Оптоэлектронное арифметико-логическое устройство

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных оптоэлектронных системах параллельной обработки изображений при построении матричных процессоров , для вычисления логических фунхций изображений методами клеточной логики. Цель изобретения - повышение быстродействия . Это достигается тем, что устройство содержит в каждом блоке 2 оптической обработки оптически управляемый транспарант 3, светоделитель 5, первый анализатор 6, оптический элемент задержки в виде волоконно-оптического жгута 7. светообъединитель 8, второй анализатор 9 и вращатель 10 плоскости поляризации, поляризатор 11, первый 13 и второй 20 источники излучения, первый 12 и второй 19 коллиматоры, оптоэлектронный затвор 14, светообьединитель 15, оптически управляемый транспарант 16, светоделитель 17 и блок22 управления. 3 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

О (21) 4719344/24 (22) 14.07.89 (46) 07.02.92. Бюл, ¹ 5 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.Г.Красиленко и В.Н.Дубчак (53) 681.325 (088.8) (56) Акаев А.А„, Майоров С.А. Оптические методы обработки информации. — М.: Высшая школа, 1988, с.187, рис,7.13, Авторское свидетельство СССР

¹ 1624482, кл. G 06 F 15/66, G 06 Е 1/00, 1988. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ АРИФМЕТИКОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных оптоэлектронных системах параллельной обработки изобра„„Я.) „„1711140 А1 (я)5 G 06 Е 1/00, G 06 F 15/66 жений при построении матричных процессоров, для вычисления логических функций изображений методами клеточной логики.

Цель изобретения — повышение быстродействия. Это достигается тем, что устройство содержит в каждом блоке 2 оптической обработки оптически управляемый транспарант 3, светоделитель 5, первый анализатор

6, оптический элемент задержки в виде волоконно-оптического жгута 7, светообъединитель 8. второй анализатор 9 и вращатель

10 плоскости поляризации, поляризатор 11, первый 13 и второй 20 источники излучения, первый 12 и второй 19 коллиматоры, оптоэлектронный затвор 14. светообьединитель

15, оптически управляемый транспарант 16, светоделитель 17 и блок 22 управления. 3 ил.

1711140

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных оптоэлектронных схемах параллельной обработки изображений при построении матричных процессоров, для вычисления логических функций изображений методами клеточной логики.

Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — схема блока управления; на фиг,3 — схема одновибратора.

Устройство содержит информационные входы 1> — 1 картинных операндов, блоки

2> — 2 оптической обработки, каждый из которых содержит оптически управляемый транспарант 3, выход 4 блока, светоделитель 5, первый анализатор 6, оптический элемент задержки в виде волоконно-оптического жгута 7, светообъединитель 8, второй анализатор 9 и вращатель 10 плоскости поляризации, а также поляризатор 11, первый коллиматор 12, первый источник 13 излучения, оптоэлектронный затвор 14, оптический накапливающий блок, содержащий светообъединитель 15, оптически управляемый транспарант 16, светоделитель

17, выход 18, второй коллиматор 19, второй источник 20 излучения, первый 21, второй

23 и третий 24 выходы блока 22 управления и вход 25 запуска.

Блок 22 управления содержит одновибраторы 26 — 26p-) (р=2 ), элемент НЕ 27, элементы И 281 — 28p, регистр 29 и элемент

ИЛИ 30.

Одновибратор 26 содержит RS-триггер

31, резистор 32, транзистор 33, БИСПИНтранзистор 34, конденсатор 35, резистор

36, светодиод 37 и переменный резистор 38.

Устройство работает следующим образом.

В регистр 29 блока 22 управления заносится код. Каждому коду на регистре 29 соответствует своя выполняемая функция.

Одновибраторы 261 — 26p-> осуществляют задержки электрического сигнала, причем время задержки каждого одновибратора выбирается подбором соответствующего резистора 38, причем 7k+1)1k (Ь вЂ” время задержки в k-м одновибраторе 26). На выходе

24 блока 22 формируются управляющие сигналы для оптоэлектронного затвора 14. Сигнал запуска с входа 25 одновременно запускает первый источник 13 излучения и при выставленных информационных операциях на входах 1 — 1л устройство начинает обработку. Плоскопараллельный световой поток с выхода первого коллиматора 12 поляризуется в выбранной плоскости поляризации поляризатором 11 и поступает на сигнальный оптический вход транспаранта

3 первого блока 21. На выходе транспаранта формируется изображение ИХ, где И и X>— соответственно изображения сигнального и

5 управляющего входов транспаранта 3. При выбранных направлениях поляризации первого 6 и второго 9 анализаторов плоскости поляризации на выходах соответствующих анализаторов устанавливаются соответст10 венно изображения ИХ и ИХ, плоскости поляризации которых выравниваются для дальнейшей обработки другими блоками 2 с помощью вращателя 10 плоскости поляризации..Применение волоконно-оптического

