Оптическое оперативное запоминающее устройство

 

Союз Советскнк

Сецналнстмческмк

Ресмублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) 3аявлено 141277 (21) 2553910/18 — 24 с присоединением заявки 92553911/18-24 (23) Прмормтет

Опубликовано 231084Бюллетень 14о 39

Дата опубликования описанию 2 31080 (51)М. Кл.

G 11 С 13/04

Государственный комитет

СССР ио аелам изобретений и открытий (53) УДК 681 327 .066. (088.8) (72) Автор изобретения

А.A. Вербовецкий (71) Заявитель (54 ) ОПТИЧЕСКОЕ ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах оперативной обработки больших массивов информации. 5

Известно оптическое запоминающее устройство (Зу), содержащее источник излучения, адресную систему, регистрирующую среду, матрицы фотоприемников и точечные источники сферичес- 10 ких волн, освещающих всю или значительную площадь регистрирующей среды, используемые при записи и считывании как полезной информации, так и ассоциативных признаков и признаков опроса (1$ .

Однако в известном устройстве необходимо освещение как при записи, так и при считывании больших площадей регистрирующей среды. Это приводит 2О к повышенным требованиям к чувствительности реверсивных регистрирующих сред, фотоприемников и их характеристикам, резкому снижению быстродействия устройств и плотности записи, а 25 также воэможности ассоциативного по-. иска только страниц информации. Кроме того в этом устройстве необходимо испольэовать объемные регистрирующие среды .

Наиболее близким техническим решением является оптическое запоминающее устройство с записью, считыванием и стиранием информации, содерк;ащее источник излучения, адресную систему, формирующую оптику, управляемый транспарант, реверсивную регистрирующую среду, фотоприемную матрицу и устройство управления 2) .

В этом устройстве возможна только адресная обработка информации.

Пель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства эа счет обеспечения его работы в ассоциативном режиме выборки информации.

Это достигается тем, что в него введены светоделительный элемент, второй блок фокусировки луча и вторая матрица фотоприемников, причем вход светоделительного элемента оптически связан с первым блоком фокусировки луча, первый выход светоделительного элемента оптически связан через второй блок фокусировки луча с второй матрицей фотоприемников, второй выход светоделительного элемента оптически связан с первой матрицей фотоприемников, выходы второй матрицы фотоприемников подключены к

701346 блоку управления, выход которого подключен к светоделительному элементу, а также в него введен дополнительный светоделительный элемент., второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант, третий блок фокусировки луча, третья матрица фотоприемников, причем вход дополнительного светоделитвльного элемента оптически связан с вторым выходом светоделительного элемента, первый выход дополнительного светоделительного элемента оптически связан через последовательно расположенные второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант и третий блок фокусировки луча с третьей матрицей фотоприемников, выход которого подключен к блоку управления, второй выход дополнительного светоделительного элемента оптически связан с первой матрицей фотоприемников, выходы -20 блока управления подключены к дополнительному светоделительному элементу, к второму управляемому транспаранту и третьей матрице фотоприемников.

В режиме записи работает источник 1 излучения на длине волны %..чп.

По команде с блока 18 световой пучок блоком 2 устанавливается в положение, соответствующее адресу микрокадра, в который должна записываться информация. На управляемом транспаранте 5 отображается код записываемой информации, поступаемый по команде с блока 18 из любого внешнего источника информации, например ЗУ любого типа, процессора и т.д. (на чертеже не показаны). Световой пучок с помощью блока 4 формирования луча расширяется до размеров управляемого транспаранта 5 и затем с помощью блока 6 фокусировки луча освещает участок светочувствительного носителя 7, соответствующий адресу, заданному блоком 2. Поскольку пучок света промодулирован управляеьым транспарантом 5, то в плоскости носителя проецируется уменьшенное иэображение кода, отображенного на управляемом транспаранте 5. На носитель 7, по команде с блока 18, например, подается напряжение. По завершению записи микрокадра напряжение с носителя 7, например, снимается.

