DE2347388A1

DE2347388A1 - Dreidimensionaler, optischer, assoziativer speicher

Info

Publication number: DE2347388A1
Application number: DE19732347388
Authority: DE
Inventors: Franco Dr Ing Filippazzi
Original assignee: Honeywell Information Systems Italia SpA
Current assignee: Bull HN Information Systems Italia SpA
Priority date: 1972-11-29
Filing date: 1973-09-17
Publication date: 1974-06-06
Also published as: IT971303B; JPS4984751A; US3868655A; GB1439169A

Description

PATENTANWÄLTE

β MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 4Θ 1 B E RLI N-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 68

BERLIN: DIPL.-ING. R. M ÜLLER-BÖRNER MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H. WEY

Berlin, den I7. September 1973

Honeywell Information Systems

Italia S.p.A.,

Galuso, Torino (Italien)

Dreidimensionaler, optischer, assoziativer Speicher

Die Erfindung betrifft einen assoziativen, optischen Nur-Lese-Speicher, der für die Datenverarbeitung und insbesondere für Informationswiederauffindungssysteme geeignet ist.

Bekanntlich erfordern die gewöhnlich benutzten Speicher, die als "adressierbare Speicher" bezeichnet werden, für die Wiederauffindung der in einer oder mehreren ihrer Zellen enthaltenen Information die Kenntnis der Adresse dieser Zellen. Hingegen gestattet bei den assoziativen Speichern die vollständige oder teilweise Kenntnis der möglicherweise in irgendeiner Speicherzelle enthaltenen Information entweder die diese Information enthaltenden Zellen zu identifizieren oder festzustellen, daß die gesuchte Information nicht in irgendeiner abgefragten Zelle enthalten ist. Ferner ist es möglich, die gesamte in diesen Zellen enthaltene Information herauszulesen, deren Informationsgehalt vorher nur zum Teil bekannt war.

409823/099^

BERLIN : TELEFON (O3 11) 7629O7 MÜNCHEN: TELEFON (OB 11) 22 55 85 KABEL: PROPINDUS · TELEX O1 84O57 KABEL: PROPINDUS · TELEX O5 24 244

Es ist klar, daß die assoziativen Speicher von hervorragender Bedeutung für die Technik der Elektronenrechner sein können, in erster Linie für die Behandlung von geordneten" Informationsmengen. Gemäß einer typischen Anwendung sei angenommen, daß die Inhaltsangaben aller in einer Bücherei enthaltenen Bücher und sonstigen Veröffentlichungen in solchen Großraumspeichern aufgezeichnet sind: dann ist es möglich mittels der assoziativen Speichertechnik alle Inhaltsangaben herauszufinden, die vorbestimmte, angenähert den Inhalt der Veröffentlichungen kennzeichnende Stichworte enthalten, und so diejenigen Veröffentlichungen zu identifizieren, die mehr oder weniger mit einem Gegenstand oder mit einer Gruppe von Gegenständen zu tun haben. Solche Abläufe v/erden mittels der Informationswiederaufxindungstechnik durchgeführt.

Im Hinblick auf diesen Bedarf wurden viele Versuche unternommen und viele Versuchsmodelle erstellt, um brauchbare assoziative Speicher zu erhalten. Fast alle auf dem Gebiet der adressierbaren Speicher benutzten Techniken wurden für diesen Zweck ausprobiert: insbesondere die Supraleitung^-, die Magnetkern-, die Dünnfilm- und andere -Technologien; eine ziemlich vollständige Liste dieser Technologien wird auf S. 511 des Aufsatzes von A.C. Hanion: "Content addressable and associative memory systems - a survey", I₀E₀E.E. Transactions on Electric Computers Vol. EC, ft„4 Aug. 1966, gegeben.

üiese Versuche haben unterschiedliche Erfolge gehabt, aber aus verschiedenen Gründen nat sich bisher keiner von ihnen durchgesetzt, insbesondere wegen der Schwierigkeit, bei mäßigen Kosten die hohe Informationsdichte, die große Anzahl von Eingang - Ausgang - Kanälen und die hohe Arbeitsgeschwindigkeit zu erhalten, die zwecks angemessener Ausnut-

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zung dor- ^eigenschaften der assozicctiven Speicher erforderlich sind.

Ein optischer, assoziativer Speicher ist in der deutschen Patentanmeldung P 23 33 765.1 der Anmelderin beschrieben. Gemäß dieser Erfindung sind die in dem Speicher aufgezeichneten Worte, die assoziativ abgefragt werden können, auf einer einzigen photographischen Platte enthalten. Wenn die gesamte, in einem Großraumspeicher aufgezeichnete Information nicht auf einer einzigen Platte unterzubringen ist, muß das assoziative Abfragen des Speichers für mehrere Platten oder optische Träger wiederholt werden. Dies erfordert Zeit und mechanische Vorgänge für das aufeinanderfolgende Abfragen mehrerer Platten.