15 жгута на одном из оптических входов светообъединителя 8 обеспечивает временную задержку соответствующего оптического потока, в данном случае потока ИХ1, íà время т1. Время t1 подбирается соответствую20 щей длиной жгута, а место размещения (в каком из входов светообъединителя 8) жгута

7> не существенно. Это повлияет лишь на очередность проецирования во времени изображений ИХ и ИХ на сигнальном вы25 ходе 4 первого блока 2>, разделенных временем t>. Таким образом, применение пластин анализаторов и поляризации обеспечивает в общем случае выделение(формирование) изображений Ни X и Н -1 Xj, где Xj

30 — изображение текущего операнда. Нн— изображение части минтерма изобра>кений предыдущих блоков обработки, сформированных изображениями Х, ..., Х - . Соответствующая длина волоконно-оптического

35 жгута 7i в каждом из блоков обработки обеспечивает выделение во времени соответствующей части минтерма. Поэтому на сигнальном выходе 4 последнего блока 2л обработки последовательно во времени

40 формируются все возможные минтермы изображений: Х1, X2, ..., Xn,"., X1, X2...,, Xn— всего 2". Подавая в соответствующие моменты времени управляющие сигналы с вы хода 24 блока 22 на управляющий вход

45 оптоэлектронного затвора 14, осуществляют включение (разрешение) того или иного

MvHTepMa, Например, при n=3, чтобы осуществить операцию логическое ИЛИ, нужно в соответствующие моменты времени на за50 твор 14 подать сначала нулевой сигнал, затем все единичные сигналы (единичным сигналам соответствует состояние затвора, пропускающее световой поток). Разрешенные минтермы суммируются (интегрируют55 ся) при помощи транспаранта 16, светообъединителя 15 и светоделителя 17.

Второй источник 20 излучения при этом включен, так как на входе 25 первоначально поданный импульс уже отсутствует. Данный первоначальный импульс лишь проводил

1711140

55 обнуление соответствующей оптической памяти, являющейся по сути 0-триггером картинного типа на оптически управляемом транспаранте, Результат вычисления формируется на оптическом выходе 18 устройства.

Данное устройство позволяет вычис2п лять все возможные 2 значений разных логических функций от и операндов картинного типа, т.е. по сути представляет собой арифметико-логическое устройство оптоэлектронного матричного процессора, Возможность вычислений различных логических функций расширяет функциональные возможности устройства по сравнению с прототипом. Весь вопрос вычислений заключается лишь в правильном формировании управляющих сигналов во времени, что исключает погрешность вычислений. Это может быть обеспечено подбором первоначальных значений времен

11,..., с2", таким образом, чтобы времена

t;(j=1 — 2") были достаточно удалены друг от друга для обеспечения необходимой точности, При необходимости можно обеспечить одновременное вычисление разных логических функций по разным частям оптической апертуры. Для этого следует заменить оптоэлектронный затвор 14 на управляемый транспарант, управляющий оптический вход которого обеспечит вычисление своей логической по каждой из частей оптической апертуры проецированием светового потока через набор специально подобранных оптических масок. Такие маски можно хранить в специально отведенном блоке памяти, а соответствующие сигналы блока управления лишь извлекают нужные в данный момент маски.

Формула изобретения

Оптоэлектронное арифметико-логическое устройство, содержащее п блоков оптической обработки, где n — число входных операндов, оптический накапливающий блок, оптоэлектронный затвор и источник плоскопараллельного излучения, выход которого оптически связан с сигнальным входом первого блока оптической обработки, выход k-ro(k=1,...,п-1) блока оптической об5 работки оптически связан с сигнальным входом (1+1)-го блока оптической обработки, выход п-го блока оптической обработки оптически связан с информационным входом оптоэлектронного затвора, выход кото10 рого оптические связан с информационным входом оптического накапливающего блока, выход которого является выходом устройства, управляющие входы блоков оптической обработки — информационными

15 входами картинных операндов устройства, каждый блок оптической обработки содержит оптически управляемый транспарант. управляющий и сигнальный входы которого являются одноименными входами блока on20 тической обработки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен блок управления, входы задания функции и запуска которого являются одноименными входами устройства, 25 управляющие входы источника плоскопараллельного излучения, оптоэлектронного затвора и оптического накапливающего блока соединены с соответствующими выходами блока управления, а в каждый блок on30 тической обработки введены светоделитель, первый и второй анализаторы, оптичес: ий элемент задержки, вращатель плоскости, оляризации и светообъединитель, выход которого является выходом блока оптической

35 обработки, причем в каждом блоке оптической обработки выходоптическиуправляемого транспаранта оптически связан с входом светоделителя, первый выход которого оптически связан через последовательно располо40 женные первый анализатор и оптический элемент задержки с первым входом светообьединителя, второй выходсветоделителя оптически связан через последовательно расположенные второй анализатор и враща45 тель плоскости поляризации с вторым входом светообъединителя.

1711140

Составитель А.Ушаков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н,Ревская

Редактор И.Шмакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 339 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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