Компьютеры клеточные

В данной главе дается описание уникальной по своим возможностям и единственной в своем роде архитектуры оптических компьютеров, а именно архитектуры клеточной логики [17,18]. [c.216]

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]

В настоящее время ведется интенсивная разработка по следующим направлениям теория клеточных матриц, теория клеточных автоматов, клеточные логические компьютеры, возможные операции и функции в клеточной логике, свойства клеточной логики. Важной задачей в исследованиях клеточной логики является получение таких схем переключения и хранения информации, которые бы были лучше, дешевле, меньше по размеру и надежнее, чем существующие схемы и компьютерные системы. Важные области исследований клеточной логики включают в себя нижеследующее [c.218]

Клеточные логические компьютеры. [c.218]

Вопрос о синтезе клеточных логических функций обсуждается в связи с его важностью для управления оптическими компьютерами. Далее рассматривается вопрос об оптической реализации клеточных логических компьютеров, основанных на клеточных автоматах. В некоторых клеточных системах логики параллельно выполняются различные типы операций. Это означает, что оптические методики пространственно-инвариантного фильтрования могут быть применены к локальным клеточным логическим операциям способом, аналогичным тому, как это делается в традиционных оптических вычислениях, основанных на оптическом преобразовании Фурье. Архитектуры локальной клеточной логики описаны в разд. 8.4.2. [c.218]

До настоящего момента для цифровой обработки изображений было разработано много различных типов электронных клеточных компьютеров [23—25]. Как показано в табл. 8.1, клеточные логические компьютеры подразделяются на две категории [c.219]

На рис. 8,1 показан типичный клеточный логический компьютер, основанный на чисто параллельной схеме. Главная часть клеточного компьютера — это матрица процессорных элементов (ПЭ). Обычно всеми ПЭ управляют с помощью одной шины команд. Каждый ПЭ независимо выполняет одну и ту же операцию. Другим классом клеточной логики является локальная клеточная логика. На рис. 8.2 изображено формирование локально параллельной клеточной логики. Например, входное подлежащее обработке изображение состоит из МхМ ячеек. Операции локальной клеточной логики выполняются только для малых МхМ элементов матриц с целью получения одного выходного элемента, где Обычно все входные элементы обрабаты- [c.219]

Существуют четыре типа локальных клеточных логических компьютеров (1) параллельный полутоновый, (2) последовательный полутоновый, (3) параллельный двоичный и (4) последовательный двоичный. Как указано выше, одни и те же операции выполняются для каждой входной матрицы элементов во многих клеточных логических операциях. Используя термины из области оптической фильтрации, этот тип операций клеточной логики является пространственно-инвариантным. Это предполагает, что традиционные методики пространственно-инвариантной оптической фильтрации могут быть применены при реализации операций клеточной логики для параллельного полутонового и параллельного двоичного форматов данных. [c.220]

Рис. 8,1. Пример клеточного логического компьютера с чисто параллельной

В данной главе обсуждалось значение архитектур клеточной логики для оптических компьютеров. Предложены некоторые схемы клеточных логических систем с целью проработки конструкции оптических компьютеров общего назначения. [c.236]

Требуется отчетливо выделить значение различных архитектурных подходов применительно к параллельным оптическим компьютерам, и ряд авторов уже рассматривали этот вопрос с различных точек зрения. В работах [12, 13] описан оптический последовательный процессор, созданный на основе оптических межэлементных соединений, предельные возможности которого обсуждались с позиций анализа числа оптических вентилей. В работах [14, 15] было предложено использовать теневую методику для осуществления оптической цифровой логики, в частности обсуждалось ее применение в оптической системе параллельной логики (OPALS). Авторы [16] применили жидкокристаллический ПМС в оптических триггерах и схемах последовательной логики, а также рассмотрели их применение в архитектуре клеточной логики. [c.216]

Можно проследить историю развития клеточной логики до качала 60-х гг. Для реализации обладающих высоким параллелизмом систем обработки предлагалось большое количество видов клеточных матричных структур процессорных элементов. Иногда клеточная логика рассматривалась в связи с теорией нейронных сетей. В настоящее время представляется многообещающим изготовление клеточных матриц на основе технологии С БИС. в свою очередь оптическая параллельная логика подает еще большие надежды потому, что с помощью оптики можно очень просто реализовать пространственное размещение элементов процессора и вьшолнить соединения между матрицами процессорных элементов. Архитектура клеточной логики в полной мере способствует проявлению таких преимуществ оптических операций, как высокая степень параллелизма. Класс архитектур клеточной логики позволяет эффективно осуществлять функции контроля и управления оптическими параллельными компьютерами. Особой чертой архитектуры клеточной логики является то, что ее математические структуры доступны для понимания во многих случаях. Это — теория клеточной логики, называемая клеточными автоматами. Архитектура клеточной логики и теория клеточных автоматов могут играть важную роль в развитии оптических компьютеров. Главное внимание здесь уделяется подходам, основанным на клеточной логике и рассматриваемых применительно к конструированию оптического компьютера. Особый интерес представляют характеристики и возможности архитектуры клеточной логики и их реализация в виде оптических устройств. [c.217]

В разд. 8.2 представлен краткий обзор архитектур клеточной логики применительно к разработке компьютера, к чему позднее придется вернуться при описании конкретных разработок. Представлены некоторые клеточные автоматы, а также описаны их наиболее значительные характеристики и результаты. Рассмотрены перестраиваемые архитектуры усовершенствованных клеточных логических компьютеров. Обсуледается классификация методов обработки данных, указано значение МКМД-архитектуры для организации потоков логических данных и команд в клеточных логических компьютерах общего назначения. [c.217]

В разд. 8.3 даны некоторые основные понятия логики и методы двоичной обработки данных применительно к архитектурам клеточной логики. Затронуты оптические методики реализации МКМД-логики. Показано, что оптическая МКМД-логика позволяет достичь особой гибкости архитектуры оптического компьютера. Наконец, в разд. 8.4 представлены способы реа ли-зации архитектуры клеточной логики в оптических устройствах. [c.217]

Для управления чисто параллельным оптическим компьютером важное значение имеют комбинации произвольных логических функций. На рис. 8.4 показаны типичные структуры размещения ячеек, предложенные для синтеза логических функций. Проблемы одномерного логического размещения ячеек были решены в [26]. Такие сети в виде цепей называются каскадами Мэйтры, или приточными сетями [27], Возможность существования логических функций и методов их синтеза вполне ясна. В двухканальном каскаде одна выходная линия подсоединяется к каскадам Мэйтры, так что может быть синтезирована произвольная булева функция [28]. Двумерные расширения клеточной логики описаны в [29—31]. В следующем разделе рассматривается клеточная матрица Минника [29, 30]. Она представляет собой простую и ясную клеточную структуру. [c.222]

В некоторых типах параллельных полутоновых клеточных компьютеров имеется сходство схемы обработки данных с процедурой голографической пространственной фильтрации. Поскольку одна и та же процедура оптической фильтрации применяется к входному изображению, то этот класс операций рассматривается как относящийся к ОКМД. Некоторые операции данного класса основаны на вычислении интеграла свертки, легко осуществляемом оптическими методами. Соответственно оптический клеточный логический компьютер может быть сконструирован на основе голографической пространственной фильтрации. [c.231]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...