Оптоэлектронный параллельный сумматор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВНДЕТЕЛЬСТВУ дп 556438

Фаюз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.06.74 (21) 2041163/24 (51) Л1. 1(л. - О 06Р 7/,.3 с присоединением заявки N

ГосУдаРственный комитет (23) Приорите„

Совета Министоов СЕСР па делаю изобретений б е,е ни ОпУоликовано 30.04.77. Бюллетень „, е )6 (53) УДК 631,335(;gF,,З) н открытий

Дата опубликования описания 22.06.77 (72) Авторы изобретения

В. H. Иванов, Р. Ф. Иванов, Г. И. Матвиспк, Н, А. Яковенко и В. А. Малафаев (71) Заявитель

Кубанский государственный университ (54) ОПТОЭЛЕКТРОНИЫЙ ПАРАЛЛЕЛЬИЫЙ СУММАТОР

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться при создании оптоэлектронных вычислительных машин.

Известен сумматор (1), содержащий источники света, фотоэлектрические цепи, блок индикации суммы, регистрирующее устройство, источник питания и выключатели. Процесс суммирования осуществляется в двоичном коде. Недостаток такого сумматора— большое время суммирования многоразрядных чисел.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является оптоэлектронный параллельный сумматор (2), содержащий каскадно соединенные по шинам питания разрядные ячейки на фотоэлементах, которые оптически связаны с регистром слагаемых, и источник постоянного питающего напряжения, подключенный к первой паре питающих шин ячейки младшего разряда и к второй паре питающих шин ячейки старшего разряда.

Недостатком известного сумматора является то, что время выполнения операции сложения растет пропорционально числу разрядов слагаемых, так как операция переноса сопровождается фотоэлектрическим преобразованием сигнала.

Целью изобретения является повышение быстродействия сумматора.

Это достигается тем, что в предлагаемом

5 сумматоре в каждую разрядную ячейку введены развязывающпе диоды, первый и второй фотоэлементы ячеек одними выводами подключены к крайним выводам двух идентичных последовательных цепей пз четырех фо1р тоэлементов каждая, соединенных параллельно, средние выводы которых объединены, а первый и второй выходы первой последовательной цепи фотоэлементов подключены непосредственно к первой паре питающих шин

)5 ячейки, одна из питающих шин второй пары соединена с другим выводом первого фотоэлемента и через первый развязывающий диод, включенный в обратном направлении, связана с первым выходом второй последова20 тельной цепи фотоэлементов и с катодом второго развязывающего диода, анод которого соединен с разрядным выходом ячейки, который через третий развязывающпй диод, включенный в обратном направлении, связан

25 с другим выводом второго фотоэлемента и с катодом четвертого развязывающего диода, подключенного анодом к второму выходу второй последовательной цепи фотоэлементов и к другой питающей шине пз второй пары

33 питающих шин ячейки.

556438

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого сумматора.

Цифрами на чертеже обозначены разрядные ячейки 1 и 2 младшего и старшего разрядов на фотоэлементах 3 — 6, соединенных в первую последовательную цепь, и фотоэлсментах 7 — 10, соединенных во вторую послеJl,oâàòåëhíóþ цепь, первый 11 и второй 12 фотоэлементы разрядной ячейки (все фотоэлементы 3 — 12 разрядных ячеек оптически связаны с регистром слагаемых 13), источник постоянного питающего напряжения 14, первый 15, второй 16, третий 17 и четвертый 18 развязывающие диоды. Каждая разрядная ячейка 1, 2 имеет два оптических входа, которые могут быть представлены, например, парами жгутов-световодов 19 — 20, 21 — 22. Входные сигналы подаются в жгуты-световоды непосредственно или через оптические переключающие устройства 23, 24, например оптические триггеры, регистра слагаемых 13, причем прямой ход разряда одного слагаемого подается в жгут-световод 19, а прямой код того же разряда другого слагаемого подается в жгут-световод 21. Инверсные коды разрядов слагаемых поступают соответственно в жгуты-световоды 20 и 22 (25 — разрядный выход ячейки, 26, 27 — первая пара питающих шин разрядной ячейки 1, 28, 29 — вторая пара питающих шин разрядной ячейки

2, 30 — разрядный выход ячейки).

Каждая ячейка работает следующим образом.

Наличие электрического сигнала на входе

31 соответствует отсутствию переноса единицы на ячейки 1 младшего разряда. В этом случае при отсутствии входных сигналов оптические триггеры 23, 24 находятся в состоянии «О» и засвечиваются фотоэлементы 3, 5

11, 8, 10. Злектрический сигнал через цепь с малым сопротивлением, состоящую из фотоэлементов 3 и ll, поступает на выход а.

При этом развязывающий диод 15 препятствует проникновению электрического сигнала на разрядный выход 25 ячейки.

