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, по числу каналов световодные мультиплексоры и световодные параметрические демультиплексоры, многоканальный 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 оптоэлектронный логический блок для запоминающего устройства, содержащий многоканальные 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 по числу каналов световодные мультиплексоры и световодные параметрические демультиплексоры, а многоканальный узел излучения выполнен в виде многоканального узла с управляемым параметром излучения, причем каждый выход каждого парафазного излучателя многоканального параметрического излучательного узла оптически связан с соответствующим входом соответствующего световодного мультиплексора, выход которого связан с входом соответствующего световодного параметрического демультиплексора, каждый выход которого оптически связан с соответствующим входом соответствующего парафазного фотоприемника многоканального 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 устройство, обладающее 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 оптического логического 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 в узле 1.

Оптоэлектронный логический блок содержит многоканальный узел 1 с управляемым параметром излучения, световодные мультиплексоры 2, световодные параметрические демультиплексоры 3, многоканальный фотоприемный узел 4 и узел 5 управления (фиг.2), который имеет две группы входов 6-1, 6-2 и три группы выходов 7-1. ..7-3 и содержит канал 8 ввода-вывода, буферный накопитель 9, формирователи 10, 11 управляющих сигналов, буферный накопитель 12.

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 по длине волны излучения лазерных диодов.

Световодный мультиплексор 2 предназначен для направления оптических сигналов от каждого излучателя пары, составляющей парафазный излучатель, в единый канал. Мультиплексор 2 может быть выполнен в виде волоконно-оптического или интегрально-оптического объединителя.

Световодный параметрический демультиплексор 3 предназначен для разделения оптических сигналов по их параметрам, например, в зависимости от ориентации их плоскости поляризации или длины волны. Демультиплексор 3 может быть выполнен, например, в виде поляризационных или спектральных разветвителей, например, на основе сплавных ответвителей из одномодовых волоконных световодов или интегральных световодов, или гофрированных волноводных структур.

Многоканальный фотоприемный узел 4 служит для преобразования оптических сигналов в электрические и может быть выполнен, например, в виде интегральной фотоприемной матрицы.

Оптический логический блок может выполнять любую логическую операцию из шестнадцати приведенных в таблице.

Рассмотрим работу оптического логического 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 6-1 через канал 8 ввода-вывода поступают на буферный накопитель 9. В данном случае выполнения операции стрелка Пирса по команде, поступающей из канала 8 ввода-вывода, буферный накопитель 9 через формирователь 10 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 прямом парафазном коде, а от второй страницы операндов B подает только нулевые парафазные знаки. Кроме того, на узел 1 подается вспомогательная страница (С), состоящая только из парафазных единиц 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 каждого парафазного излучателя узла 1 направляется через соответствующий мультиплексор 2 на соответствующий демультиплексор 3, который в зависимости от того, изменился или не изменился управляемый параметр излучения, направляет оптический сигнал через соответствующую свою ветвь на соответствующий элемент соответствующего парафазного фотоприемника узла 4.

Таким образом, если управляемый параметр оптического сигнала в узле 1 меняется, то отображаемая им информация инвертируется, в противном случае информация не меняется (не инвертируется).

По сигналу из канала 8 ввода-вывода формирователь 11 подает управляющие напряжения на фотоприемный узел 4 и он считывает информацию, соответствующую логической операции стрелка Пирса (F₈). Эта информация с узла 4 поступает в накопитель 12, из которого по сигналу, поступающему из канала 8, выводится через него в другие устройства.

Оптический логический 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 многоканальный узел излучения, управляющий вход которого подключен к первому выходу узла управления, и многоканальный 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, в него введены по числу каналов световодные мультиплексоры и световодные параметрические демультиплексоры, многоканальный узел излучения выполнен с управляемым параметром излучения, причем выходы каждого парафазного излучателя многоканального узла с управляемым параметром излучения оптически связаны с входами соответствующего световодного мультиплексора, выход которого оптически связан с входом соответствующего световодного параметрического демультиплексора, выходы которого оптически связаны с входами соответствующего парафазного фотоприемника многоканального фотоприемного узла, второй вход и третий выход узла управления являются соответственно входом и выходом блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3