Устройство для оптической ассоциативной выборки информации из запоминающего устройства
Изобретение относится к вычислительной технике. Устройство для оптической ассоциативной выборки информации решает задачу сложного ассоциативного поиска информации по многим признакам опроса оптическими методами в запоминающих устройствах различного типа. Устройство позволяет повысить быстродействие запоминающих устройств при невысокой стоимости. Устройство содержит многоканальный излучательный блок 1 для ввода информации в устройство в виде световых пучков, блоки разведения 2 и 16 пучков для компоновки световых пучков, управляемый транспарант 4 для отображения страницы признаков опроса, блок 7 разделения пучков для разделения в пространстве признаковых и опорных пучков, блок 11 отклонения пучков для дискретного смещения световых пучков, оптически управляемый транспарант 15 для кратковременного хранения информации, оптические преобразователи 18 для обеспечения парафазного считывания, проекционный блок 6 и блоки 10 формирования пучков для формирования световых пучков. Фотоприемные блоки для преобразования оптических сигналов в электрические и регистрации совпадения, и блок управления. 2 ил.
Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано, например, совместно с запоминающими устройствами различного типа (оптоэлектронными, электронными, магнитными и т.д.) для простого и сложного ассоциативного поиска информации. Цель изобретения повышение быстродействия устройства для оптической ассоциативной выборки информации из запоминающего устройства. На фиг. 1 приведена оптическая схема устройства для оптической ассоциативной выборки информации из запоминающего устройства; на фиг. 2 блок-схема блока управления. Устройство для оптической ассоциативной выборки информации из запоминающего устройства содержит многоканальный излучательный блок 1, блок 2 разведения пучков, проекционный блок 3, управляемый транспарант 4, растр 5 переключателей поляризации, блок 6 формирования пучков, блок 7 разделения пучков, фотоприемный блок 8, блоки 9, 10 формирования пучков, блок 11 отклонения пучков, блок 12 формирования пучков, лазерный излучатель 13, блок 14 формирования пучков, оптически управляемый транспарант 15, блок 16 разведения пучков, блоки 17 формирования пучков, оптические преобразователи 18, фотоприемные блоки 19. Многоканальный излучательный блок 1 предназначен для ввода в устройство, например, ассоциативных признаков информации в виде световых пучков и преобразует, например, входные электрические сигналы в оптические. Блок 1 может состоять, например, из матрицы полупроводниковых лазеров или излучательных диодов, или сканлазера, или последовательно расположенных лазера, телескопа и управляемого транспаранта, или, в случае работы совместно с оптоэлектронным устройством, из светообъединительного поляризационного или спектрального куба, первый вход которого является оптическим входом блока 1, а второй вход куба через первый объектив с оптическим выходом лазера, выход куба через второй объектив связан с оптически управляемым транспарантом, выход которого является выходом блока 1. Блок 2 разведения пучков служит для компоновки световых пучков, отображающих, например, ассоциативные признаки, и может состоять, например, из волоконнооптических фоконов или последовательно расположенных цилиндрического телескопа и волоконнооптических световодов. Проекционный блок 3 служит для проецирования изображения каждого ассоциативного признака на все признаки опроса, отображенные на управляемом транспаранте 4. Блок 3 может состоять, например, из последовательно расположенных линейки растровых линз, в задней фокальной плоскости которых расположен коллективный объектив, и коллимирующего объектива, находящегося с коллективным объективом взаимно в фокальных плоскостях друг друга. Управляемый транспарант 4 предназначен для отображения, например, страницы признаков опроса и представляет собой пространственно-временной модулятор света, выполненный, например, на основе ниобата лития, ортоферрита, сегнетокерамики или жидкого кристалла. Растр 5 переключателей поляризации поворачивает плоскость поляризации опорных пучков на 90о относительно признаковых пучков и обеспечивает из разделение в блоке 7. Растр 5 может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов. Блок 6 формирования пучков может быть выполнен в виде двух ортогонально ориентированных цилиндрических объективов. Блок 7 разделения пучков предназначен для разделения в пространстве признаковых и опорных пучков, обеспечивающих парафазную регистрацию сигналов в блоке 8. Блок 7 может содержать поляризованный светоделительный куб, вход которого является первым входом блока, первый выход первого куба