Das dreidimensionale, optische, assoziative Speichersystem gemäß der Erfindung vermeidet solche Schwierigkeiten durch gleichzeitiges Abfragen verschiedener photographischer Platten, die eine große Menge aufgezeichneter Information enthalten und in einem Stapel angeordnet sind.

Die vorliegend beschriebene Erfindung sieht im wesentlichen eine Mehrzahl optischer Träger für die Information vor, auf denen diese in Form von durchsichtigen und undurchsichtigen Flächen in Bereichen aufgezeichnet ist, die den einzelnen Bits jedes Wortes zugeordnet sind, wobei das Bit gleicher Wertigkeit aller v/orte auf jeder Platte aufgezeichnet ist.

Jeder Bereich umfaßt drei Flächen, von denen eine immer durchsichtig ist, während von den anderen beiden entweder die eine durchsichtig und die andere undurchsichtig oder umgekehrt gemäß dem Binärwert des aufgezeichneten Bits ist_o

Die Informationsträger sind in der Weise gestapelt, daß die Bit-Bereiche jedes Worts miteinander fluchten.

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Das erfindungsgemäße System umfaßt ferner eine Vorrichtung zum wahlweisen Beleuchten der verschiedenen Bit-Bereiche durch parallel gemachte strahlen polarisierten Lichts, eine Einrichtung zum Feststellen des von jeder aus den Bit-Bereichen gebildeten Ύ/ort-Zeile austretenden Lichts und eine elektrisch gesteuerte Strahlverschiebungsvorrichtung, die zwischen die Informationsträger zur Parallelverschiebung der Strahlen um einen vorbestimmten Abstand in einer gewählten Richtung zwischengeschaltet ist, so daß sie den Strahl wahlweise eine der drei Flächen jedes ßit-Bereichs treffen läßt. Das Abfragen wird durch eine solche Ausgestaltung der Steuerung der Strahlverschiebungsvorrichtungen gemäß dem Abfragewort bewirkt, daß, wenn eines oder mehrere aufgezeichnete Worte zu dein Abfragewort passen, die diesen Worten entsprechenden Strahlen auf ihrem Wege nur durchsichtige Flächen vorfinden und deshalb aus dem Stapel austreten und die Abführvorrichtung zur Abgabe eines Ausgangssignals veranlassen können. Alle V/orte werden gemäß demselben Abfragewort gleichzeitig abgefragt, und die Adresse der zu dem Abfragewort passenden, aufgezeichneten Worte wird durch Abtasten der -Abführvorrichtung ausgelesen, die so viele Photodetektoren umfaßt, als aufgezeichnete Worte vorhanden sind.

Diese und andere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen klarer aus der folgenden, detaillierten Beschreibung einer bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform hervor. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise, schematische Darstellung in perspektivischer, auseinandergezogener Form eines optischen Speicherregisters nach der Erfindung;

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Fig. 2 das logische Blockdiagramm der Steuervorrichtung für die angelegten Spannungen;

Fig. 3 eine Variante des logischen Diagramms der steuervorrichtung ;

Fig. 4 eine teilweise und perspektivische Darstellung des optischen, assoziativen Speichers gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 wird eine teilweise Darstellung des Prinzips der Erfindung in beispielsweiser Anwendung auf ein einzelnes Register eines optischen Speichers, in dem ein Li-Bit-Wort aufgezeichnet ist, -wiedergegeben. Er umfaßt ϊ·ί Platten durchsichtigen Werkstoffs, wobei der Binär-Wert jedes Bits durch Undurchsichtigmachen einer Elementar!"lache der Platte, z.B. durch photographische Mittel, dargestellt wird.

Dieses Verfahren der Informationsaufzeichnung ist für Nur-Lesen-, nicht veränderbare Speicher geeignet, auf die insbesondere die Erfindung sich bezieht. Es ist jedoch möglich, die Aufzeichnung auch in veränderbarer Form zu erhalten, z.B. durch Verwendung von photochromem (farbempfindlichem) Material, auf dem die Information durch Benutzung von Strahlung geeigneter Wellenlänge aufgezeichnet und gelöscht werden kann.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer und auseinandergezogener Form einen Teil dieses Registers, das die ersten beiden Bits umfaßt, die auf Bit-Bereichen von photographisehen Platten 1 und 2 aufgezeichnet sind, durch welche ein Strahl 3 von monochromatischem Licht gehen kann.

Dieser Strahl läßt sich z.B.- durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Festkörper-Laser erzeugen.

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Jeuer .dit-Bereich der Platte ist in drei Flächen unterteilt, von denen zwei m und η die rechte Hälfte in Bezug auf die Strahlrichtung einnehmen. Von diesen Flächen ist die eine undurchsichtig und die andere durchsichtig oder umgekehrt, je nach dem .Binärwert des aufgezeichneten Bits. Wenn z.B. das bit EIwS ist, ist die Fläche m undurchsichtig und die Fläche η durchsichtig, das Gegenteil ist der Fall, wenn das Bit ImULL ist. Die linke Half te des Jereichs ist üie Fläche p, die immer durchsichtig ist.

