Многоканальное ассоциативно-адрес-hoe оптическое запоминающее устройство

 

, с.,;,:< ози.:, л

О П И С А ""п И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»>797404

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 260778 (2!) 2655748/18-24 (511М. Кл

G 11 С 11/42 с присоединением заявки HP

Государственный комнтет

СССР во делам нзобретеннй и открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 150981. Бюллетень HP 34 (5З) УД) (681. 327. .66(088.8) Дата опубликования описания 151081 (72) Автор изобретения

A.A. Вербовецкий (7!) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ АССОЦИАТИВНО-АДРЕСНОЕ

ОПТИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

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

Известно оптическое запоминающее устройство с перезаписью информации, содержащее источник излучения, блок адресации луча, телескопическую систему, расщепители лучей, управляемые транспаранты, оптические системы, носители информации, фотоприемные блоки, каскадно соединенные управляемые поликубические мультипликаторы изображения, оптически связанные через согласующие оптические системы и уп- !5 равляемы оптические светопереключатели (1 ).

Применение в оптической схеме управляемых мультипликаторов изображения и управляемых светопереключателей 20 позволило создать в ЗУ различные оптические каналы записи, стирания, считывания и ассоциативной выборки страниц информации при использовании носителей, работающих на отражение.

Основными недостатками данного устройства являются относительно невысокая I емкость памяти и невозможность его работы с носителями, работающими на пропускание. 30

Наиболее близким техническим решением является оптическое оперативное запоминающее устройство, содержащее последовательно расположенные и оптически связанные источник излучения, блок адресации луча, первый блок формирования луча, управляемый транспарант, первый блок фокусировки луча, входной управляемый поликубический мультипликатор изображения, каждый и-й оптический выход которого (где

=2, (= 1,2,3... ) оптически связан с и -м входным блоком оптического согласования, щ выходных блоков оптического согласования (где, например, и= 2"), оптически связанных с входами vn выходных управляемых поликубических мультипликаторов изображения, каждый Ф-й выход которых (где, например, k = 2"+ ) через последовательно расположенные второй блок фокусировки луча, носитель информации, третий блок фокусировки лучей оптически связан с входом !!-ro блока оптической связи, тп входных управляемых поликубических блоков сведения иэображений и блок управления, выходы которого подключены к источнику излучения, блоку адресации луча, управляемому транспаранту, управляемым

797404 поликубическим мультипликаторам изоб- равения, управляемым поликубическим блокам сведения изображений (2). Основными недостатками данного устройства являются относительно невысокая емкость хранения информации и невысокая надежность его работы.

Цель изобретения - увеличить информационную емкость и надежность устройства.

t.

Указанная цель достигается тем, что многоканальное ассоциативно-адресное оптическое запоминающее уст- ройство содержит И согласующиг управляемых поликубических мультипликаторов изображения,. ф согласующих проекционных блоков, и входных блоков оптического согласования, И согласующих управляемых поликубических блоков сведения изображения,- И выходных блоков оптического согласования, выходной управляемый поликубический блок, 2G сведения изображений, четвертый блок фокусировки луча, управляемый светопереключатель, блок оптической кор †. рекции, проекционный блок, ассоциа-. тивный и ацресный фотоприемные блоки, причем оптический вход И-го согласующего управляемого поликубического мультипликатора изображения оптически снязан.с выходом И -ro входного блока оптического согласования, а каж- р дый ги-й оптический выход И-х согласующих управляемых поликубических мультипликаторов изображения оптически связан с входом и-го выходного блока оптического согласования. Вход каждого 4-го согласующего проекционного блока оптически связан с выходом Ф-го блока оптической связи, а выход каждого 4-ro согласующего проекционного блока оптически связан с -м оптическим входом ги-ro входного "О управляемого поликубического блока сведения изображений, оптический выход которого через И -й входной блок оптического согласования.оптически связан с и-м оптическим входом И-х согласующих управляемых поликубических блоков сведения изображений, оптический выход каждого И-ro согласующего управляемого поликубического блока сведения изображений через И -й выходной блок оптическоrо согласования оптически связан с

