CN105008994B - 一种光学数值比较器、数值比较方法及装置 - Google Patents

一种光学数值比较器、数值比较方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种光学数值比较器、数值比较方法及装置。其中的光学数值比较器包括：进行级联的至少两个光学数值比较单元，所述至少两个光学数值比较单元中的各光学数值比较单元包括：光输入端、用于输入待比较信号的信号输入端，以及用于输出等值比较结果的第一光信号输出端；所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第一光信号输出端与其下一级光学数值比较单元的所述光输入端相连。还公开了相应的数值比较方法及装置。采用本发明的一种光学数值比较器、数值比较方法及装置的技术方案，可以基于光信号实现多位数值的比较，且光学数值比较器和数值比较装置的制作工艺简单，与CMOS工艺兼容。

Description

一种光学数值比较器、数值比较方法及装置
技术领域
本发明涉及光学计算技术领域，尤其涉及一种光学数字比较器、数值比较方法及装置。
背景技术
在过去几十年里，由于科技的发展和工艺技术的进步，微电子芯片的数据处理能力有了很大提高，基于电子的计算机系统的性能也不断得到提升。然而，随着芯片集成度的进一步提高，微电子芯片的性能提升将受到物理极限、制备工艺等多方面的限制，将面临不可避免的发展瓶颈。与电信号处理相比，光信号处理具有高带宽、低功耗、低电磁干扰、高度并行处理的特点，因此，基于光子的计算机系统有望克服电计算的速度瓶颈，也是近年来的研究热点之一。
在电计算中，经常需要利用数值比较器对两个位数相同的二进制数进行比较，以判断它们的相对大小或者是否相等，数值比较器的应用非常广泛。因此，作为一种重要的逻辑单元，光学数值比较器也将会在未来的基于光子的高性能计算系统中发挥重要作用。
如图1所示，为现有技术中的一种光学数值比较器，基于半导体光放大器的结构可以实现光学数值比较器的功能。待比较的两个信号经过多个光学逻辑门单元后，3个输出端会分别输出（A=B）、（A>B）、（A<B）的光信号。其中每个光学逻辑门单元是由半导体光放大器及特定光学结构构成（如马赫曾德干涉仪、偏振器件等）。然而，基于非线性效应的二进制光学数值器要利用材料的非线性效应，对泵浦光要求很高，将会极大增加光源的制作难度和成本。同时，该种结构的制作工艺复杂，与互补金属氧化物半导体(Complementary MetalOxide Semiconductor，CMOS)工艺不兼容，实现难度较大。
发明内容
本发明实施例提供了一种光学数值比较器、数值比较方法及装置，可以基于光信号实现多位数值的比较。
第一方面，提供了一种光学数值比较器，包括：
进行级联的至少两个光学数值比较单元，所述至少两个光学数值比较单元中的各光学数值比较单元包括：光输入端、用于输入待比较信号的信号输入端，以及用于输出等值比较结果的第一光信号输出端；
所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第一光信号输出端与其下一级光学数值比较单元的所述光输入端相连。
在第一种可能的实现方式中，所述各光学数值比较单元具体包括两个信号输入端，其中一个信号输入端用于输入第一待比较电信号，另一个信号输入端用于输入第二待比较电信号。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数；
所述各光学数值比较单元用于按照位数从高到低的顺序，对所述第一待比较电信号和所述第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述各光学数值比较单元还包括：用于输出非等值比较结果的第二光信号输出端和第三光信号输出端。
结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述非等值比较结果包括：第一非等值比较结果和第二非等值比较结果；
所述第一非等值比较结果为在每一位的比较中，获得的所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电路号的比较结果，所述第一非等值比较结果通过所述第二光信号输出端输出；
所述第二非等值比较结果为在每一位的比较中，获得的所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电路号的比较结果，所述第二非等值比较结果通过所述第三光信号输出端输出；
所述等值比较结果为在每一位的比较中，获得的所述第一待比较电信号等于所述第二待比较电路号的比较结果。
结合第一方面的第三种可能的实现方式或结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述的光学数值比较器还包括：至少一个光合束器；
所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第二光信号输出端与其下一级光学数值比较单元的第二光信号输出端连接通过所述光合束器相连接；和/或，