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения, блок 2 адресации луча с оптической системой 3, обеспечиваю- З0 щий как произвольную заданную адресацию световых пучков при записи, считывании и стирании, так и одновременное высвечивание всего адресного растра световых пучков при ассоциативной обработке информации. Источником излучения могут быть, например, лазеры, иэлучательные диоды, инжек— ционные лазеры и т.д., а в качестве адресных систем используются, например, электрооптическая система, мат- 40 рицы излучательных диодов или лазеров, сканлазер и т.д. Далее устройство содержит блок 4 формирования луча, управляемый транспарант 5, осуществляющий пространственно-временную 45 модуляцию светового пучка в соответствии с кодом, предназначенным для записи информации, или в соответствии с признаком опроса при ассоциативном поиске информации, блок 6 фокуси- 50 ровки луча, реверсивный носитель 7 информации .с оптическим блоком 8 считывания. В качестве носителя может быть использован, например, фотоэлектрический кристалл (например, силикат висмута), на котором хранится информация в виде отдельных кадров — страниц, например, в парофазном коде, или любая подходящая среда, допускающая запись, считывание и стирание информации. 60

В устройство входят светоделительные элементы 9 и 10, например светоделительные призмы, чувствительные к плоскости поляризации, или .полупрозрачные зеркала, разделяющие 65 оптическую схему на канал I ассоциативного поиска страницы информации, в котором расположены второй блок 11 фокусировки луча и матрица

12 фотоприемников, канал II считывания основной информации, в котором расположены светоделительный элемент

10 и матрица 13 фотоприемников и канал IL I ассоциативного поиска слова (блока слов), в котором расположен блок 14 формирования луча, управляемый транспарант 15,блок 16 фокусировки луча и матрица 17 фотоприемников . Светоделительные элементы 9 и

10 или разделяют световой пучок на. три канала или переключают весь световой пучок с одного канала на другой.

Матрица 12 фотоприемников осуществляет определение адреса страницы информации (кадра) при ассоциативном поиске страницы информации, 13 — регистрацию считываемой информации как всего кадра, так и отдельных слов (блоков слов), 17 — определение адреса слова (блока слов) внутри страницы информации.

Управляемый транспарант 15 осуществляет пространственно-временную модуляцию светового пучка в соответствии с обратным кодом признака onроса слова (блока слов).

Блок 18 управления управляет записью, считыванием, стиранием при ассоциативной и адресной обработках информации.

При адресной обработке информации устройство работает следующим образом.

701346 команде с блока 18 устройство переводится в режим адресного считывания по найденному адресу, описанному выше.

В режиме ассоциативного поиска слона (блока слов) в странице информа— ции блок 2 работает н режиме адресного считынания. Все ячейки управляемого транспаранта 5, предназначенные для ассоциативных признаков слов (блоков слов), блоком 18 переводятся на пропускание, а нсе остальные ячейки могут маскироваться. С помощью снетоделительных элементов 9 и 10 (на элементы 9 и 10 подаются, например, напряжения) считываемый пучок направляется в канал ассоциативного поиска слова (блока слов). С помощью блока формирования луча 14 ассоциатинные признаки слов (блокон слов) проектируются и совмещаются на управляемом транспаранте 15, на котором блок 18 отображает, например, обратный код признака опроса слова (блока слов). Производится оптическое умножение признака опроса на ассоциативные признаки всех слон (блоков слов) данной страницы информации.

Полученное световое распределение проектируется блоком 16 фокусировки луча на матрицу 17 фотоприемников.

Если один из кодов ассоциативных признаков слов (блоков слов) совпал с кодом признака опроса, то суммарный сигнал, полученный с соответствующего фотоприемника (группы фотоприемников) матрицы 17 будет равен нулю. Адрес этого фотоприемника (фотоприемников) н матрице 17 соответствует искомому адресу слова (блока слов) н странице информации.

Считывание оснонной информации по этому адресу производится по коман— де с блока 18 с помощью матрицы 13 фотоприемников в режиме адресного считывания.

Запись информации в Зу может производиться одним из следующих способов: по адресу, по признаку, с шаговым распределением, с сортировкой информации.

Стирание информации может произ— водиться либо по адресу, при этом устройство работает в адресном режиме, описанном выше, либо по признаку, при этом страница или слово (блок слов), подлежащих стиранию, отыскивается при работе устройства в ассоциативном режиме поиска. После этого стирание страницы производится по команде с блока 18 обычным способом, при котором нсе я ейки управляемого транспаранта 5 переводятся в режим пропускания. При стирании слова (блока слов) н режим пропускания блок 18 переводит только те ячейки управляемого транспаранта

5, информация в которых должна сти— раться и .перезаписываться.

В режиме считывания информации работает источник 1 излучения на длине волны Х „„ . Блок 18 переводит все рабочие ячейки управляемого транспаранта 5 в режим пропускания света. По команде с блока 18 пучок света блоком 2 устанавливается в положение, соответствующее адресу считываемого микрокадра. Освещение микрокадра осуществляется той же оптической системой, что и при записи микрокадра. Увеличенное изображение микрокадра с помощью оптической системы 8 и снетоделительных элементов 9 и 10 (на элемент 9, например, блок 18 подает напряжение), проектируется в плоскость матрицы 15

13 фотоприемников и по команде с блока 18 считывается ею.