Я-м оптиче".ким входом выходного управляемого поликубического блока сведения иэображений, оптический выход которого через четвертый блок фокусировки луча оптически снязан с входом управляемого светопереключателя, первый выход которого через блок оптической коррекции оптически связан с ассоциативным фотоприемным бло- 60 ком, а второй выход управляемого светопереключателя через проекционный блок оптически связан.с адресным фото приемным блоком, выходы блока уйранления подключены к согласующим управ- 65 ляемым поликубическим мультипликаторам изображения согласующим управ ляемым поликубическим блокам сведе-.. ния изображений, выходному управляе-. мому поликубическому блоку сведения иэображений, управляемому светопереключателю, ассоциативному и адресному фотоприемным блокам.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

B состав многоканального ассоциативно-адресного оптического запоминающего устройства входят источник 1 излучения формирующий на выходе световые пучки на длинах волн записи считывания . „д, стирания блок 2 адресации луча обеспечисв™ающий как произвольно заданную адресацию световых пучков при записи, считывании и стирании информации, так и одновременное высвечивание всего адресного растра световых пучков при ассоциативной обработке информации (излучателями света могут быть, например, лазеры, излучающие диоды, инжекционные лазеры и т.д., а в качестве блока адресации луча могут использоваться, например, электрооптические дефлекторы, матрицы излучательных диодов или лазеров, скан-лазер и т.д.); блок 3 формирования луча, обеспечивающий освещение управляемо.го транспаранта 4 под разными углами, выполненный, например на основе линзорастровой оптики или расщепителя светового пучка, например на основе двулучепреломляющих элементов или голографического, расщепляющего луч на множество пучков, число которых равно полному числу рабочих ячеек управляе4 мого транспаранта 4; управляемый транспарант (УТ ) 4, осуществляющий пространственно-временную модуляцию про- ходящих световых пучков в соответ ствии с кодом, предназначенным для записи информации или s соответствии с признаком опроса при ассоциативной выборке информации", блок 5 фокусировки луча; входной управляемый поликубический мультипликатор 6 изображения, И (где И 2, 8 = 1,2.3... ) входных блоков 7 оптического согласования, каждый из которых состоит, например, иэ двух объективов,.имеющих общую главную плоскость; q согласующих управляемых поликубйческих мультипликаторов 8 изображения, ггг (где, например, гп= 2"), если нсе мультипликаторы имеют И выходов) выходных бло- . ков 9 оптического согласования, каждый из которых состоит, например, из двух объективов, имеющих общую главную плоскость, ггг выходных управляемых полйкубических мультипликаторов 10 иэобрржения, ф (где, например, Ф =

= 2г +, если. все мультипликаторы имеют гг выходов) блоков 11 Фокусировки лучей; $ носителей 12 информации, выполненных, например, на основе ПРОМ797404 структур или любой подходящей среды, допускающей оптическую оперативную запись, считывание и стирание информации; Ъ блоков 13 фокусировки лучей; блоков 14 оптической связи, каждый иэ которых выполнен, например, в виде матрицы волоконных .световодов или световодной планшайбы, к согласующих проекционных блоков 15, выполненных, например, в виде коллектив1 ных объективов, ум входных управляемых поликубических блоков 16 сведения изображений; Ф входных блоков 17 оптического согласования; и согласующих управляемых поликубических блоков 18 сведения изображений; и выходных блоков 19 оптического .согласования, вы— ходной управляемый поликубический блок 20 сведения изображений, блок