через первый переключатель поляризации оптически связан с первым входом поляризационного светообъединительного куба, второй вход которого является вторым входом блока. Выход светообъединительного куба через второй управляемый переключатель поляризации оптически связан с первым входом поляризационного вентиля, второй вход которого через поворотную призму оптически связан с вторым выходом поляризационного светоделительного куба. Первый и второй выходы поляризационного вентиля являются соответственно первым и вторым выходами блока. Переключатели поляризации могут быть выполнены, например, на основе жидких кристаллов. Фотоприемный блок 8 служит для определения совпадения ассоциативных признаков с признаками опроса и может быть выполнен, например, в виде интегральной или наборной фотоприемной матрицы. Блок 9 формирования пучков может быть выполнен, например, аналогично блоку 6, причем одна пара цилиндрических объективов этих блоков 6 и 9 образует телескопическую систему, а другая пара объективов находится взаимно в фокальных плоскостях друг друга. Блок 10 формирования пучков может состоять, например, из последовательно расположенных растра цилиндрических линз, в задней фокальной плоскости которого расположен первый цилиндрический объектив, второго цилиндрического объектива, находящегося с первым объективом взаимно в фокальных плоскостях друг друга, маски, третьего и четвертого ортогонально ориентированных цилиндрических объективов. Маска представляет собой, например, непрозрачный экран с прямоугольной матрицей прозрачных отверстий и может быть выполнена, например, в виде фототрафарета. Блок 11 отклонения пучков может быть выполнен, например, в виде однокоординатного электрооптического дефлектора. Блок 12 формирования пучков может быть выполнен, например, в виде цилиндрического телескопа. Блок 14 формирования пучков может состоять, например, из последовательно расположенных первого и второго ортогонально ориентированных цилиндрических объективов и линзового растра, передняя фокальная плоскость которого совпадает с главной плоскостью второго объектива. При этом первый цилиндрический объектив блока 14 и третий цилиндрический объектив блока 10 образуют, например, телескоп, а второй цилиндрический объектив блока 14 и четвертый цилиндрический объектив блока 10 находятся взаимно в фокальных плоскостях друг друга. Аналогично расположены относительно друг друга объективы блоков 14 и 6. Оптически управляемый транспарант 15 предназначен для кратковременного хранения информации и может быть выполнен, например, на основе жидкого кристалла или структуры МДП-жидкий кристалл. Блок 16 разведения пучков предназначен для направления световых пучков на разные фотоприемные блоки 19 и может состоять, например, из волоконных объединителей. Блок 17 формирования пучков может быть выполнен, например, в виде телескопа. Оптический преобразователь 18 осуществляет оптическое преобразование оптических сигналов, поступающих в него следующим образом: оптические сигналы парафазных единиц проходят через преобразователь 18 без изменений, сигналы парафазных нулей преобразуются в парафазные единицы, при отсутствии входных оптических сигналов преобразователь 18 создает на соответствующих своих выходах оптические сигналы парафазных нулей. Фотоприемные блоки 19 служат для определения совпадения разрядов ассоциативных признаков информации с признаками опроса и могут быть выполнены, например, в виде интегральных или наборных фотоприемных матриц. Блок 20 управления обеспечивает работу устройства и может состоять, например, из генератора 21 синхроимпульсов, канала 22 ввода-вывода, буферных накопителей 23-25, формирователей 26-28 управляющих сигналов, буферного накопителя 29, формирователей 30-35 управляющих сигналов, буферного накопителя 36. 1. В режиме простой ассоциативной выборки информации по многим признакам опроса данное устройство работает следующим образом. По команде генератора 21 синхроимпульсов из канала 22 ввода-вывода n (где n 1, 2, 3,m, где m число строк излучательных элементов в блоке 1) ассоциативные признаки информации (страница ассоциативных признаков) через буферный накопитель 23 и формирователь 26 управляющих сигналов поступают на излучательный блок 1, например, в виде электрических сигналов. Блок 1 преобразует электрические сигналы в оптические, например, таким образом, чтобы каждому n-му ассоциативному признаку соответствовала n-ая строка оптических сигналов на выходе блока 1, причем эти оптические сигналы, например, отображают ассоциативные признаки в прямом парафазном коде, между двоичными знаками которого располагаются опорные разряды в простом коде. Блок 2 разведения пучков разводит, фокусирует и компонует оптические сигналы