所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第三光信号输出端与其下一级光学数值比较单元的第三光信号输出端连接通过所述光合束器相连接。
结合第一方面的第三种可能的实现方式或结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述的光学数值比较器还包括：至少一个光探测器；
所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第二光信号输出端与一个光探测器相连，所述光探测器用于将所述第二光信号输出端输出的所述比较结果转换成电信号输出；和/或，
所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第三光信号输出端与一个光探测器相连，所述光探测器用于将所述第三光信号输出端输出的所述比较结果转换成电信号输出。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式或第一方面的第二种可能的实现方式或第一方面的第三种可能的实现方式或第一方面的第四种可能的实现方式或第一方面的第五种可能的实现方式或第一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述光学数值比较单元由至少一路光波导、光合束器和三个光开关构成。
结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述光波导、光合束器和光开关中的光学结构为硅、绝缘衬底上的硅SOI或III-V族化合物中的任一种。
结合第一方面的第七种可能的实现方式或第一方面的第八种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述光开关为微环谐振器或马赫曾德干涉仪MZI光开关。
第二方面，提供了一种数值比较方法，包括：
获取所输入的待比较信号；
对所述待比较信号进行数值比较；
若所述比较结果为等值比较结果，则将所述等值比较结果作为所述待比较信号的下一次数值比较的光输入信号进行输出。
在第一种可能的实现方式中，所述对所述待比较信号进行数值比较，具体为：
按照位数从高到低的顺序，对第一待比较电信号和第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果；
其中，所述待比较信号包括所述第一待比较电信号和第二待比较电信号，所述第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数。
结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述方法还包括：
在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并并输出；和/或，
在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并并输出。
结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述方法还包括：
在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号并输出；和/或，
在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号并输出。
第三方面，提供了一种数值比较装置，包括：
获取单元，用于获取所输入的待比较信号；
比较单元，用于对所述待比较信号进行数值比较；
第一输出单元，用于若所述比较结果为等值比较结果，则将所述等值比较结果作为所述待比较信号的下一次数值比较的光输入信号进行输出。
在第一种可能的实现方式中，所述比较单元具体用于：
按照位数从高到低的顺序，对第一待比较电信号和第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果；
其中，所述待比较信号包括所述第一待比较电信号和第二待比较电信号，所述第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数。
结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述装置还包括：
第一合并单元，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并；
第二输出单元，用于输出所述第一合并单元合并的比较结果；和/或，
第二合并单元，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并；
第三输出单元，用于输出所述第二合并单元合并的比较结果。
结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述装置还包括：
第一转换单元，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号；
第四输出单元，用于输出所述第一转换单元转换后的电信号；和/或，
第二转换单元，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号；