Vor der Platte 1 und zv/isehen den Platten 1 und 2 sind elektrooptische Vorrichtungen bekannter Art zum Verstellen des Strahls, die anschließend zum besseren Verständnis der Erfindung kurz beschrieben werden, in einer der beschriebenen Ausführungsform entsprechenden Weise angeordnet. Jede dieser Vorrichtungen umfaßt im wesentlichen eine Platte 5, 7, 15, 17, 19 aus elektrooptischen! Material. Diese Platten werden z.B. aus Kaliumdideuteratphosphat (abgekürzt KDP) gemäß der chemischen Formel KDpPOλ gebildet und haben durchsichtige Elektroden auf beiden Oberflächen, an die eine Spannung zum Drehen der Polarisationsebene des austretenden Strahls um 90° gegenüber dem einfallenden Strahl gelegt werden kann.

Die Vorrichtungen werden nachstehend als "polarisierte Hotatoren" oder einfach "rtotatoren" bezeichnet.

Jede elektrooptische Vorrichtung umfaßt ferner einen Block 6, b, 9, 16, 1d, 20 aus doppeltbrechendem Kalkspatkristall. Die Orientierung der überflächen dieser Blöcke zu der optischen Achse des Kristalls ist derart, daß ein z.B. in einer horizontalen Übene polarisierter Strahl in derselben Lage austritt wie der einfallende Strahl, während ein in der vertikalen Ebene polarisierter Strahl in vertikaler Hicii-

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tung gegenüber dem einfallenden Strahl um eine von der Dicke der Platte abhängende Strecke verschoben wird, wobei er parallel zu der Richtung des einfallenden Strahls bleibt.

Bei einer abweichenden Orientierung der Kristallachse wird ein in der vertikalen Ebene polarisierter Strahl jedoch nicht verschoben, während ein in der horizontalen Ebene polarisierter Strahl in horizontaler Richtung verschoben wird. Der Pfeil F in Fig. 2 gibt für jeden Kalkspat-Block die Richtung der Strahlverschiebung an, wenn seine Polarisationsebene parallel zu der Pfeilrichtung verläuft.

Angenommen, der Strahl 3 sei anfangs in einer horizontalen Ebene polarisiert, dann tritt er aus dem Polarisations-Rotator 5 entweder horizontal oder vertikal polarisiert aus, je nachdem eine Spannung VO an die Klemmen 4 und 4^f angelegt ist oder nicht. Dementsprechend tritt der Strahl aus dem Kalkspat-Block 66 in derselben Lage aus, wenn die Polarisation horizontal ist, oder vertikal um eine Strecke gleich dem Abstand zwischen den Mittelpunkten der Flächen m und η der Platten 1 und 2 verschoben, wenn die Polarisation vertikal ist. Die Bezugszeichen 7 und β kennzeichnen den Polarisations-Rotator und den Kalkspatkristall, aie eine zweite elektrooptische Vorrichtung wie die vorhergehende bilden, jedoch mit einem so orientierten Kristall, daß der Strahl in einer horizontalen Richtung um eine Strecke gleich dem Abstand zwischen der Mittellinie des die Flächen m und η umfassenden Rechtecks und der Mittellinie des Rechtecks ρ nach links verschoben wird, wenn die Polarisationsebene des Strahls horizontal verläuft, während der Strahl nicht verschoben wird, wenn er vertikal polarisiert ist: die Polarisationsebene des Strahls hängt davon ab, ob eine Spannung V ' an die Klemmen 10 und 10' des Rotators 7

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gelegt ist. üls ergibt sich, daß der aus dem Block 6 austretende Strahl eine der vier Stellungen 11, 12, 13 und 14 einnehmen 'kann.

Die erste entspricht dem Ilittelpunkt der Fläche ia, die zweite dem Hittelpunkt der Fläche η und die anderen beiden der Fläche ρ der Platte 1. In den Stellungen 11 und 12 ist der Strahl vertikal polarisiert, in den Stellungen 13 und 14 horizontal.

Auf die Platte 1 folgt ein Kalkspat-Kristall 8, der gemäß dem Pfeil F orientiert ist; wenn der Strahl in den Stellungen 13 und 14 horizontal polarisiert ist, verschiebt der Kristall-Block den Strahl aus einer dieser Stellungen in die Stellungen 11 bzw. 12. Diesem Kristall folgt eine elektrooptische Vorrichtung, die den von der an die Klemmen 21 und 21' angelegten Spannung gesteuerten Polarisations-Rotator 15 und den Kalkspat-Kristall 16 umfaßt, der zum Verschieben des Strahls aus der Stellung 11 in die mit der ursprünglichen Einfallsstrahl-Stellung 3 zusammenfallende Stellung 12 orientiert ist. In dieser Stellung 12 kann der Strahl entweder horizontal oder vertikal polarisiert sein.