В режиме стирания информации работает источник 1 излучения на длине волны сто . При необходимости сти- Щ рания какой-либо страницы информации по команде с блока 18 все ячейки управляемого транспаранта 5 переводятся в режим пропускания света.

Оптическая система работает так же, как и в режиме записи информации.

При стирании слова (блока слов) блок 18 переводит н режим пропускания только те ячейки управляемого транспаранта 5, информация в которых должна стираться и перезаписываться, остальные ячейки маскируются .

При ассоциативной обработке информации устройство работает следующим образом.

В режиме ассоциативного поиска страницы информации источник 1 излучения работает на длине волны Ъ ц< и при этом блок 18 высвечивает весь адресный растр световых пучков блока 2 (например, на нсе ячейки элект- 49 рооптической системы подается четверть волновых напряжений). В ячейках управляемого транспаранта 5, преддазначенных для ассоциативного признака страницы (ь икрокадра), блок 4>

18 отображает обратный код признака опроса, остальные ячейки управляемого транспаранта маскируются. Световое распределение из плоскости носителя информации с помощью оптического блока 8 считывания и блока 11 фокусировки луча проектируется на матрицу 12 фотоприемников в виде растра световых точек. Изображение растра точечных источников переносится в плоскость расположения матрицы 12 фотоприемников. !

Если один (или несколько) из ассоциативных признаков совпал с признаком опроса, то суммарный сигнал, полученный с соответствующего фотоприем- Щ ника (группы фотоприемников) матрицы

12, будет равен нулю. Адрес этого фотоприемника (группы фотоприемников) н матрице 12 соответствует искомому адресу микрокадра на носителе. По Я

701346

Использование предлагаемого устройства позволяет осуществить параллельный ассоциативный поиск по массиву 10в- 109 двоичных знаков и в несколько раз увеличить быстродействие запоминающих устройств.

Применение данного ЭУ в вычислительных системах позволит эффектив— но управлять поиском Информации в оперативных ЗУ, осуществлять динамическое распределение памяти аппаратурными средствами, реализовать ассоциативную виртуальную память и ускорить обмен информации между различными уровнями памяти машин, осуществить аппаратурную реализацию транслятора и части операционной систе- 15 мы и др. Ассоциативный принцип обмеМа информацией с внешними накопите лямн и поиск информации в больших массивах данных упрощает операционную систему и увеличивает ее быстро- 1О действие.

Формула изобретения

1. Оптическое оперативное запоми— нающее устройство, содержащее последовательно расположенные и оптически связанные источник излучения, блок адресации луча, первый блок формирования луча, первый управляе- 30 мый транспарант, первый блок фокусировки луча, реверсивный носитель информации, оптический блок считывания, первую матрицу фотоприемников и блок управления, выходы которого под- 35 ключены к источнику излучения, первому управляемому транспаранту, реверсивному носителю информации и первой матрице фотоприемников, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью 4О расширения функциональных воэможностей устройства за чет обеспечения его работы в ассоциативном режиме выборки информации, в него введены светоделительный элемент, второй блок фокусировки луча и вторая матрица фотоприемников, причем вход светоделительного элемента оптически связан с оптическим блоком считывания, первый выход светоделительного элемента оптически связан через второй блок фокусировки луча с второй матрицей фотоприемников, второй выход светоделительного элемента оптически связан с первой матрицей фотоприемников, выходы второй матрицы фотоприемников подключены к блоку управления, выход которого подключен к светоделительному элементу.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в него введен дополнительный светоделительный элемент, второй блок формирования луча, второй управляемый транс— парант, третий блок фокусировки луча, третья матрица фотоприемников, причем вход дополнительного светоделительного элемента оптически связан с вторым выходом светоделительного элемента, первый выход дополнительного светоделительного элемента оптически связан через последовательно расположенные второй блок . формирования луча, второй управляемый транспарант и третий блок фокусировки луча с третьей матрицей фотоприемников, выход которой подключен к блоку управления, второй выход дополнительного светоделительнрго элемента оптически связан с первой матрицей фотоприемников, выходы блока управления подключены к дополнительному светоделительному элементу, к второму управляемому транспаранту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. 1ЕЕЕ Traus, 1970, Оес., С-19, 9 12, р. 1174-1184.

2. Патент США 9 3902788, 1975 г., кл. 350-150 (прототип).

701346

Составитель С. Самуцевич

Редактор Л. Письман Техред С.Мигунова Корректор E° . Папп

Заказ 7827/73 Тира к 662 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная,4