отдельных строк, поступающие в него с блока 1, таким образом, чтобы они располагались, например, по порядку в одной строке. Оптические сигналы с блока 2 поступают в проекционный блок 3. По команде генератора 21 из канала 22 К (где К 1, 2, 3, r, r число строк в управляемом транспаранте 4) признаки опроса через накопитель 24 и формирователь 27 поступают на управляемый транспарант 4 и отображаются на нем, например, в обратном парафазном коде, между двоичными знаками которого располагаются опорные разряды в простом коде. При этом каждый К-ый признак опроса занимает, например, соответствующую К-ю строку транспаранта 4. Световые пучки, отображающие n-ый ассоциативный признак, с помощью блока 3 освещают под соответствующим определенным углом все К-ые признаки опроса, отображенные на транспаранте 4. Таким образом осуществляется оптическое умножение всех n-ых ассоциативных признаков на все К-ые признаки опроса. Оптические сигналы произведений разделены в пространстве. При этом, например, световые опорные пучки проходят через растр 5 переключателей поляризации и их плоскость поляризации поворачивается на 90о относительно признаковых пучков. Далее световые пучки проходят через блок 6 формирования пучков и поступают в блок 7 разделения пучков. Поляризационный светоделительный куб блока 7 разделяет опорные и признаковые пучки и направляет их по разным каналам. Признаковые пучки проходят через первый переключатель поляризации, поляризационный светообъединительный куб, второй переключатель поляризации и оптический вентиль и поступают в блок 9. Опорные пучки проходят через поворотную призму, установленную таким образом (например, сдвинутую вдоль падающего пучка), чтобы соответствующие опорные и признаковые пучки, вышедшие из блока 7, были разделены в пространстве. Блоки 6 и 9 (фиг. 1б) суммируют оптические сигналы с управляемого транспаранта 4 на фотоприемном блоке 8, а в ортогональной плоскости (фиг. 1а) проецируют изображение транспаранта на блок 8, имеющий n x K парафазных фотоприемных элементов. При этом фотоприемный элемент блока 8 с координатами n x K регистрирует оптический сигнал, соответствующий n-му ассоциативному признаку и К-му признаку опроса. По команде генератора 21 формирователь 28 подает, например, напряжение на блок 8. Координаты n и К парафазных фотоприемных элементов блока 8, на которых оптические сигналы опорных разрядов превышают оптические сигналы основных разрядов, определяют соответственно n-ые ассоциативные признаки и К-ые признаки опроса, по которым произошло полное совпадение. По команде генератора 21 коды адресов этих nK-ых фотоприемных элементов с блока 8 через накопитель 29 передаются в канал 22 ввода-вывода. Таким образом производится определение адресов ассоциативных признаков в странице ассоциативных признаков и адресов признаков опроса в странице признаков опроса, по которым произошло полное совпадение. 2. В режиме сложной ассоциативной выборки информации по многим признакам опроса устройство работает следующим образом. Предположим, что нам необходимо найти все слова исходной информации, у которых ассоциативные признаки совпадают с признаками опроса не менее, чем в l (l 1, 2, 3, S, a S максимальное число разрядов в признаке) разрядах и определить номера этих разрядов в признаках. В этом случае количество единичных опорных сигналов ( 
) в блоке 1 и управляемом транспаранте 4 равно 1 + (S l). Определение номеров разрядов, по которым произошло совпадение признаков, производится в два этапа. На первом этапе определяются адреса всех признаков, по которым произошло совпадение не менее, чем в l-разрядах. При этом устройство работает так, как описано в п. 1, с той лишь разницей, что теперь в блоках 1 и 4 включено единичных опорных сигналов. Поэтому координаты n и К парафазных фотоприемных элементов блока 8, на которых оптические сигналы опорных разрядов превышают оптические сигналы основных разрядов, определяют соответственно n-ые ассоциативные признаки и К-ые признаки опроса, в которых произошло совпадение не менее, чем в l разрядах. По команде генератора 21 коды адресов этих n-ых фотоприемных элементов с блока 8 через накопитель 29 и канал 22 передаются в накопитель 25. После этого устройство переводится на второй этап поиска. Для этого по командам генератора 21 формирователи 30 и 33 подают, например, напряжения соответственно на второй управляемый переключатель поляризации блока 7 и оптически управляемый транспарант 15. Поэтому световое распределение, существующее за транспарантом 4, переносится через блок 14 формирования пучков на оптически управляемый транспарант 15 и запоминается на нем в виде микрокадров. По команде генератора 21 напряжение с блока 7, например, снимается, и теперь устройство может одновременно работать в двух режимах: по п. 1 производить ассоциативный поиск для новой информации и одновременно определять номера совпавших разрядов для информации, хранящейся на оптически управляемом транспаранте 15. Определение номеров разрядов, по которым произошло совпадение признаков, осуществляется следующим образом. Микрокадры на транспаранте 15 разбиты, например, на p (p 1, 2, 3,n) групп по (где 
