе фотоприемника. При этом, если управляемый параметр излучения меняется, то меняется и выход фотоприемника, на котором появляется электрический сигнал, т.е. информация инвертируется, в противном случае информация не меняется (не инвертируется).

По сигналу из канала 7 ввода-вывода формирователь 10 подает управляющие напряжения на селективный фотоприемный узел 3 и он считывает информацию, соответствующую логической операции стрелка Пирса (F₈). Эта информация с узла 3 поступает в накопитель 11, из которого по сигналу, поступающему из канала 7, выводится через него в другие устройства.

Логический оптоэлектронный блок, изображенный на фиг.1, может вычислять все шестнадцать булевых логических функций, представленных в таблице. Для этого на его узле 1 отображается информация согласно фиг.3 в зависимости от вычисляемой функции (заштрихованная область изменяет управляемый параметр оптического сигнала). При этом в зависимости от того, с какой страницы операндов (A или B) поступает управляющий параметрами сигнал, он имеет соответственно индекс 1 или 2 (сигнал вспомогательной страницы не имеет индекса).

Использование изобретения позволит в 100-1000 раз повысить быстродействие, надежность и компактность такого рода устройств.

Формула изобретения

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ БЛОК ДЛЯ ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий многоканальные излучательный узел, управляющий вход которого подключен к первому выходу узла управления, и фотоприемный узел, управляющий вход которого подключен к второму выходу узла управления, первый вход которого подключен к выходу многоканального фотоприемного узла, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности блока, многоканальный излучательный узел выполнен с управляемым параметром излучения, многоканальный фотоприемный узел состоит из фотоприемников по числу каналов, причем выход каждого излучателя многоканального узла с управляемым параметром излучения через соответствующий световод оптически связан с входом соответствующего фотоприемника, второй вход и третий выход узла управления являются соответственно входом и выходом блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3