Архитектура чисто оптическая

Чисто оптические архитектуры [c.346]

Рис. 10.36. Чисто оптическая мультипроцессорная архитектура.

Вычислительная мощность обработки с чисто оптической архитектурой могла бы быть увеличена посредством применения конвейерной обработки. Этого можно было бы достичь, копируя матрицу логических элементов подобно тому, как это показано на рис. 10.40. Конвейерная обработка была бы полез- [c.350]

К настоящему моменту читателю следовало составить впечатление о типах архитектур, необходимых для символьных вычислений, а также о нескольких способах выполнения их по своей сути аналоговыми оптическими устройствами. Должно быть ясно, что даже эти чисто оптические структуры в некотором смысле являются гибридными оптоэлектронными архитектурами. В частности, электроника должна была бы использоваться для интерфейсных устройств связи с пользователем, для цифровых контроллеров и т. д., тогда как оптика должна была бы использоваться для проведения символьной обработки. В отнощении схемы на рис. 10.34 можно было бы ожидать, что имеется спектр уровней, где могут возникать оптоэлектронные интерфейсы. Этот спектр возможностей архитектур простирается от чисто электронных до гибридных оптоэлектронных систем и приводит к рассмотрению других потенциальных возможностей использования оптики для задач символьных вычислений. Некоторые из этих возможностей рассматриваются в следующем разделе. [c.351]

В данной главе обсуждались возможности оптических вычислений в рамках представлений о взвешивании и пороговом кодировании, и приведены простые примеры схем с внешним и внутренним пороговым кодированием. Основная особенность оптических методов заключается в том, что они имеют превосходство в реализации соединений или операций взвешивания, но могут не обладать существенными преимуществами над чисто электронными методами при принятии решения или операциях порогового кодирования. Задача исследователей, таким образом, состоит в определении таких архитектур оптических вычислительных устройств, которые позволяют в наибольшей степени использовать возможности систем межэлементных соединений и реализуют преимущества оптических методов. [c.161]

Данная книга посвящена оптическим вычислениям, в то время как все предшествующие работы автора главы, касающиеся пороговой логики, были связаны с чисто электронными схемами. Тем не менее, находясь под сильным впечатлением от перспектив, открываемых оптическими вычислениями, он принял предложение и написал эту главу. По этой причине она объединяет общеобразовательные аспекты многозначной пороговой логики с наивными попытками разработать архитектуру, включающую в себя электрооптические устройства. Автор надеется, что, читатели, целенаправленно занимающиеся проблемой оптических вычислений, найдут повод для дальнейших исследований теоретических вопросов, содержащихся в этой главе, и, более того, терпимо и с пониманием отнесутся к наброскам автора в области электрооптики. [c.162]

Другая проблема, являющаяся гораздо более жесткой, заключается в необходимости для аналого-цифрового преобразователя (АЦП) отслеживать сигнал с фотодетекторов. Так как оптический выходной сигнал записан в смешанном формате, он должен быть преобразован в чисто двоичный код, прежде чем он будет использован в дальнейших расчетах. В целом для двоичных чисел с длиной в I цифр АЦП должен различать I различных уровней. При этом процесс аналого-цифрового преобразования, несомненно, потребляет энергию и может являться самым медленным процессом в цикле обработки сигнала. В целом требования к ширине полосы частот источников и детекторов не являются жесткими. Согласно указанному эмпирическому правилу, если частота передачи данных равна /, то источники и фотодетекторы должны обладать полосой в 4/. Некоторые из архитектур удовлетворяют требованиям либо к детекторам, либо к источникам (но не обоим одновременно). Архитектуры с пространственным интегрированием дают возможность ис- [c.209]

Архитектура фон Неймана и теория автоматов легли в основу разработки электронных цифровых компьютерных систем [19]. Однако в случае компьютеров с чисто параллельной обработкой данные принципы неприменимы. Было показано, что эффективное решение в случае чисто параллельной архитектуры имеется лишь при определенных условиях. Клеточная логика среди различных архитектур [20—22] является одним из наиболее вероятных кандидатов на эту роль. Архитектура клеточной логики для оптических компьютеров основана на использовании упорядоченных простых процессорных элементов, или элементарных блоков логических операций. В целом реализация клеточной логики — это пространственное расположение ячеек процессорных элементов в одном, двух или трех измерениях. В принципе размещение должно быть до некоторой степени унифицировано, однако в соответствии с конкретной ситуацией может изменяться. Каждая ячейка в клеточной матрице обладает определенными логическими свойствами и может также обладать способностью запоминать информацию. Клеточная матрица характеризуется однородным распределением соединений между ячейками. [c.218]