Die Beziehungen zwischen den Spannungen V , V ', V ", den

von dem Strahl getroffenen Flächen und der Polarisationsebene des Strahls in der Stellung 12, wenn er aus dem Kristall-Block 16 austritt, werden durch die folgende Tabelle angegeben, in der der Binärwert "1" oder ^tt0^u den Variablen ν , ν ', ν ^fl zuerteilt wird, je nachdem ob die

jeweilige Spannung V_Q, V₀ ¹, V₀" angelegt ist oder nicht; den Variablen m , η , p_Q, je nachdem der Strahl die Flächen m, η, ρ der Platte 1 trifft oder nicht; und der Variablen

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w_o, je nachdem ob die Polarisation des Strahls beim Austritt aus dem Kristall 1b vertikal oder horizontal ist.

ν ν' m„ η ρ ν" w ο ο ο ο ο ο ο

OO 0 0 10 0

0 1 0 1.0 10

10 10 0 0 1

11 0 0 11 1

Zu bemerken ist, daß w = ν und v^u = ν¹ ist.

' oo ο ο

Auf den Kristall-Block 1b folgt eine elektrooptische Vorrichtung, die dieselbe ist wie die der Platte 1 vorangehende, die den durch die an die Klemmen 22 und 22^f angelegte Spannung V₁ gesteuerten Rotator 17, den Kalkspat-Kristall 18, den durch die an die Klemmen 23 und 23' angelegte Spannung V gesteuerten Rotator 19 und den Kalkspat-Kristall 20 umfaßt.

Hinter der Platte 2 befindet sich ein wie der Kristall 9 orientierter Kalkspat-Kristall und eine elektrooptische Vorrichtung entsprechend der aus dem Rotator 15 und dem Kristall 1β zusammengesetzten, die von einer Spannung V₁ gesteuert wird; alle diese Vorrichtungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

In diesem Fall kann die Polarisationsebene des auf den Rotator 17 einfallenden Strahls horizontal oder vertikal sein, und sie wird durch die Binär-Variable w_Q dargestellt, die, wie gesagt, gleich v_Q ist.

Die Beziehungen zwischen den. Variablen V₁, v', v¹·, die die Spannungen V₁, V₁, V₁ darstellen, den Variablen m^, Ώμ, Pi> die die entsprechenden von dem Strahl getroffenen

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Flächen darstellen, und den Variablen w = ν bzw. W₁, die die Polarisationsebene im Eingang und im Ausgang der elektrooptischen Vorrichtung für den zweiten Bit darstellen, v/erden durch die folgende Tabelle angegeben:

^V1	^V1	^V 1	^m1	ⁿ1	^p1	^V 1	W
O	Ü	O	O	ΰ	1	O	Ü
O	O	1	Ü	1	O	1	O
O	1	O	1	O	O	O	1
O	1	1	O	O	1	1 -	1
1	O	O	1	O	O	O	■1
1	O	1	O	O	1	1	1
1	1	O	O	O	1	O	O
1	1	1	O	1	O	1	O

aus der sich insbesondere ergibt, daß

^v"i ^{= ν}Ί· ^{Und W}1 ⁼ ^o ^V1 ^{+ v}o ^1 ^ist·

Aus der Tabelle, die für jedes auf das erste folgende Bit gilt, läßt sich die logische Schaltung ableiten, die bestimmt, welche Variable ν und v¹ EINS sein muß, d.h.

welche Spannungen V_n bzw. V ¹^- und V"_N an dem entsprechenden Paar Klemmen angelegt werden müssen, wenn gewünscht wird, daß der Strahl die Fläche m, η oder ρ des N-ten Bits trifft. Diese Variable hängt im allgemeinen von dem Wert der Variablen n-1 ab, die die Polarisationsebene des Strahls darstellt, der aus dem vorhergehenden Bit N-1 austritt» In Fig. 2 sind einige Beispiele des logischen Blockdiagramins

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der schaltung dargestellt, die auf die Abschnitte für das erste, das zweite und das N-te Bit begrenzt ist.

Jeder Abschnitt umfaßt drei Leistungsschalter V, V und V^u, von denen der erste durch die Variable v, die beiden anderen durch die Variable v¹ gesteuert werden.

Wenn diese Schalter betätigt werden, legen sie die Spannung für die Drehung der Polarisationsebene an den ersten, den zweiten bzw. den dritten Rotator an.

Jeder Abschnitt umfaßt drei Eingangsklemmen m, η und p: ein Wertigkeits-EINS-Signal wird an eine einzige dieser Klemmen angelegt, je nachdem ob es gewünscht wird, daß der btrahl die entsprechende Fläche der Bit-Bereiche trifft. Jus wurde bereits gezeigt, daß der Strahl die Fläche ρ in zwei verschiedenen Stellungen treffen kann, die in Fig. 1 mit 13 und 14 bezeichnet sind entsprechend zwei verschiedenen Kombinationen der Spannungen V und V. Es ergibt sich, daß die Steuerungsschaltung in zwei verschiedenen Arten ausgelegt v/erden kann, je nachdem ob der Strahl den oberen oder den unteren Teil der Fläche ρ treffen soll ο In dem ersten Abschnitt, entsprechend dem ersten Bit, kann unter der Annahme, daß der auftreffende Strahl horizontal polarisiert ist, die Steuerungsschaltung einfach in der Verbindung der Klemme m mit dem Leistungsschalter V und der Klemme η mit den Schaltern Vq und V"q bestehen, wobei die Klemme ρ unverbunden bleibt (Diagramm mit ausgezogenen Linien). Es läßt sich leicht feststellen, daß der Strahl beim Fehlen von Steuersignalen den unteren Teil der Fläche ρ trifft. Die Schaltung kann

stattdessen zwei ODER-Gatter 60 und 61 (Diagramm in gestrichelten Linien) umfassen. In diesem Bⁿall betätigt das An-

