JPH0357555B2 - - Google Patents
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- JPH0357555B2 JPH0357555B2 JP21813387A JP21813387A JPH0357555B2 JP H0357555 B2 JPH0357555 B2 JP H0357555B2 JP 21813387 A JP21813387 A JP 21813387A JP 21813387 A JP21813387 A JP 21813387A JP H0357555 B2 JPH0357555 B2 JP H0357555B2
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- light modulation
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Landscapes
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
- Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は連想記憶装置に係わり、特に入力デー
タの記銘を行う連想記憶装置の記銘部に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an associative memory device, and more particularly to a memorization section of an associative memory device that memorizes input data.
一般に、電子計算機等で使用されている通常の
メモリにおいては、アドレスを指定してそこに記
憶されている情報にアクセスする方式が採用され
ている。
Generally, in ordinary memories used in electronic computers, a method is adopted in which information stored therein is accessed by specifying an address.
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような従来の記憶装置では、アドレスの内
容が壊されてしまつた場合、記憶データの内容は
全く分からなくなつてしまうという問題があり、
また記憶内容に関係なくアドレスのみでしかアク
セスできない。[Problems to be Solved by the Invention] In such conventional storage devices, there is a problem in that if the contents of the address are destroyed, the contents of the stored data will become completely unrecognizable.
Also, regardless of the stored contents, it can only be accessed by address.
本発明は上記問題点を解決するためのもので、
記憶内容の一部が壊れてしまつても読み出しが不
可能となることがなく、また記憶内容に関連した
アクセスが可能となる連想記憶装置の記銘部を提
供することを目的とする。 The present invention is intended to solve the above problems,
To provide a storage unit of an associative memory device which does not become impossible to read even if a part of the stored content is destroyed and allows access related to the stored content.
そのために本発明の連想記憶装置の記銘部は、
入力あるいはフイードバツク信号を多重化させて
出力する多重化系と、入力あるいはフイードバツ
ク信号を拡大化させて出力する拡大化系と、多重
化系の出力と拡大化系の出力とを掛算する出力す
る第1の演算器と、2次元の情報を記憶し、必要
に応じてその内容に加減算を行うと共に、内容を
出力するメモリと、メモリからの読み出し出力と
多重化系の出力とを掛算する第2の演算器と、第
2の演算器からの出力を逆多重化させ出力する逆
多重化系と、逆多重化系からの出力に閾値操作を
行いながら記憶し、必要に応じて読み出せる閾値
メモリと、出力結果を入力に戻すフイードバツク
系とを備えたことを特徴とする。
For this purpose, the storage unit of the associative memory device of the present invention is
A multiplexing system that multiplexes input or feedback signals and outputs the result, an expansion system that expands and outputs the input or feedback signal, and an output system that multiplies the output of the multiplexing system and the output of the expansion system. 1 arithmetic unit, a memory that stores two-dimensional information, performs addition and subtraction on the contents as necessary, and outputs the contents, and a second arithmetic unit that multiplies the output read from the memory and the output of the multiplexing system. an arithmetic unit, a demultiplexing system that demultiplexes and outputs the output from the second arithmetic unit, and a threshold memory that stores the output from the demultiplexing system while performing a threshold value operation and can be read out as necessary. and a feedback system that returns the output results to the input.
本発明の連想記憶装置の記銘部は、入力、また
はフイードバツク信号を多重化及び拡大化させて
第1の演算器で乗算し、乗算結果をメモリに書き
込み、メモリからの出力と多重化系からの出力と
を第2の演算器で乗算した乗算結果を逆多重化さ
せて閾値操作を行いながら閾値メモリに記憶さ
せ、その出力をフイードバツク系により入力へ戻
すことにより、記銘を行うことが可能となる。
The storage unit of the content addressable memory device of the present invention multiplexes and expands the input or feedback signal, multiplies it in the first arithmetic unit, writes the multiplication result to the memory, and outputs the output from the memory and the multiplexing system. It is possible to memorize by demultiplexing the multiplication result obtained by multiplying the output of becomes.
以下、実施例を図面に基づき説明する。 Examples will be described below based on the drawings.