21 фокусировки луча, состоящий, например, из коллимирующего и фокусирующего объективов, имеющих общую Я) главную плоскость, управляемый светопереключатель 22, выполненный, например, на основе поляриэационного светоделительного куба, пропускающего или отражающего световые пучки в зависимости от ориентации их плоскости поляризации, перед входной плоскостью которого расположен переключатель поляризации, перед входной плоскостью которого расположен переключатель поляризации света, который, например, при подаче напряжения поворачивает плос— кость поляризации проходящих пучков на 90 ; блок 23 оптической коррекции, состоящий, например, H3,Koððåêòèðóþùå— го объектива, ассоциативный фотоприем- 5 ный блок 24, осуществляющий определение адреса страницы информации (микрокадра) на -м носителе 12 при ассоциативной выборке, проекционный. блок 25, состоящий, например, из двух объекти- 40 вов, имеющих общую главную плоскость, адресный фотоприемный блок 26, осуществляющий регистрацию считываемой информации, блок управления (БУ) .27,управляющий ассоциативным и адресным режимами обработки информации.

Управляемые поликубические мультипликаторы 6 „ 8, 10 иэображения и управляемые поликубические блоки 16, 18, 20 сведения изображений состоят, например, из светоделительных поляризационных кубов, пропускающих или отражающих световые пучки в зависи.-. мости от ориентации плоскости поляризации и переключателей поляризации света, которые, например, при подаче напряжения поворачивают плоскость поляризации проходящих пучков на 90

О что обеспечивает возможность адресной и ассоциативной обработок информации на множестве носителей (по мно- gp гим каналам) с помощью только двух фотоприемных блоков.

При адресной обработке информации устройство работает следующим образом. 65

В режиме записи источник 1 излучения работает на длине волны g

По команде БУ 27 световой пучок блоком 2 адресации луча устанавливается в положение, соответствующее адресу микрокацра íà $ -м носителе 12 информации, на который должна записывать,ся информация. Световой пучок, вы ходящий иэ блока адресации луча формируется блоком 3 формирования луча и освещает управляемый транспарант 4.

На УТ 4 отображается код записываемой информации, поступающий по команде БУ 27 иэ любого внешнего источника информации (например ЗУ любого типа,.процессора и т.д.). Промодулированный УТ 4 световой пучок через блок 5 фокусировки луча поступает на вход входного управляемого поликубического мультипликатора 6 изображения. Управляемые поликубические мультипликаторы 6, 8, 10 иэобра жения совместно с блоками 7, 9 опти-. ческого согласования образуют еди-. ную мультиплииирующую систему (МС ), имеющую один вход и выходов. По команде БУ 27 на управляемые поли кубические мультипликаторы изображе— ния мультиплицирующей системы подается код адреса $ -ro носителя 12, на который должна записываться информация. Этот код открывает соответствующий ф-й канал в NC, по которому блоки 7, 9 оптического согласования переносят изображение с входом МС на выбранный ф-й выход.

Установленный на ф -и выходе МС

4-й блок 11 фокусировки луча обеспечи. вает освещение участка Q -го носителя 12 информации, соответствующего адресу, заданному блоком адресации луча. Таким образом, оптическая система, состоящая из блока 5 фокусировки луча, МС, блока 11 фокусировки луча, обеспечивает перенос изображения УТ.

4 на выбранный, k -й носитель информации. Поскольку пучок света промодулирован УТ 4, то в плоскости к -го носителя информации проецируется . уменьшенное изображение кода, отображенного на УТ 4. На ф -й носитель информации по команде БУ 27 подается сигнал, разрешающий запись. По окончании записи микрокадра сигнал, разрешающий запись снимается.

В режиме считывания информации излучатель 1 работает на длине волны

Хсчит . По команде Бу 27 пучок света блоком адресации луча устанавливается в положение, соответствующее адресу считываемого микрокадра с носителя 12 информации. Световой пучок, выходящий из блока адресации луча формируется блоком формирования луча и освещает УТ 4. БУ 27 переводит все рабочие ячейки УТ 4 в режим пропуска,ния света. Прошедший сквозь УТ 4 световой пучок через- блок 5 фокУсировки

797404 луча поступает на вход MC. На МС БУ

27 подает код адреса 4 -ro носителя информации, к которому производится обращение. Освещение микрокадра выбранного 4-го носителя 12 осуществляется той же оптической системой, что и при его записи.