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legen eines Signals LINS an die Klemme ρ alle drei Schalter, und der Strahl trifft den oberen Teil der Fläche p. In jedem Fall. veranlaßt das Anlegen des Signals L¹INS nur an die Klemme m die Betätigung des Schalters V und das Anlegen des Signals EINS nur an die Klemme η die Betätigung der Schalter V₀ und V^ll ₀· Die Variable v_q, die die Polarisationsebene am Ausgang des ersten Bits darstellt, wird an den Eingang des zweiten Abschnitts entweder direkt über die Leitung 62 oder beim Komplementärwert über den Inverter 64 und die Leitung 63 angelegt.

Der zweite Abschnitt des Blockdiagramms nach Fig. 2, der die Steuerklemmen m., p., η., und die Leistungsschaltungen V₁, V-ι > V₁ umfaßt, zeigt die logische Blockschaltung, die die Verschiebung des Strahls in den Bereich m, η und in den oberen Teil des Bereichs ρ steuert. Sie umfaßt die UND-Gatter 65, 66, 67 und die ODER-Gatter 68 und 69. Wenn die Polarisation des auftreffenden Strahls horizontal ist (v = 1), werden die UND-Gatter 65 und 66 wirksam gemacht und das Gatter 6? gesperrt. Deshalb betätigt ein Signal ¹M¹¹, das nur an die Klemme η angelegt ist, die Schalter V¹,, V¹L, und ein Signal "1^rt, das nur an die Klemme ρ angelegt ist, veranlaßt die Betätigung aller drei Leistungsschalter. Wenn jedoch die Polarisationsebene des ankommenden Strahls vertikal ist (v = 1), werden die UND-Gatter 65 und 66 gesperrt, und das UND-Gatter 67 wird wirksam gemacht. Das Signal ^tt1^w an der Klemme m. ist ohne Wirkung! Dasselbe Signal an der Klemme n^ betätigt alle Schalter, während das Signal an der Klemme ρ nur die Schalter V₁ und V¹¹^ betätigt. Es ist leicht aus Fig. 1 ersichtlich, daß in jedem Fall die sich ergebende Wirkung wie gewünscht ist. Die logische Schaltung, die in dem gestrichelten Block 70 enthalten ist und der logischen Funktion "exklusives ODER* entspricht, kombi-

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niert die Variablen v_Q und V₁ und ihre Komplemente, so daß am Ausgang die Variable W₁ = v_Q v,, + v_Q V₁ geliefert wird, was die Polarisationsebene am Ausgang des zweiten Bits darstellt.

Die logische Schaltung für jedes folgende Bit kann dieselbe sein wie sie für das zweite Bit beschrieben wurde. Jedoch zeigt Fig. 2 beispielsweise für ein allgemeines n-tes Bit die logische Schaltung für den Fall, daß der Strahl den unteren Teil der p-Fläche trifft. Sie umfaßt die UND-Gatter 71, 72 und 73 und das ODER-Gatter 74. Wenn die Polarisation de*s aus dem vorhergehenden Bit austretenden Strahls horizontal ist (w = 1), wird nur das Gatter 71 wirksam gemacht und ein Signal ^H1^M an eine der Klemmen m, η, ρ angelegt, das die Betätigung allein des

Schalters V veranlaßt oder die Betätigung der beiden Schalter V und Vⁿ oder keine Betätigung irgendeines

Schalters. Wenn die Polarisation vertikal verläuft (-W= 1), werden das UND-Gatter 71 gesperrt und die Gatter 72 und 73 wirksam gemacht: das an eine der Klemmen m., n* und p^ angelegte Signal betätigt keinen Schalter oder den einzigen Schalter V_n. Die logische Schaltung »exklusives ODER", die in dem Block 75· enthalten ist, kombiniert die Variablen V_n-1 und- ν und ihre Komplemente, um die Variable W_n zu liefern, die durch die Polarisation am Ausgang des η-ten Bits dargestellt.wird.

Das Blockschaltbild nach Fig. 3 wird durch die Kombination des zweiten und dritten Abschnitts erhalten und weist zwei Klemmen ρ und p¹ auf: Das Signal "1" an ρ verschiebt den

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ϋ tr alii in den oberen Teil eier Fläche p, das zweite Signal an ρ in den unteren Teil der Fläche. Es ist so möglich, das Anlegen des Signals entweder an die Klemme ρ oder die Klemme p¹ in Abhängigkeit von der Polarisation des Strahls zu programmieren, der aus dem vorhergehenden Bit austritt, um die an die Kotatoren gelegten Spannungen una die Betätigung der Schalter zu minimisieren.