まず、本発明による連想記憶装置の原理を説明
する。 First, the principle of the associative memory device according to the present invention will be explained.
連想記憶を実現する方法として、本発明では自
己相関行列を用いており、記憶したい内容の自己
相関により記憶行列を形成する。 In the present invention, an autocorrelation matrix is used as a method for realizing associative memory, and a memory matrix is formed by the autocorrelation of the contents to be stored.
記銘時の演算処理は式で表わすと次のようにな
る。 The arithmetic processing at the time of memorization is expressed as follows.
M=Σχ・χ′ ……(1)
ここでχは記憶したい内容を表す入力ベクト
ル、χ′はχの転置ベクトル、Mは記憶行列であ
る。即ち、記憶したい内容の自己相関をとり、こ
れを何回も加え合わせて形成する。 M=Σχ·χ′ (1) Here, χ is an input vector representing the content to be stored, χ′ is a transposed vector of χ, and M is a storage matrix. That is, the autocorrelation of the content to be memorized is taken, and this is added many times to form the memory.
想起の時には、この記憶行列との演算により、
一部分から全体を想起することができる。想起時
の演算処理は式で表わすと次のようになる。 At the time of recollection, by operation with this memory matrix,
You can recall the whole from a part. The calculation process during recall can be expressed as the following formula.
y=φ(M・χ) ……(2)
ここで、yは出力ベクトル、χは入力データ、
φは閾値操作を表わす。M・χの操作により、χ
が一部欠けたりして不完全なデータであつたとし
ても、(1)式の演算処理により記憶行列Mができて
いれば、想起データyとしては欠けた部分が補わ
れた元のデータχに近いデータが得られる。な
お、φの閾値操作により所定レベル以上のデータ
を検出するようにしてノイズ部分をカツトしてい
る。 y=φ(M・χ) ...(2) Here, y is the output vector, χ is the input data,
φ represents threshold operation. By operating M・χ, χ
Even if the data is incomplete due to some missing parts, as long as the memory matrix M is created by the calculation process of equation (1), the recalled data y will be the original data χ with the missing parts filled in. Data close to that can be obtained. Note that the noise portion is removed by detecting data above a predetermined level by operating the threshold value of φ.
次に、上記(1)式における記憶行列による想起で
は分離が不十分である場合の方法として、より分
離度の上がる記憶行列を形成する逐次計算法を説
明する。 Next, as a method when recollection using the memory matrix in equation (1) above does not provide sufficient separation, a sequential calculation method for forming a memory matrix with a higher degree of separation will be described.
Mo+1=Mo+α〔χ−φ{Σ(Mo+χ)}〕χ′
……(3)
ここで、αは学習ゲイン、ΣはMo・χについ
て部分和をとることによりχ′と次数を合わせるた
めの演算子である。n+1回目の記憶行列Mo+1
は、n回目のMoによつて想起した結果であるφ
{Σ(Mo・χ)}とχの差により示される想起時の
誤差成分と、χ′との相関に学習ゲインαを掛けた
ものによつてMoを修正することで得られる。な
お、学習ゲインαは、Moが収束するような値を
選ぶ。 M o+1 = M o + α [χ − φ {Σ (M o + χ)}] χ′
...(3) Here, α is the learning gain, and Σ is an operator for matching the order with χ′ by taking the partial sum of M o ·χ. n+1th memory matrix M o+1
is the result recalled by M o for the nth time φ
It is obtained by correcting M o by multiplying the correlation between the error component at the time of recall, which is represented by the difference between {Σ(M o · χ)} and χ, and the learning gain α. Note that the learning gain α is selected to a value such that M o converges.
こうして(3)式の演算処理をMoが収束するまで
行うと分離度の向上した相関行列Mが求められ、
記憶したい内容の自己相関により記憶行列を形成
し、連想の時にはこの記憶行列との相関をとると
一部分から全体を想起することができる。 In this way, by performing the calculation process of equation (3) until M o converges, a correlation matrix M with improved separability can be obtained,
A memory matrix is formed by the autocorrelation of the content you want to remember, and when making associations, you can recall the whole from a part by taking the correlation with this memory matrix.