Считанное йэображение микрокадра через М -й блок 13 фокусировки луча поступает на -й блок 14 оптической связи, который передает его через к -й 0 согласующий проекционный блок 15 на ф-й .нход %-го входного управляемого поликубического блока 16 сведения иэображений. Управляемые поликубические блоки 16, 18, 20 сведения изобра жений совместно с блоками 17, 19 оп тического согласования образуют единую систему сведения иэображений (ССИ), имеющую Ф входон и один выход. По команде БУ 27 на упранляеьые поликубические блоки сведения изобра 20 жений системы сведения изображений подается код адреса ) -го носителя

12, с которого должна считываться информация. Согласно поданному коду открывается соответствующий ф -й канал 5 в ССИ, по которому блоки оптического согласования переносят изображение с ф-го входа ССИ на ее единственный выход. С выхода ССИ изображение страницы информации через блок 21 фокусировки.луча поступает на вход управляемого светопереключателя 22, который по команде БУ 27 направляет его через проекционный блок 25 на адресный фотоприемный блок 26, Фотоприемный блок

26 по команде БУ 27 считывает это изображение.

В режиме стирания информации излучатель 1 работает на длине нолны

Хстир. По команде БУ 27 световой пучок блоком 2 адресации луча устанан- 40 ливается в положение, соответствующее адресу микрокадра на Ф-м носителе 12 информации, который подлежит стиранию

БУ 27 переводит все рабочие ячейки

УТ 4 в режим пропускания света. По команде БУ 27 МС выбирает -й носи-: тель информации, на котором необходимо стереть страницу информации, Оптическая система работает так же, как и в режиме записи информации, а на ф-й носитель информации, например, подается сигнал, разрешающий стирание.

При стирании слова (блока слов)

БУ 27 переводит в режим пропускания только те ячейки УТ 4, информация в которых должна стираться и перезаписываться, остальные ячейки маскируются. При ассоциатинной обработке информации устройство работает следующим образом. 40

В режиме ассоциативной выборки страницы информации излучатель 1 работает на длине волны < > и при этом БУ 27 высвечивает весь адресный растр световых пучков блока адресации луча (например, на все ячейки электрооптического дефлектора подаются четвертьволновые напряжения). В ячейках УТ 4, предназначенных для ассоциативных признаков страницы, БУ 27 отображает, например, обратный код признака опроса, остальные ячейки УТ 4, например, маскируются. По команде БУ 27 МС производит, например последовательное переключение носитеheA .информации. Поскольку высвечиваются все положения блока адресации луча, то код признака опроса одновременно проектируется на ассоциативные признаки всех микрокадров каждого ф -ro носителя информации, которые последовательно перебираются МС.

Производится оптическое умножение изображения признака опроса на ассоциативные признаки всех страниц информации (микрокадрон) каждого ф -го, носителя.

Снетовое распределение, сформированное за Д -м носителем информации блоком 13 фокусировки лучей, преобразуется, например, н растр светоных точек, который поступает на вход ф -го блока 14 оптической связи. С выхода ф-го блока оптической связи изображение растра через ф -й согласующий проекционный блок 15 поступает íà Q-й вход ССИ. По команде БУ 27 на ССИ подается код адреса М-го носителя, н котором производится ассоциативная выборка страницы информации. Таким образом, по командам БУ 27 в МС и ССИ производится синхронное переключение каналов. В соответствии с поданным кодом открывается к -й канал ССИ, по которому поступаемое на ф -й вход ССИ изображение направляется на ее единственный выход. С выхода ССИ иэображение растра через блок 21 фокусировки луча поступает на вход управляемого светопереключателя 22, который по команде Бу 27 направляет его через блок оптической коррекции 23 на ассоциативный фотоприемный блок 24.