Angenommen, das ganze Register umfasse 6 Platten, von denen jede ein Bit aufgezeichnet enthält, daß das aufgezeichnete Wort 11O1O11O ist und daß das Äbiragewort z.B. 1 1 .< λ 1 O λ X ist, wobei die "interessiert nicht"-Bits durch die Xe dargestellt sind. Dann m;:ß das "1 "-Signal an die Klemmen η des ersten, zweiten und fünften Bits angelegt v/erden; an aie Klemme m des dritten und fünften Bits und an die p-Klemmen des vierten, siebten und achten Bits. Demgemäß trifft der Strahl die entsprechenden Flächen in den entsprechenden Bits. Wema die Aufzeichnung durch Undurchsichtigkeit der Fläche m für die Aufzeichnung einer EINS gemacht ist und die Fläche η zum Aufzeichnen einer NULL dient, trifft der Strahl durchsichtige Flächen in allen Platten, tritt nach dem Durchlauf durch die gesamte Vorrichtung aus und wird von einer Photodetektor-Vorrichtung abgefühlt, die ein Signal abgibt, das die Übereinstimmung des aufgezeichneten mit dem Abfrage-Wort bedeutet.

Praktisch wird die Erfindung mit Vorteil verwendet, wenn eine große Anzahl von Worten, die eine große jJit-Zahl je Wort aufweisen, abgefragt werden muß.

Fig., k gibt eine Vorrichtung nach der Erfindung zum Abfragen eines Satzes von photographischen Platten wieder, auf denen z„B. 8 χ ο = 64 V/orte aufgezeichu^r sind, wobei jede Plette ein Bit derselben Wertigkeit aller Worte aufgezeich-

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net enthält. Die Platten umfassen β χ 8 Bereiche, von denen jeder die Flächen entsprechend den Flächen m, n, ρ nach Fig. 1 umfaßt. Das Bezugszeichen 31 in Fig. 2 bezeichnet eine Matrix von 8x8 Lichtquellen, von denen jede einen sehr dünnen, monochromatischen und kollimatierten Strahl auszusenden vermag, der in einer vorbestimmten Ebene, z.B. in der horizontalen Ebene, polarisiert ist.

Diese Beleuchtungsvorrichtung kann z.B. eine Matrix aus Festkörper-Lasern sein, wobei die Lichtemission durch alle Laser durch eine gleichzeitige Anlegung einer geeigneten Spannung an alle Laser gesteuert werden kann. Abweichend kann eine einzige Lichtquelle und eine optische Vorrichtung nach Art des ⁿWanderaugesⁿ (fly eye) vorgesehen werden zur Erzeugung von 8x8 dünnen, kollimatierten, monochromatischen und polarisierten Strahlen» Jeder Strahl befindet sich in einer Stellung, die z.B. der Fläche m von jedem der 64 Bit-Bereiche aller photographischen Platten entspricht. In Fig. 4 werden durch die Bezugszeichen 32, 33 und 34 die erste, die zweite und die letzte von N photographischen Platten bezeichnet, auf denen das erste, das zweite und das letzte Bit der 64 N-Bit-Worte aufgezeichnet sind.

Vor der ersten photographischen Platte befinden sich eine elektrooptische Vorrichtung, die die Polarisations-Rotatoren 35 und 36 umfaßt, welche von den Leitungspaaren 37 und 38 gesteuert werden, sowie die Kalkspat-Kristalle 39 und 40 entsprechend den Rotatoren 5 bzw. 7 und den Kalkspat-Kristallen 6 und 8 nach Fig. 1, die alle Strahlen, die aus der Beleuchtungsvorrichtung 31 austreten, von der Fläche m in die Flächen η oder ρ jedes Bereichs der Plat- , te zu verschieben vermögen. Vor der Platte 33 befinden sich eine elektrooptische Vorrichtung, die drei Rotatoren 41,

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42, 43 umfaßt, welche von den drei Leitungspaaren 44, 45 und 46 gesteuert werden, und die vier Kalkspatkristalle 47, 48, 49 und 50, entsprechend den Rotatoren 15, 17 und 19 und den Kalkspatkristallen 9, 16, 18 und 20 nach Fig. 1, die dieselben Funktionen haben.

Andere elektro-optische Vorrichtungen, die mit der vor der Platte 33 vorhandenen übereinstimmen, sind vor jeder der folgenden Platten angeordnet. Hinter der letzten Platte 34 befindet sich eine Photodetektor-Matrix 51, die 8 χ 8 = 64 Elemente umfaßt, von denen jedes so angeordnet ist, daß es einen Strahl empfängt, der aus jedem der 64 Bit-Bereiche der Platte 34 austritt.