第6図は本発明による連想記憶装置の一実施例
における基本的な構成要素である空間光変調管の
構成と動作を説明するための図で、1は入力像、
2はレンズ、3は光電陰極、4はマイクロチヤン
ネルプレート、5はメツシユ電極、6は結晶、6
1は電荷蓄積面、7はハーフミラー、8は単色
光、9は検光子、10は出力像である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration and operation of a spatial light modulation tube, which is a basic component in an embodiment of the associative memory device according to the present invention, in which 1 indicates an input image;
2 is a lens, 3 is a photocathode, 4 is a microchannel plate, 5 is a mesh electrode, 6 is a crystal, 6
1 is a charge storage surface, 7 is a half mirror, 8 is monochromatic light, 9 is an analyzer, and 10 is an output image.
図において、空間光変調管の光電陰極3にレン
ズ2を介して入射した入力像1は光電子像に変換
される。この光電子像はマイクロチヤンネルプレ
ート4で増倍された後、結晶6の電荷蓄積面61
に電荷パターンを形成する。その電荷パターンに
応じて結晶6を横切る電界が変化し、ポツケルス
効果によつて結晶6の屈折率が変化する。 In the figure, an input image 1 incident on a photocathode 3 of a spatial light modulation tube via a lens 2 is converted into a photoelectron image. After this photoelectron image is multiplied by the microchannel plate 4, the charge storage surface 61 of the crystal 6
form a charge pattern. The electric field across the crystal 6 changes depending on the charge pattern, and the refractive index of the crystal 6 changes due to the Pockels effect.
ここで、直線偏光の単色光8を結晶6に照射す
ると、電荷蓄積面61からの反射光は、結晶6の
複屈折性により偏光状態が変化しているので、検
光子9を通過させれば入力像1の光強度に対応し
た光強度をもつ出力像10が得られる。 Here, when the crystal 6 is irradiated with linearly polarized monochromatic light 8, the polarization state of the reflected light from the charge accumulation surface 61 has changed due to the birefringence of the crystal 6, so if it is passed through the analyzer 9, An output image 10 having a light intensity corresponding to the light intensity of the input image 1 is obtained.
次にこのような空間光変調管について、本発明
と関連する主要な機能を説明する。 Next, the main functions of such a spatial light modulation tube related to the present invention will be explained.
(イ) 記憶機能
空間光変調管は、電気光学結晶の表面の電荷分
布を長い時間保持する記憶機能を持つている。結
晶6は非常に高い電気抵抗値を有しているので、
結晶表面61の電荷分布を数日以上保持すること
ができる。(a) Memory function The spatial light modulation tube has a memory function that retains the charge distribution on the surface of the electro-optic crystal for a long time. Since crystal 6 has a very high electrical resistance value,
The charge distribution on the crystal surface 61 can be maintained for several days or more.
(ロ) 減算機能
空間光変調管は電気光学結晶の表面に正または
負の電荷分布を選択的に形成することができる。
第7図Aは電気光学結晶の2次電子放出特性を示
すグラフである。(b) Subtraction function The spatial light modulation tube can selectively form a positive or negative charge distribution on the surface of the electro-optic crystal.
FIG. 7A is a graph showing secondary electron emission characteristics of an electro-optic crystal.
第7図Aに示すように電荷蓄積面61へ入射す
る1次電子エネルギーEが第1クロスオーバー点
E1よりも小さいか、または第2クロスオーバー
点E2より大きい場合には、1次電子数が結晶表
面で放出される2次電子数よりも大きいので(δ
<1)、結晶表面は負に帯電する。1次電子のエ
ネルギーがE1とE2の間では、2次電子数が1
次電子数よりも多くなるので(δ>1)、結晶表
面は正に帯電する。 As shown in FIG. 7A, if the primary electron energy E incident on the charge storage surface 61 is smaller than the first crossover point E1 or larger than the second crossover point E2, the number of primary electrons is Since it is larger than the number of secondary electrons emitted at the crystal surface (δ
<1), the crystal surface is negatively charged. When the energy of the primary electron is between E1 and E2, the number of secondary electrons is 1.