第五输出单元，用于输出所述第二转换单元转换后的电信号。
采用本发明的一种光学数值比较器、数值比较方法及装置的技术方案，可以基于光信号实现多位数值的比较，且光学数值比较器和数值比较装置的制作工艺简单，与CMOS工艺兼容。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的一种光学数值比较器；
图2为本发明的一种光学数值比较器的结构示意图；
图3为本发明的光学数值比较单元的示意图；
图4为本发明的光学数值比较单元的内部结构示意图；
图5为示例的光学比较单元的工作原理示意图；
图6a为本发明的一种光开关的结构示意图；
图6b为本发明的另一种光开关的结构示意图；
图7为本发明的另一种光学数值比较器的结构示意图；
图8为本发明一种数值比较方法的一个实施例的流程图；
图9为本发明一种数值比较方法的另一个实施例的流程图；
图10为本发明一种数值比较方法的又一个实施例的流程图；
图11为本发明一种数值比较装置的一个实施例的结构示意图；
图12为本发明一种数值比较装置的另一个实施例的结构示意图；
图13为本发明一种数值比较装置的又一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明的一种光学数值比较器的结构示意图。如图2所示，多个数值比较单元进行级联，每个数值比较单元包括一个光输入端、用于输入待比较信号的信号输入端和用于输出等值比较结果的第一光信号输出端。图2中，n个比较单元的级联结构可进行n位二进制数的比较运算（设AIN与BIN分别表示n位二进制数，AIN=An…AiAi-1…A1，BIN=Bn…BiBi-1…B1），其中An、Bn表示最高位，A1、B1表示最低位。在进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的第一光信号输出端与其下一级光学数值比较单元的光输入端相连，该下一级光学数值比较单元是指连接任一个光学数值比较单元第一光信号输出端的、相对于该任一个光学数值比较单元的下一级光学数值比较单元，如图2所示，第1个比较单元的光输入端接输入光，第i个比较单元的实现（Ai=Bi）结果的输出端与第i-1个数值比较器的光输入端相连接，最后一个比较单元的（An=Bn）的输出端作为多位比较器的（AIN=BIN）的输出。
各光学数值比较单元具体包括两个信号输入端，其中一个信号输入端用于输入第一待比较电信号，另一个信号输入端用于输入第二待比较电信号。该第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数，各光学数值比较单元用于按照位数从高到低的顺序，对第一待比较电信号和第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果。如图2所示的光学数值比较器中，按照待比较电信号的位数从高到低的顺序，即按照图2中从左至右的顺序，最高位An和Bn输入左边第一个比较单元中的信号输入端，然后依次将每一位数值分别输入各比较单元的信号输入端。
各光学数值比较单元还包括：用于输出非等值比较结果的第二光信号输出端和第三光信号输出端,非等值比较结果包括：第一非等值比较结果和第二非等值比较结果；该第一非等值比较结果为在每一位的比较中，获得的第一待比较电信号大于第二待比较电路号的比较结果，第一非等值比较结果通过第二光信号输出端输出；该第二非等值比较结果为在每一位的比较中，获得的第一待比较电信号小于所述第二待比较电路号的比较结果，第二非等值比较结果通过第三光信号输出端输出。
等值比较结果为在每一位的比较中，获得的第一待比较电信号等于第二待比较电路号的比较结果。
所有比较单元的实现（Ai>Bi）结果的输出端可以经光合束器后的输出作为多位比较器的（AIN>BIN）的输出；所有比较单元的实现（Ai<Bi）结果的输出端可以经光合束器后的输出作为多位比较器的（AIN<BIN）的输出。可以从图2中的进行n-1位运算的比较单元开始，每个比较单元的实现（Ai>Bi）结果的输出端或实现（Ai<Bi）结果的输出端分别设置一个光合束器，每个光合束器将当前比较单元和上一级比较单元的实现（Ai>Bi）结果的输出端或实现（Ai<Bi）结果的输出端分别连接在一起；也可以在进行最低位运算的比较单元的实现（Ai>Bi）结果的输出端或实现（Ai<Bi）结果的输出端分别设置一个光合束器，将前面各个比较单元的实现（Ai>Bi）结果的输出端或实现（Ai<Bi）结果的输出端分别连接在一起。
图3为本发明的光学数值比较单元的示意图，该比较单元可以实现1位二进制数的比较运算，其真值表如表1所示。输入信号的逻辑值以电信号的电平高低来表示，比较结果以光信号的有无（或强度的强弱）来表示，每个信号的含义如下：
Ai,Bi：待计算的两个电信号，本实施例中信号的高低电平分别表示1和0；
（Ai>Bi）：比较结果为Ai>Bi的输出端，本实施例中有光（或者强光）表示逻辑值1，无光（或者弱光）表示逻辑值0；
（Ai=Bi）：比较结果为Ai=Bi的输出端，本实施例中有光（或者强光）表示逻辑值1，无光（或者弱光）表示逻辑值0；
（Ai<Bi）：比较结果为Ai<Bi的输出端，本实施例中有光（或者强光）表示逻辑值1，无光（或者弱光）表示逻辑值0；