Один из способов оценить роль оптических соединений в компьютерных системах состоит в том, чтобы сравнить различные архитектуры параллельной обработки, оценивая степень сложности выполняемых задач. На рис. 9.2 изображен модифицированный вариант схемы из работы [4], иллюстрирующей потенциальные возможности оптических межэлементных соединений как функцию их числа. Из рисунка становится очевидным, что от оптики можно ожидать выполнения все более значительных задач по мере увеличения степени параллелизма обработки. Диаграмма также указывает, что степень сложности каждого обрабатывающего элемента имеет тенденцию к уменьшению по мере роста числа межэлементных соединений. В конечном итоге обрабатывающие элементы сводятся к простым вентилям, и структура обработки становится все ближе к области чисто комбинационной логики. Именно такими свойствами обладают системы, рассмотренные в данной главе. В данном случае системы не обладают памятью в традиционном смысле. И тем не менее двух- или трехуровневые комбинационные логические матрицы, позволяющие образовать логически полные наборы функций и реализовать обычную логику, могут быть классифицированы либо как устройство памяти с адресацией к месту хранения информации, либо как устройство памяти с адресацией к содержимому [5, 6]. Эти виды устройств также [c.239]

ЦИЮ, компромисс между оптикой и электроникой, как видно, соответствует области схемы, расположенной где-то ближе к верхнему краю схемы, т. е. соответствует чисто электронным переключателям с некоторыми оптическими связями. Однако символьные методы обработки уделяют большое внимание организации связей, как уже было указано ранее в данной главе. Перенос акцента с переключений в архитектуре с разбиением н-а мелкие структурные элементы на организацию связей системы с сильной связью приводит к рассмотрению архитектур, для которых связь осуществляется оптически, и только некоторые из переключений выполняются электронными методами. Эта та категория гибридных электронно-оптических архитектур, которая, как уверены авторы, будет оказывать значительное воздействие на символьные вычисления. [c.343]

По мере перемещения в правый нижний угол классификационной схемы на рис. 10.34 доля оптических элементов увеличивается до тех пор, пока не получается чисто оптическая архитектура. Прнмер оптического компьютера с разбиением на мелкие структурные элементы и сильной связью между элементами показан на рис. 10.36. Хотя никто еще не построил подобный компьютер, технически возможно создать систему, состоящую из 1 миллиона параллельных каналов. Это отнюдь не означает, что система включала бы конфигурацию обязательно из 1 миллиона узлов, так как такая конфигурация не подразумевает, что планарная матрица логических элементов, обозначенная как матрица вентилей, имела бы именно один логический элемент на канал. Вместо этого несколько логических элементов следовало бы соединить посредством среды межэлементных соединений, что позволило бы образовать элемент процессора. Например, квадратная матрица пХл логических элементов (вентилей) может содержать блок арифметической логики, несколько регистров и, возможно, несколько устройств кэш-памяти (быстродействующей буферной памяти большой емкости). Пример структуры указанного типа представлен на рис. 10.37, где для отдельных элементов двумерного ПМС были обозначены основные функции, присущие элементам вычислительной обработки. Принимая п равным 5 (25 логических элементов на процессор), в итоге получаем, что в машине должно быть 40 000 узлов, что составляет достаточно большую величину, чтобы такое устройство имело смысл использовать в качестве символьного оптического компьютера, реализующего символьные вычисления. [c.346]

Со времени создания в 1978 г. Станфордском университете оптического умножителя матрицы на вектор [10] оптические перекрестные сети играли центральную роль в развитии различных аналоговых и псевдоцифровых архитектур оптических компьютеров [6, 9]. Появились перспективные оптические устройства, представляющие интерес благодаря возможностям получения высоких коэффициентов разветвления по выходу и объединения по входу, а также достижения очень высоких скоростей передачи данных [9, И]. Недавно была разработана чисто цифровая архитектура оптоэлектронной программируемой логической матрицы (ОПЛМ), основывающаяся на перекрестной сети i[6, 11—13]. Различия между аналоговыми, псевдоаналоговыми и чисто цифровыми подходами обсуждаются в [6]. Вкратце можно заметить, что чисто цифровые устройства демонстрируют заметные преимущества над аналоговыми [c.240]

Были сконструированы разнообразные волоконно-оптические матрицы, основанные на сети перекрестных соединений [6, 11 — 13]. Эти устройства являются чисто параллельными и выполняют каждую команду за один тактовый цикл. На протяжении данной главы волоконные матрицы будут называться ОПЛМ. Их основная архитектура изображена на рис. 9.3. Традиционная ПЛМ основывается на декодере, за которым следует матрица элементов ИЛИ-И, служащая для выработки определенной логической функции. В предлагаемом подходе часть схемы с элементом ИЛИ заменяется на последовательность элементов ИЛИ-НЕ, чтобы в максимальной степени воспользоваться преимуществами оптических соединений при реализации объединения по входу и разветвления по выходу [6]. В системах этого вида коэффициент объединения по входу определяет число выходных каналов декодера, служащих входами в ПЛМ, в то время как коэффициент разветвления по выходу определяет число минимизированных термов произведения. Данный подход позволяет обойти ограничения, присущие ранним вариантам ПЛМ, построенных по схемам со свободным размещением [c.241]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...