Since the number of secondary electrons is greater than the number of secondary electrons (δ>1), the crystal surface becomes positively charged.
結晶に電荷を蓄積する際に正の電荷で書き込む
か負の電荷で書き込むかは、第6図に示すVcと
Vbの電圧を制御することにより実行される。こ
こで最初に負の電圧を書込み、次に正に帯電させ
るか、或いは最初に正に帯電させ、次に負の電荷
を書込むかの2つの方法により減算機能を持たす
ことができる。減算の量は次の3つの方法により
制御できる。 When accumulating charge in a crystal, whether to write with positive charge or negative charge depends on Vc and Vc shown in Figure 6.
This is done by controlling the voltage of Vb. Here, the subtraction function can be provided by two methods: first writing a negative voltage and then charging positively, or first charging positively and then writing negative charges. The amount of subtraction can be controlled in three ways:
即ち、減算時の入射光強度を変化させる方法、
マイクロチヤンネルプレート4に加える電圧の持
続時間を変化させる方法、及びマイクロチヤンネ
ルプレート4に加える電圧を変化させる方法であ
る。 That is, a method of changing the intensity of incident light during subtraction;
These methods include changing the duration of the voltage applied to the microchannel plate 4, and changing the voltage applied to the microchannel plate 4.
書き込み、消去の方法は周知であるが、第7図
A,Bにより正電荷像を例にとつて説明する。な
お、二次電子捕集電極に印加する電圧Vcは、第
7図Aの第2クロスオーバー点E2に設定する。 Although writing and erasing methods are well known, they will be explained using a positive charge image as an example with reference to FIGS. 7A and 7B. Note that the voltage Vc applied to the secondary electron collecting electrode is set at the second crossover point E2 in FIG. 7A.
結晶背面電圧Vbを第2クロスオーバー点E2に
相当する電位に設定すると、結晶表面電位Vsは、
電位E2に書き込みによつて生じた正電荷の電位
上昇分が加わつた値になる。この表面電位の場
合、入射する一次電子のエネルギはE2以上ある
ので二次電子放出比δ<1となり、表面電位が
E2に達するまで負電荷が蓄積される。電位がE2
に達するとδ=1となつて平衡状態になり、かつ
表面の帯電は零となる。
When the crystal back voltage Vb is set to a potential corresponding to the second crossover point E2 , the crystal surface potential Vs is
The value is the potential E 2 plus the potential increase of positive charges caused by writing. In the case of this surface potential, the energy of the incident primary electron is greater than E2, so the secondary electron emission ratio δ<1, and the surface potential is
Negative charge is accumulated until E 2 is reached. potential is E 2
When δ=1, an equilibrium state is reached, and the surface charge becomes zero.
結晶背面電圧Vbを第1クロスオーバー点E1と
第2クロスオーバー点E2との間でダイナミツク
レンジが十分にとれる電圧E′に設定する。このと
き結晶表面電位VsもほぼE′となるから、入射す
る一次電子のエネルギはE1とE2の間である。従
つて二次電子放出比δ>1となるから正電荷像が
形成される。放出された二次電子はVsよりも高
い電位Vcにある二次電子捕集電極に捕集される。
The crystal back surface voltage Vb is set to a voltage E' that provides a sufficient dynamic range between the first crossover point E1 and the second crossover point E2 . At this time, the crystal surface potential Vs also becomes approximately E', so the energy of the incident primary electron is between E 1 and E 2 . Therefore, since the secondary electron emission ratio δ>1, a positive charge image is formed. The emitted secondary electrons are collected by a secondary electron collection electrode at a potential Vc higher than Vs.