输入光：本比较单元的输入光源。
表1
Ai Bi Ai>Bi Ai=Bi Ai<Bi
0 0 0 0 0
0 1 0 1 1
1 0 1 0 0
1 1 0 1 0
图4为本发明的光学数值比较单元的内部结构示意图。光学数值比较单元由至少一路光波导、光合束器和三个光开关构成。三个基于光学导向逻辑的光开关通过光波导连接而成。本发明通过采用三个光开关，光在传输过程中不存在反向传输的回路，因此不会对光源造成干扰而影响光路的稳定。在图4中，待比较信号Ai与开关1相连，待比较信号Bi与开关2和开关3相连。每个导向逻辑开关包含至少一条输入光波导和两条输出光波导。开关1的两个输出端分别与开光2和开光3的输入端相连。开关2的端口1输出（Ai>Bi）结果，开关2的端口2和开关3的端口1经过合束器合束后作为（Ai=Bi）的结果，开关3的端口2输出（Ai<Bi）的结果。其工作原理如下：待比较的电信号的不同输入可以控制开关的状态从而控制光波在光路中的走向，最终根据输出端中光的有无（或者光强的强弱）便可以得到比较结果，实现1位二进制数的比较运算。
图5为示例的光学比较单元的工作原理示意图，微环1的调制结构与信号Ai相连，微环2和微环3的调制结构与信号Bi相连，输出端波导分别输出（Ai>Bi）（Ai=Bi）（Ai<Bi）的结果，以光信号的有无（或强度的高低）表示。以实现表1所示的真值表中的第3行来描述其工作过程：Ai=1，Bi=0，假定微环谐振器在输入电信号为0时谐振，电信号为1时不谐振，则微环1处于非谐振状态，微环2和微环3处于谐振状态。光在该结构中的传输路径如图5中箭头指向所示。光从输入端进入，经过微环1时，由于微环处于非谐振状态，光从直通端直接通过，经过微环2和3时，由于微环处于谐振状态，光从下载端输出。最终输出端（Ai>Bi）有光(或者强光)表示该位的比较结果为Ai>Bi。因此，得到了表1中所示的结果，实现了1位二进制数的比较的功能。
从而，以图2为例，本发明的光学数值比较器的工作原理为：首先进行高位数值比较，当高位数值比较的结果非相等时，低位比较器没有较强的输入光，因此后面的比较单元的输出端都是无光（或者弱光），计算结果由高位数值比较的比较单元直接输出；当高位数值比较的结果为相等时，低位数值比较器才有较强的输入光，然后进行低位比较。这样，在用于最高位比较的比较单元通入输入光并在每个比较单元接入待比较的电信号后，（AIN=BIN）（AIN>BIN）（AIN<BIN）的端口仅仅一个输出光强为有光或强光，即为比较结果。
本发明的光波导、光合束器和光开关中的光学结构为硅、绝缘衬底上的硅SOI或III-V族化合物。
图6a为本发明的一种光开关的结构示意图。图6a的光开关为马赫曾德干涉仪(MZI)光开关，外加电信号通过调制结构改变MZI一臂或者双臂波导的有效折射率，从而控制两臂的相位差，从而控制光经过MZI后的走向。
图6b为本发明的另一种光开关的结构示意图。图6b的光开关为微环谐振器，外加电信号通过调制结构改变微环中波导的有效折射率从而控制微环的谐振状态，从而控制光经过微环后的走向。
图6a和图6b中的调制结构可以采用电光效应（如硅中的载流子色散效应）或者热光效应等。
图7为本发明的另一种光学数值比较器的结构示意图。图7表示实现n位二进制数比较运算的另一种级联结构，同样由多个能用于1位二进制数比较的比较单元级联而成，区别在于在每个比较单元的（Ai>Bi）及（Ai>Bi）的输出端接光探测器直接输出电信号的计算结果。采用这种结构的光学数值比较器可以降低多级耦合（合束）带来的插损。
根据本发明实施例提供的一种光学数值比较器，可以基于光信号实现多位数值的比较；且计算过程基于光的导向逻辑，即通过控制光的走向来实现数值比较器的功能，其延迟小、计算速度快、功耗低；其在工作过程中不需要很强的激光源作为泵浦光，采用材料的电光或者热光效应即可实现，降低了系统对光源的要求；该光学数值比较器结构简单，只需要一路输入光即可实现运算结果的输出，光路不存在同时合束的现象，避免相干叠加对结果的影响；采用硅、SOI或III-V族材料实现，便于实现，工艺与CMOS工艺兼容，体积小，成本低，便于与电学元件集成。
图8为本发明一种数值比较方法的一个实施例的流程图。如图8所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，获取所输入的待比较信号。
步骤S102，对所述待比较信号进行数值比较。
步骤S103，若所述比较结果为等值比较结果，则将所述等值比较结果作为所述待比较信号的下一次数值比较的光输入信号进行输出。
本实施例基于光信号进行数值比较，该待比较信号可以为多位数值，一次进行一位的比较，且仅在进行第一位数值比较时输入光源，进行任一位比较，如果是等值比较结果则作为下一次数值比较的光输入信号进行输出。如果比较结果为等值，则等值比较结果输出端输出的光信号仍然为有光或强光，可以作为下一次数值比较的光源，继续下一次数值比较，直至比较出所有位等值或某一位不等值。
根据本发明实施例提供的一种数值比较方法，可以基于光信号实现多位数值的比较。
图9为本发明一种数值比较方法的另一个实施例的流程图。如图9所示，该方法包括以下步骤：
步骤S201，获取所输入的待比较信号。