Jeder Photodetektor kann von einem Photowiderstand gebildet werden, der parallel zu einem Kondensator geschaltet ist, wie bei der Vorrichtung, die in der oben genannten deutschen Patentanmeldung P 23 33 785.1 beschrieben ist.

Die Photowiderstandskleinmen sind an Zeilen- und Spalten- Leiter angeschlossen, die mit Auslese-Schaltungen verbun den sind, welche insgesamt durch die Blöcke 52 und 53 dargestellt sind. Die Leiter, die die Polarisations-Rotatoren steuern, sind an die Abfrage-Schaltung, die durch den Block 54 dargestellt ist, angeschlossen.

Zu Beginn des Abfragevorgangs werden alle Kondensatoren der Photodetektorraatrix 51 auf eine vorbestimmte Spannung aufgeladen. Zum Abfragen aller aufgezeichneten Worte durch ein gemeinsames Abfragewort werden die Spannungen der Polarisations-Rotatoren durch die Schaltung 54, wie oben erläutert, in der Weise eingestellt, daß alle Strehlen bestrebt sind, die η Flächen aller Bits zu treffen entsprechend einer EINS in den Abfrage-Worten, die m Flächen der Bits entsprechend NULL in diesem Wort und die ρ Flächen der "interes-

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siert nicht^tt-Bits. Dann wird die Beleuchtungsvorrichtung veranlaßt, die Strahlen auszusenden, wobei alle diejenigen Strahlen, und zwar diese Allein, die ein Wort beleuchten, welches mit dem Abfragewort übereinstimmt, durchsichtige Flächen in jeder Bit-Platte treffen und an den entsprechenden Photodetektoren der Matrix 51 ankommen, indem sie eine wesentliche Verminderung des Widerstands des Photowiderstands und eine Entladung des angeschlossenen Kondensators veranlassen. Durch die Auslese-Schaltungen 52 und 53 und andere, nicht dargestellte Steuer- und Aufzeichnungsvorrichtungen, die bereits bekannt sind, kann festgestellt und aufgezeichnet werden, welche Photodetektor-Blemente von einem Lichtstrahl getroffen wurden und welche Worte zu dem Abfragewort passen.

Bei einer abweichenden Ausführungsform kann ein einziger Photodetektor am Ausgang des Speichers angeordnet sein, der mit einer optischen Vorrichtung versehen ist, die ihre Erreichung durch irgendeinen Strahl gestattet, der vom Plattenstapel ausgeht. In diesem Fall wird die Beleuchtung der einzelnen Worte aufeinanderfolgend durch eine optoelektronische Vorrichtung bewirkt; z.B. wird jeder Laser der Festkörper-Laser-Matrix 31 selektiv koinzidenzgesteuert, so daß jeder Laser den Strahl nacheinander aussendet und somit nacheinander alle einzelnen Worte abtastet. Die Abgabe eines Impulses durch den einzigen Ausgangs-Photodetektor zeigt an, daß das in demselben Augenblick abgetastete Wort mit den Abfrageworten übereinstimmt. Das nacheinander erfolgende Abtasten aller Worte läßt sich auch durch eine einzige Quelle monochromatischen, kollimatierten Lichts erreichen und durch eine zweidimensionale, digitale Strahlablenkvorrichtung, die man durch Verwendung von Polarisations-Rotatoren und Kalkspatkristallen erhält, deren Dicke aufeinanderfolgend verdoppelt wird gemäß einer

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bereits bekannten Anordnung, die z.B. in dem üuch "Optical and electrooptical information processing" beschrieben wird, (Kapital 23, S. 371» Aufsatz; "Convergent beam digital light deflector" von H. Kulke et al.), veröffentlicht durch Lassachusetts Institute of Technology Press, Cambridge, kaas.

Die Dichte der aulgezeicnneten optischen Information läßt sich vergrößern, v/enn jeder Bit-Bereich als ein Rechteck ausgebildet ist, das drei aneinanderstoßende, übereinander liegende Quadrat-Flächen umfaßt, von denen z.B. die untere der Fläche m, die mittlere der stets durchsichtigen Fläche ρ und die obere der Fläche η entspricht. Im Anfangszustand soll der Strahl die m-Fläche treffen, una die elektrooptischen Vorrichtungen vor jeder der Aufzeichnungsplatten umfassen zwei Vorrichtungen, die befähigt sind, den Strahl vertikal um ein oder zwei Intervalle zu verschieben, entsprechend dem Abstand zwischen den Mitten zweier aneinanderstoßender Quadrat-Flächen. Da der aus der oberen Fläche η austretende Strahl stets in einer vertikalen Ebene polarisiert ist, enthält die auf die Platte folgende Vorrichtung zum Zurückführen des Strahls in seine Ausgangsstellung einen Kalkspatkristall, der befähigt ist, jeden vertikal polarisierten strahl um ein einziges Intervall in Richtung des unteren Quadrats zu verschieben, und eine elektrooptische Vorrichtung zum Verschieben, falls erforderlich, des Strahls um ein weiteres Intervall. Die Anzahl der Rotatoren und der Kalkspatkristalle ist dieselbe wie bei den vorhergehend beschriebenen Anordnungen, und die Steuer-Schaltung läßt sich aus denselben Überlegungen ableiten.