(ハ) 実時間閾値動作機能
空間光変調管は、第6図に示すVc及びVbの設
定条件により、実時間閾値動作を実行させること
ができる。メツシユ電極5は結晶表面の近傍に設
けられており、これを所定の電位に設定すると、
結晶表面に十分な電子が供給されている場合には
結晶表面電位はメツシユ電極の電位となり、この
電位がクロスオーバー点となる。すなわち、結晶
表面電位がメツシユ電極よりも低いと結晶表面か
ら放出される二次電子がメツシユ電極に捕集され
るため入射電子に対して二次電子放出が増加して
結晶表面の電位は上昇し、逆に結晶表面電位がメ
ツシユ電極電位よりも高いと入射電子が二次電子
よりも多くなつて結晶表面電位が下がり、結局結
晶表面電位がメツシユ電極電位に等しくなつたと
ころで電位は一定となる。いま、メツシユ電極5
の電圧Vcを0.1KV程度と低くしておき、Vbをス
テツプ状に0.1KVより下げると、結晶表面もステ
ツプ状に電位が下がつて結晶6の電荷蓄積面61
は負電位となり、電子が到達しなくなつて、いわ
ゆるロツクアウト状態となる。しかし、Vbをゆ
つくりとランプ状に下げていくと、入射する光の
強度が大きくて多量の電子が供給される部分では
電子が結晶表面に供給され、二次電子放出が大き
くなつて負電位とならず、入射する光の強度が小
さくて供給される電子の量が少ない部分では電位
降下に電子の供給が追いつかず、そのため負電位
となつて電子が結晶表面に到達しなくなる。した
がつて、光電陰極3に入射する光の強度に対応し
て結晶表面が負電位となつて書き込みが行われな
い部分と、結晶表面に電子が到達し、表面が負電
位とならずに書き込みが行われる部分とができ、
その結果、入射する光の強度により閾値操作が実
行されることになる。(C) Real-time threshold operation function The spatial light modulation tube can perform real-time threshold operation according to the setting conditions of Vc and Vb shown in FIG. The mesh electrode 5 is provided near the crystal surface, and when it is set to a predetermined potential,
When sufficient electrons are supplied to the crystal surface, the crystal surface potential becomes the potential of the mesh electrode, and this potential becomes the crossover point. In other words, if the crystal surface potential is lower than the mesh electrode, the secondary electrons emitted from the crystal surface will be collected by the mesh electrode, so the secondary electron emission will increase relative to the incident electrons, and the crystal surface potential will rise. Conversely, if the crystal surface potential is higher than the mesh electrode potential, the number of incident electrons will be greater than the secondary electrons, causing the crystal surface potential to drop, and eventually become constant when the crystal surface potential becomes equal to the mesh electrode potential. Now mesh electrode 5
When the voltage Vc is kept low at about 0.1KV and Vb is lowered stepwise below 0.1KV, the potential of the crystal surface also decreases stepwise, and the charge accumulation surface 61 of the crystal 6
becomes a negative potential, and electrons no longer reach it, resulting in a so-called lockout state. However, when Vb is slowly lowered in a ramp-like manner, electrons are supplied to the crystal surface in areas where the intensity of the incident light is high and a large amount of electrons are supplied, and secondary electron emission increases, causing negative potential. However, in areas where the intensity of the incident light is low and the amount of supplied electrons is small, the supply of electrons cannot keep up with the potential drop, resulting in a negative potential and no electrons reaching the crystal surface. Therefore, in response to the intensity of light incident on the photocathode 3, there are areas where the crystal surface becomes negative potential and writing is not performed, and areas where electrons reach the crystal surface and writing occurs without the surface becoming negative potential. The part where is done and can be done,
As a result, threshold operation is performed depending on the intensity of the incident light.
(ニ) 実時間閾値動作によるAND演算機能
空間光変調管は、前述のとおり、実時間閾値動
作機能を有する。これを利用して次のように
AND演算を実行することができる。即ち、第8
図に示すように、2つの入力を重ね合わせると、
入力光強度は0、1、2の3レベルとなる。この
うちのレベル2のところで実時間閾値動作を行う
と、結果は第9図の通りとなり、AND演算が実
行されたことになる。(d) AND operation function based on real-time threshold operation As described above, the spatial light modulation tube has a real-time threshold operation function. Using this, do the following
It is possible to perform an AND operation. That is, the eighth
As shown in the figure, when the two inputs are superimposed,
The input light intensity has three levels: 0, 1, and 2. If a real-time threshold operation is performed at level 2 of these, the result will be as shown in FIG. 9, which means that an AND operation has been executed.