步骤S202，按照位数从高到低的顺序，对第一待比较电信号和第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果；其中，所述待比较信号包括所述第一待比较电信号和第二待比较电信号，所述第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数。
步骤S203，在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号等于所述第二待比较电信号，则将所述比较结果作为所述待比较信号的下一次数值比较的光输入信号进行输出。
步骤S204，在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并并输出。
步骤S205，在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并并输出。
本实施例基于光信号进行数值比较，该待比较信号包括两个待比较电信号，两个待比较电信号均为多位二进制数。按照位数从高到低的顺序，对每一位二进制数进行比较。仅在最高位比较时输入光源。在每一位的比较中，若该位的数值相等，则将比较结果作为下一次数值比较的光输入信号进行输出，等值比较结果输出端输出的光信号仍然为有光或强光，可以作为下一次数值比较的光源，继续下一次数值比较，直至比较出所有位等值或某一位不等值；在每一位的比较中，若该位的数值不相等，即第一待比较电信号大于或小于第二待比较电信号的情况，此时，非等值比较结果输出的光信号为有光或强光，而等值比较结果输出的光信号为弱光，则下一次数值比较的光输入信号为无光或弱光，输出的比较结果都为无光或弱光，比较结果即为当前位的非等值比较结果，所以比较结果可以直接输出，也即由于二进制数的位数高低进行比较，已得知高位二进制数的比较结果，则不需要再进行低位二进制数的比较了。
在每一位的比较中，若第一待比较电信号大于第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并并输出；同样，在每一位的比较中，若第一待比较电信号小于第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并并输出。例如，由于若比较出某一高位的数值为第一待比较电信号大于第二待比较电信号，则该高位比较的比较结果输出的是有光或强光，其它低位输出的比较结果都为弱光，所有位的比较结果进行合并，输出的结果仍然为第一待比较电信号大于第二待比较电信号。
根据本发明实施例提供的一种数值比较方法，可以基于光信号实现多位数值的比较。
图10为本发明一种数值比较方法的又一个实施例的流程图。如图10所示，该方法包括以下步骤：
步骤S301，获取所输入的待比较信号。
步骤S302，按照位数从高到低的顺序，对第一待比较电信号和第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果；其中，所述待比较信号包括所述第一待比较电信号和第二待比较电信号，所述第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数。
步骤S303，在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号等于所述第二待比较电信号，则将所述比较结果作为所述待比较信号的下一次数值比较的光输入信号进行输出。
步骤S304，在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号并输出。
步骤S305，在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号并输出。
本实施例与上述实施例的区别在于，在每一位的比较中，若第一待比较电信号大于第二待比较电信号，不是将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并并输出，而是直接将当前位的比较结果转换成电信号并输出，因为由于二进制数的位数高低进行比较，已得知高位二进制数的比较结果，则不需要再进行低位二进制数的比较了，这样比较方法更简单；对于第一待比较电信号小于第二待比较电信号的情况同样如此。
根据本发明实施例提供的一种数值比较方法，可以基于光信号实现多位数值的比较；且将非等值比较结果直接转换成电信号输出，可以更简单实现多位数值的比较。
图11为本发明一种数值比较装置的一个实施例的结构示意图。如图11所示，该装置1000包括：
获取单元11，用于获取所输入的待比较信号。
比较单元12，用于对所述待比较信号进行数值比较。
第一输出单元13，用于若所述比较结果为等值比较结果，则将所述等值比较结果作为所述待比较信号的下一次数值比较的光输入信号进行输出。
根据本发明实施例提供的一种数值比较装置，可以基于光信号实现多位数值的比较。
图12为本发明一种数值比较装置的另一个实施例的结构示意图。如图12所示，该装置2000包括：
获取单元21，用于获取所输入的待比较信号。
比较单元22，用于按照位数从高到低的顺序，对第一待比较电信号和第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果；其中，所述待比较信号包括所述第一待比较电信号和第二待比较电信号，所述第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数。