Если один из ассоциативных признаков совпал с .признаком опроса, то суммарный сигнал, полученный с соответствующего фотоприемника (группы фотоприемников) фотоприемного блока 24, будет равен нулю. Адрес этого фотоприемника (группы Фотоприемников) в фотоприемном блоке 24 соответствует искомому адресу микрокадра на ф -м носителе 12, а адрес М-го носителя 12 в устройстве .определяется кодом адре-. са g -ro канала, выбранного в NC no команде БУ 27. Устройство переводится в режим адресного считывания по найденному адресу и работает описанным выше способом.

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

797404

Стирание информации в МАОЗУ может производиться либо по адресу, при этом устройство работает в адресном режиме, описанном выше, либо по признаку, при этом страница, подлежащая стиранию, отыскивается при работе устройства в ассоциативном режиме выборки, описанном выше. После этого стирание производится при работе устройства в адресном режиме, Следует отметить, что введение в состав ЗУ ССИ позволило в МАОЗУ по рравнению с прототипом сократить чис

Ло фотоприемных блоков до двух, т.е. в н раз, а также значительно уменьшить объем их электронного обеспечения. Введение же согласующих проекцяонных блоков 15, установление новых функциональных связей блоков 14

15 оптической связи и использование блоков 17, 19 оптического согласования, 20 входящих в состав ССИ, позволило упростить устройство и обеспечить возможность передачи изображений с выхода % -го носителя информации на фотоприемные блоки 24, 26 посредством шие расстояния параллельными пучками, - что технически трудно осуществимо.

Внедрение этих предложений позволит значительно повысить надежность работы ЗУ.

Включение в состав NC И согласующих управляемых поликубических мультипликаторов изображения, а в ССИ vl согласующих упранляеьых поликубических блоков сведения. изображений, поз—

ЗО

35 воляет создать разветвленные проатранственные структуры MC и ССИ, имеющие значительно большее число Ф -х выходов в МС и, соответственно, % -х нходов в ССИ, чем у прототипа, что существенно увеличивает информацион.ную емкость устройства.

Кроме того, информационная емкость

МАОЗУ может быть значительно увеличена за счет введения в МС и ССИ сост- 45 ветственно дополнительных согласующих управляемых поликубических мультипликаторов иэображения и дополнительных согласующих управляемых поликубических блоков сведении изображе-. ний совместно с дополнительными блоками оптического согласования. При этом дополнительные согласующие управляемые поликубические мультипликаторы изображения с блоками оптического согласования включаются в схему

ЯС следующим образом: каждый 0 -й оптический выход и-х согласующих управляемых поликубических мультипликаторов 8 изображения через 0 -й первый дополнительный блок оптического сог- (0 ласования оптически связан с.оптическим входом 3 »го первого дополнительного согласующего управляемого поликубического мультипликатора изображения, каждый Р --й оптический выход которо гомоцентрических пучков. В прототипе р такая передача осуществляется на больro через р-й второй дополнительный блок оптического согласования оптически связан с входом p-ro второго дополнительного управляемого поликубического мультипликатора изображения и.т.д,, а уи-й выход 5 -х дополнительных согласующих управляемых мультипликаторов изображения оптически связан с входом W -го выходного блока 19 оптического согласования.

Соответствующим образом включаются и дополнительные согласующие управляемые поликубические блоки снедения изображений с дополнительными блоками оптического согласования в схему

ССИ.

Использование предлагaeMoro уcтройства в вычислительной технике позволит осуществить ассоциативный поиск информации по массиву 10+ 10 дв.з а и н несколько раз увеличить быстродействие и емкость запоминающих ус тройств. Создание электронного аналога памяти такой емкости не представляется нозмо>кным из-за сложности, технических трудностей и слишком высокой стоимости.