1, 2, 3,n) столбцов в группе ( n/p). По командам генератора 21 формирователи 31, 32, 34, 35 подают, например, напряжения соответственно на блоки 11, 13, 18 и 19. Световой пучок от лазерного излучателя 13 проходит блок 12 формирования пучков, расщепляется блоком 11 отклонения пучков на p пучков таким образом, чтобы через блок 10 формирования пучков, блок 7 и блок 14 высветить с транспаранта 15 по одному столбцу микрокадров из каждой p-ой группы. При этом блок 11 высвечивает только столбцы, которые содержат nK-ые признаки с не менее чем l совпавшими разрядами. Оптические сигналы с любого -го столбца каждой p-ой группы через волоконный объединитель блока 16 поступает через блок 17 формирования пучков на оптический преобразователь 18. При этом в этих страницах в позициях совпавших разрядов оптические сигналы отсутствуют. Страница оптических распределений проходит через оптический преобразователь 18, и на местах совпавших разрядов появляются сигналы парафазных нулей, а в остальных разрядах парафазные единицы. По команде генератора 21 коды адресов К-ых строк, которые содержат более чем l совпавших разрядов, поступают из накопителя 25 через формирователь 35 на p-ые фотоприемные блоки 19. Координаты фотоприемников, которые регистрируют парафазные нулевые оптические сигналы, определяют номера разрядов в К-ых признаках опроса, по которым произошло совпадение. Таким образом, номера разрядов определяются только в соответствующих К-ых строках p-ых фотоприемных блоков по соответствующим К и n, которые определены на первом этапе поиска поиска по совпадению не менее чем в l-ых разрядах слов. Это существенно повышает быстродействие устройства. По команде генератора 21 коды адресов найденных разрядов с блоков 19 через соответствующие накопители 36 подаются в канал 22 ввода-вывода. Таким образом, производится определение номеров совпавших разрядов при сложном ассоциативном поиске информации.
Формула изобретения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ АССОЦИАТИВНОЙ ВЫБОРКИ ИНФОРМАЦИИ ИЗ ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащее многоканальный излучательный блок, управляемый транспарант, фотоприемный блок, группу блоков формирования пучков, каждый из которых через оптический преобразователь связан с соответствующим оптическим входом группы фотоприемных блоков, блок управления, выходы которого с первого по пятый подключены к управляющим входам соответственно многоканального излучательного блока, управляемого транспаранта, группы фотоприемных блоков, группы оптических преобразователей, фотоприемного блока, выход которого и выходы группы фотоприемных блоков подключены к соответствующим адресным входам блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены первый и второй блоки разведения пучков, проекционный блок, растр переключателей поляризации, блоки формирования пучков с первого по пятый, блок разделения пучков, блок отклонения пучков, лазерный излучатель и оптически управляемый транспарант, причем выход многоканального излучательного блока оптически связан с входом первого блока разведения пучков, каждый выход которого через проекционный блок оптически связан со входом управляемого транспаранта, выход которого через последовательно расположенные растр переключателей поляризации и первый блок формирования пучков оптически связан с первым входом блока разделения пучков, первый выход которого через второй блок формирования пучков оптически связан с входом фотоприемного блока, второй вход блока разделения пучков через последовательно расположенные и оптические связанные третий блок формирования пучков, блок отклонения пучков и четвертый блок формирования пучков оптически связан с выходом лазерного излучателя, второй выход блока разделения пучков через последовательно расположенные и оптически связанные пятый блок формирования пучков и оптически управляемый транспарант оптически связан с входом второго блока разведения пучков, каждый выход которого оптически связан с соответствующим входом группы блоков формирования пучков, выходы блока управления с шестого по девятый подключены к управляющим входам соответственно лазерного излучателя, блока отклонения пучков, блока разделения пучков и оптически управляемого транспаранта.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