第一输出单元23，用于若所述比较结果为等值比较结果，则将所述等值比较结果作为所述待比较信号的下一次数值比较的光输入信号进行输出。
第一合并单元24，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并。
第二输出单元25，用于输出所述第一合并单元合并的比较结果。
第二合并单元26，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并。
第三输出单元27，用于输出所述第二合并单元合并的比较结果。
根据本发明实施例提供的一种数值比较装置，可以基于光信号实现多位数值的比较。
图13为本发明一种数值比较装置的又一个实施例的结构示意图。如图13所示，该装置3000包括：
获取单元31，用于获取所输入的待比较信号。
比较单元32，用于按照位数从高到低的顺序，对第一待比较电信号和第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果；其中，所述待比较信号包括所述第一待比较电信号和第二待比较电信号，所述第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数。
第一输出单元33，用于若所述比较结果为等值比较结果，则将所述等值比较结果作为所述待比较信号的下一次数值比较的光输入信号进行输出。
第一转换单元34，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号。
第四输出单元35，用于输出所述第一转换单元转换后的电信号。
第二转换单元36，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号。
第五输出单元37，用于输出所述第二转换单元转换后的电信号。
根据本发明实施例提供的一种数值比较装置，可以基于光信号实现多位数值的比较；且将非等值比较结果直接转换成电信号输出，可以更简单实现多位数值的比较。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为根据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以用硬件实现，或固件实现，或它们的组合方式来实现。当使用软件实现时，可以将上述功能存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。以此为例但不限于：计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。此外。任何连接可以适当的成为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线（DSL）或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或者其他远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所属介质的定影中。如本发明所使用的，盘（Disk）和碟（disc）包括压缩光碟（CD）、激光碟、光碟、数字通用光碟（DVD）、软盘和蓝光光碟，其中盘通常磁性的复制数据，而碟则用激光来光学的复制数据。上面的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。
总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种光学数值比较器，其特征在于，包括：
进行级联的至少两个光学数值比较单元，所述至少两个光学数值比较单元中的各光学数值比较单元包括：光输入端、用于输入待比较信号的信号输入端，以及用于输出等值比较结果的第一光信号输出端，以及用于输出非等值比较结果的第二光信号输出端和第三光信号输出端，以及至少一个光合束器，所述非等值比较结果包括：第一非等值比较结果和第二非等值比较结果；
所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第一光信号输出端与其下一级光学数值比较单元的所述光输入端相连；
所述第一非等值比较结果为在每一位的比较中，获得的所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电路号的比较结果，所述第一非等值比较结果通过所述第二光信号输出端输出；
所述第二非等值比较结果为在每一位的比较中，获得的所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电路号的比较结果，所述第二非等值比较结果通过所述第三光信号输出端输出；
所述等值比较结果为在每一位的比较中，获得的所述第一待比较电信号等于所述第二待比较电路号的比较结果；
所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第二光信号输出端与其下一级光学数值比较单元的第二光信号输出端连接通过所述光合束器相连接；和/或，