- 19 - Patentansprüche Wb/Pe - 25 371

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Claims

?347388 Patentansprüche:

1. Assoziatives optisches Speichersystem mit einer Mehrzahl optischer Aufzeichnungsträger für die Aufzeichnung der Binär-Inf ormation in Abhängigkeit von der Durchlässigkeit vorbestimmter Flächen dieser Träger für eine Strahlung von geeigneter Wellenlänge, wobei jeder Träger eine Mehrzahl von Bit-Aufzeichnungs-Bereichen umfaßt, von denen jeder eine durchlässige Fläche und zwei Bit-Aufzeichnungsflächen enthält, von denen entsprechend dem Binärwert des aufgezeichneten Bits die eine undurchlässig und die andere durchläs-

wpbei
sig ist und/die Aufzeichnungsträger in einem Stapel angeordnet sind, in dem die Bit-Aufzeichnungs-Bereiche miteinander in Wort-Aufzeichnungs-Zeilen, in denen alle Bits der gleichen Wertigkeit eines Worts aufgezeichnet sind, fluchten, gekennzeichnet durch:

- eine Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung von so vielen kollimatierten Strahlen der genannten Strahlung wie Wort-Aufzeichnungs-Zeilen vorhanden sind, wobei jeder Strahl mit einer Wort-Aufzeichnungs-Zeile fluchtet;

- eine Mehrzahl elektrooptisch^ Strahlverschiebungsvorrichtungen (5, 7, 15, 17, 19) zum Querverschieben der Strahlen (3) in Auswirkung von Verschiebungssteuersignalen, wobei jede Strahlverschiebungsvorrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgende Aufzeichnungsträger (1, 2) in der Weise zwischengeschaltet

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ist, daß alle Strahlen (3) zum Auftreffen auf eine entsprechend ausgewählte der drei Flächen (m, n, p) auf jedem Träger (1, 2), die in jedem Bit-Aufzeichnungsbereich zusammengefaßt sind, steuerbar sind;

- eine photoelektrische Detektorvorrichtung (51) zum Feststellen jeden Strahls, der aus dem Stapel (31 - 34) der optischen Aufzeichnungsträger austritt, wobei die Strahlverschiebungssteuersignale der Strahlverschiebungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Abfragewort in der Weise eingestellt sind, daß für den Fall, daß das Abfragewort zu mindestens einem der aufgezeichneten Worte paßt, der den passenden Worten entsprechende Strahl nur auf durchlässige Flächen längs der Wortaufzeichnungszeilen dieser Worte trifft.

2. Speichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Mehrzahl elektronischer, zwischen jeden Aufzeichnungsträger und die folgende Strahlverschiebungsvorrichtung (6, 8, 9, 16, 18, 20) zwischengeschalteter Vorrichtungen zum Wiederherstellen des aus jedem Aufzeichnungsträger austretenden Strahls in einer vorbestimmten Stellung in Auswirkung eines elektronischen Signals aufweist.

3. Speichersystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bit-Aufzeichnungsbereich im wesentlichen quadratisch ausgebildet ist, wobei die durchlässige Fläche (p) ein Rechteck von im wesentlichen der halben Größe des Quadrats ist und die Bit-Aufzeichnungsflächen die beiden Hälften (m, n) des übrigen Rechtecks einnehmen.

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4. Speichersystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bit-Aufzeichnungsbereich im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist und drei Flächen von im wesentlichen quadratischer Form umfaßt, von denen eine durchlässig und die anderen beiden die Bit-Aufzeichnungsflächen sind.

5. Speichersystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung alle Strahlen gleichzeitig in Auswirkung eines elektronischen Steuer-Signals erzeugt, wobei die photoelektrische Detektorvorrichtung (51) so viele Photodetektorelemente umfaßt, wie Wort-Aufzeichnungszeilen vorhanden sind, sowie Schaltungen zum Feststellen der beleuchteten Photodetektorelemente.

6. Speichersystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung mindestens zwei Untergruppen von Strahlerzeugungsvorrichtungen umfaßt sowie einzelne Steuervorrichtungen, die mit jeder der Untergruppen verbunden sind und eine Folge von Strahlen für jede Untergruppe in Auswirkung einer Folge von elektronischen Steuersignalen zu erzeugen vermögen, wobei die photoelektrische Detektorvorrichtung (51) ein einziges Photodetektorelement für jede Untergruppe zum Feststellen jedes Strahls der Untergruppe umfaßt, der aus dem Stapel von Aufzeichnungsträgern austritt, indem ein Ausgangssignal abgegeben wird, sowie elektronische Schaltungen zum Inbeziehungsetzen der Ausgangssignale zu den elektronischen Steuersignalen der Folge zwecks Feststellung der Wort-Aufzeichnungszeilen, aus denen die Strahlen austreten.

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