При несовпадении входных сигналов за. свечиваются фотоэлементы 3, 5, 7, 9, 12 или

4, 6, 11, 8, 10. В этом случае электрический сигнал через фотоэлементы 3, 7 или 4, 8 попадает на выход а второй цепи и, следовательно, на разрядный выход 25 ячейки. При этом третий развязывающий диод 17 исключает проникновение электрического сигнала на выход б . При наличии одновременно обоих входных сигналов засвечиваются фотоэлементы 4, б, 7, 9, 12, и электрический сигнал через фотоэлементы 4, 9 поступает на выход б и на вход 27 ячейки 2 старшего разряда, При этом четвертый развязывающий диод 18 исключает попадание электрического сигнала на разрядный выход 25 ячейки.

При наличии электрического сигнала на выходе а ячейки 2 старшего разряда, который соответствует переносу единицы из ячейки 1 младшего разряда, электрический сиг10

3)

4 )

50 нал поступает на разрядный выход 25 только при совпадении значений слагаемых соответствующих разрядов. В одном случае сигнал поступает через цепи фотоэлементов 5, 8, в другом — через цепи фотоэлементов б, 12.

Первый случай соответствует тому, когда значения слагаемых равны «О». Прп этом перенос прекращается. Второй случай соответствует слагаемым, равным «1». Прп этом осуществляется перенос в старший разряд и в следующий разряд. 11ричем во втором случае третий развязывающий диод 17 исключает проникновение электрического сигнала на выход а . При несовпадении значений слагаемых электрический сигнал по цепи фотоэлементов 5, 9 или 6, 10 поступает на выход б .

При этом осуществляется дальнейший перенос, а на разрядном выходе 25 сигнал отсутствует.

Таким образом, при каждом из наборов значений слагаемых в разрядной ячейке 1, 2 образуется единственная цепь с милым сопротивлением фотоэлементов, по которой электрический сигнал распространяется в следующую ячейку. Рассмотрим сложение чисел A-01 и Ь-01. При этом. оптические триггеры 23, 24 в разрядной ячейке 1 пахс,лтся в состоянии «1», а в разрядной ячейке 2 — в состоянии «О», Зтому соответствует засветка фотоэлементов 4, б, 7, 9, 12 в разрядной ячейке 1 и фотоэлементов 3, 5, 11, 8, 10 в разрядной ячейке 2. В результате получается цепь с малым сопротивлением, образованная фотоэлементами 4, 9 в разрядной ячейке 1 и фотоэлементами 5, 8 в разрядной ячейке 2. и разрядной ячейке 1 электрический сигнал поступает на выход б и осуществляет перенос единицы в разряднуно ячейку 2. На разрядном выходе 25 ячейки сигнал отсутствует.

0 разрядной ячейке 2 электрический сигнал с входа 27 поступает на вь,ход а и через второй развязывающий диод 16 на разрядный выход 30 ячейки. Таким образом, в младшем разряде сумм имеется «О», а в старшем — «1».

Основным преимуществом предлагаемого сумматора является независимость времени суммирования от числа разрядов слагаемых, так как исключена необходимость преобразования электрического сигнала в оптический для переноса единицы в старший разряд.

Время суммирования определяется быстродействием фотоэлемента, примененного в сум м а торе.

Формула изо бретения

Оптоэлектронный параллельный сумматор, содержащий каскадно соединенные по шинам питания разрядные ячейки на фотоэлементах, которые оптически связаны с регистром слагаемых, и источник постоянного питающего напряжения, подключенный к первой паре питающих шин ячейки младшего разряда и к второй паре питающих шин ячейки старше556438

Составитель Ю. Козлов

Техред Л. Котова

Корректор T. Добровольская

Редактор Е. Караулова

3 ь ка з I 12/10 Изд. ¹ 419 Тираж 815 Подписное

Ц1-1ИИПИ Государственного комитета Совета .11иннстров СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, К-35, Ра1.инская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 го разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия сумматора, в нем в каждую разрядную ячейку введены развязывающие диоды, первый и второй фотоэлементы ячеек одними выводами подключены к крайним выводам двух идентичных последовательных цепей из четырех фотоэлементов каждая, соединенных параллельно, средние выводы которых объединены, а первый и второй выходы первой последовательной цепи фотоэлементов подключены непосредственно к первой паре питающих шин ячейки, одна из питающих шин второй пары соединена с другим выводом первого фотоэлемента и через первый развязывающий диод, включенный в обратном направлении, связана с первым выходом второй последовательной цепи фотоэлементов и с катодо второго развязывающего диода, анод которого соединен с разрядным выходом ячейки, который через третий развязывающий диод, включенный в обратном направлении, связан

5 с другим выводом второго фотоэлемента и с катодом четвертого развязывающего диода, подключенного анодом к второму выходу второй последовательной цепи фотоэлементов и к другой питающей шине из второй пары

10 питающи i шин ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент CILIA № 3053450, кл. 235-172, 15 1962.

2. Деркач B П., Корсунский В. М. Электролюминесцентные устройства. Киев, «Наукова думка», 1968, с. 263 — 265 (прототип).