Применение МАОЗУ н вычислительных системах позволит эффективно управ— лять поиском информации в оперативных ЗУ, осуществлять динамическое распределение памяти аппаратурными средствами, реализовать ассоциативную виртуальную память и ускорить обмен информацией между различными уровнями памяти машин, осуществить аппаратурную реализацию транслятора и части операционной системы и др.

Формула изобретения

Многоканальное ассоциативно-ад-. ресное оптическое запоминающее у"тройство, содержащее последовательно расположенные,и оптически связанные источник излучения, блок адресации лу. ча, первый блок формирования луча, управляемый транспарант, первый блок фокусировки луча, входной управляемый поликубический мультипликатор изображения, каждый И -й выход которого (где д = 2, 0 =1,2,3...) оптически связан с -м входным блоком оптического согласования, и выходных блоков оптического согласования (где, например в=2"), оптически связанных с входами vn выходных управляемых поликубических мультипликаторов изображения, каждый -й вы- ход которых (где, например, k = 2"+ ) через последовательно расположенные второй блок фбкусировки луча, носитель информации, третий блок фокусировки лучей оптически связан с входом М -го блока оптической связи, М входных управляеьых поликубических блоков сведения изображений и блок yttранления, выходы которого п6дключены

797404 к источнику излучения, блоку адреса- ции луча, управляемому транспаранту, управляемым поликубическим мультипликаторам изображения, управляемым поликубическим блокам сведения иэображений, отличающееся тем, что, с целью увеличения информационной емкости и надежности устройства, в него введены И согласующих управляемых поликубических мультипликаторов иэображения, Ъ согласующих проекцион- о ных блоков, hl входных блоков оптического согласования, И согласующих управляемых поликубйческих блоков сведения изображений, выходных блоков оптического согласования, выходной управляемый поликубический блок сведения иэображений, четвертый блок фокусировки луча, управляемый светопереключатель, блок оптической коррекции, проекционный блок, ассоциатив ный и адресный фотоприемные блоки, 20 причем оптический вход Yl --го согласующего управляемого поликубического мультипликатора изображения оптически связан с выходом И -го входного блока оптического согласования, а каждый m-й оптический выход и-х согласующих управляемых поликубическихмультипликаторов изображения оптически связан с входом yn-ro выходного блока оптического согласования, вход каждого ф-го согласующего проекционного блока оптически связан с выходом I< -ro блока оптической связи, а выход каждого к -го согласующего проекционного блока оптически связан с k -м оптическим входом и-ro входного управляемого поликубического блока сведения иэображений, оптический выход которого через уп-й входной блок оптического согласования оптически связан с jn-м оптическим входом И-х согласующих управляемых поликубических блоков сведения изображений, оптический выход каждого И-ro согласующего управляемого поликубического блока сведения иэображений через -й выходной блок оптического согласования опт1Аески связан с И-м оптическим входом выходного управляемого поликубического блока сведения изображений, оптический выход которого через четвертый блок фокусировки луча оптически связан с входом управляемого светопереключателя, первый выход которого через блок оптической коррекции оптически связан с ассоциативным фотоприемным блоком, а второй выход управляемого светопереключателя через проекционный блок оптически связан с адресным фотоприемным блоком, выходы блока управления подключены к согласующим управляемым поликубическим мультипликаторам изображения, согласующим управляемям поликубическим блокам сведения изображений, выходному управляемому поликубическому блоку сведения изображений, управляемому светопереключателю, ассоциативному и адресному фотоприемным блокам.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2617214/18-24, кл. G11 С 11/42,,1978 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2636462/18-24, кл . G 11 С 11/42, 1978 . (прототип) .

797404

Составитель А. Вербовецкий едактор Каменская. Техред Т. Иаточка Корректор Г. Иаэарова

Ф

Заказ 8593/45 Тираж б48 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ппп "патент", r. Ужгород, ул. проектная, 4