所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第三光信号输出端与其下一级光学数值比较单元的第三光信号输出端连接通过所述光合束器相连接。
2.如权利要求1所述的光学数值比较器，其特征在于，所述各光学数值比较单元具体包括两个信号输入端，其中一个信号输入端用于输入第一待比较电信号，另一个信号输入端用于输入第二待比较电信号。
3.如权利要求2所述的光学数值比较器，其特征在于，所述第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数；
所述各光学数值比较单元用于按照位数从高到低的顺序，对所述第一待比较电信号和所述第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果。
4.权利要求1所述的光学数值比较器，其特征在于，还包括：至少一个光探测器；
所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第二光信号输出端与一个光探测器相连，所述光探测器用于将所述第二光信号输出端输出的所述比较结果转换成电信号输出；和/或，
所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第三光信号输出端与一个光探测器相连，所述光探测器用于将所述第三光信号输出端输出的所述比较结果转换成电信号输出。
5.如权利要求1-4任意一项所述的光学数值比较器，其特征在于，所述光学数值比较单元由至少一路光波导、光合束器和三个光开关构成。
6.如权利要求5所述的光学数值比较器，其特征在于，所述光波导、光合束器和光开关中的光学结构为硅、绝缘衬底上的硅SOI或III-V族化合物中的任一种。
7.如权利要求5所述的光学数值比较器，其特征在于，所述光开关为微环谐振器或马赫曾德干涉仪MZI光开关。
8.一种数值比较方法，其特征在于，包括：
获取所输入的待比较信号；
对所述待比较信号进行数值比较；
若所述比较结果为等值比较结果，则将所述等值比较结果作为所述待比较信号的下一次数值比较的光输入信号进行输出；
在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并并输出；和/或，
在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并并输出。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述待比较信号进行数值比较，具体为：
按照位数从高到低的顺序，对第一待比较电信号和第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果；
其中，所述待比较信号包括所述第一待比较电信号和第二待比较电信号，所述第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号并输出；和/或，
在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号并输出。
11.一种数值比较装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取所输入的待比较信号；
比较单元，用于对所述待比较信号进行数值比较；
第一输出单元，用于若所述比较结果为等值比较结果，则将所述等值比较结果作为所述待比较信号的下一次数值比较的光输入信号进行输出；
第一合并单元，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并；
第二输出单元，用于输出所述第一合并单元合并的比较结果；和/或，
第二合并单元，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果与下一位的比较结果进行合并；
第三输出单元，用于输出所述第二合并单元合并的比较结果。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述比较单元具体用于：
按照位数从高到低的顺序，对第一待比较电信号和第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果；
其中，所述待比较信号包括所述第一待比较电信号和第二待比较电信号，所述第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括：
第一转换单元，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号大于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号；
第四输出单元，用于输出所述第一转换单元转换后的电信号；和/或，
第二转换单元，用于在每一位的比较中，若所述第一待比较电信号小于所述第二待比较电信号，则将当前位的比较结果转换成电信号；
第五输出单元，用于输出所述第二转换单元转换后的电信号。
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