次に本発明に必要なその他の構成要素について
説明する。なお、入力像は2×2のパターンとい
うことにする。 Next, other components necessary for the present invention will be explained. Note that the input image is assumed to be a 2×2 pattern.
拡大化系
第10図に示すように2×2の入力像を4×4
に拡大投影させる。実際にはレンズ等により行わ
れる。 Enlargement system As shown in Figure 10, a 2x2 input image is converted into a 4x4
to be enlarged and projected. In reality, this is done using a lens or the like.
多重化系
第11図Aに示すように2×2の入力像を繰り
返し投影させ、第11図Bに示すようなパターン
を得る。実際には、レンズアレイ等により実現さ
れる。 Multiplexing System A 2×2 input image is repeatedly projected as shown in FIG. 11A to obtain a pattern as shown in FIG. 11B. Actually, this is realized by a lens array or the like.
逆多重化系
第12図に示すように4×4の入力像を2×2
に重ね合わせるように投影する。実際にはレンズ
アレイ等により実現する。 Demultiplexing system As shown in Figure 12, a 4x4 input image is converted into a 2x2
Project it so that it is superimposed on the image. Actually, this is realized by a lens array or the like.
次に、前述の拡大化像、多重化像、逆多重化像
を用いて2次元データに適したコーデイングを行
うコーデイング法について2×2の画像として説
明する。 Next, a coding method that performs coding suitable for two-dimensional data using the aforementioned enlarged image, multiplexed image, and demultiplexed image will be explained using a 2×2 image.
本出願人が別途出願した記銘、想起の方法につ
いて説明する。 The method of memorization and recollection that was separately filed by the present applicant will be explained.
ベクトルχと、その転置ベクトルχ′を次のよう
に表す。 The vector χ and its transposed vector χ′ are expressed as follows.
χ=x1 x2 x3 x4,χ′=(x1,x2,x3,x4) このとき記銘は、 M=χ・χ′=x1 x2 x3 x4・(x1,x2,x3,x4) =x1x1 x1x2 x1x3 x1x4 x2x1 x2x2 x2x3 x2x4 x3x1 x3x2 x3x3 x3x4 x4x1 x4x2 x4x3 x4x4 と表され、一方想起は、 z′=M・y=x1x1 x1x2 x1x3 x1x4 x2x1 x2x2 x2x3 x2x4 x3x1 x3x2 x3x3 x3x4 x4x1 x4x2 x4x3 x4x4 y1 y2 y3 y4 =x1x1y1 x1x2y2 x1x3y3 x1x4y4 x2x1y1 x2x2y2 x2x3y3 x2x4y4 x3x1y1 x3x2y2 x3x3y3 x3x4y4 x4x1y1 x4x2y2 x4x3y3 x4x4y4 と表される。 χ=x 1 x 2 x 3 x 4 , χ′=(x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ) In this case, the memorization is M=χ・χ′=x 1 x 2 x 3 x 4・( x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ) = x 1 x 1 x 1 x 2 x 1 x 3 x 1 x 4 x 2 x 1 x 2 x 2 x 2 x 3 x 2 x 4 x 3 x 1 x 3 x 2 x 3 x 3 x 3 x 4 x 4 x 1 x 4 x 2 x 4 x 3 x 4 x 4 , while recollection is expressed as z′=M・y=x 1 x 1 x 1 x 2 x 1 x 3 x 1 x 4 x 2 x 1 x 2 x 2 x 2 x 3 x 2 x 4 x 3 x 1 x 3 x 2 x 3 x 3 x 3 x 4 x 4 x 1 x 4 x 2 x 4 x 3 x 4 x 4 y 1 y 2 y 3 y 4 = x 1 x 1 y 1 x 1 x 2 y 2 x 1 x 3 y 3 x 1 x 4 y 4 x 2 x 1 y 1 x 2 x 2 y 2 x 2 x 3 y 3 x 2 x 4 y 4 x 3 x 1 y 1 x 3 x 2 y 2 x 3 x 3 y 3 x 3 x 4 y 4 x 4 x 1 y 1 x 4 x 2 y 2 x It is expressed as 4 x 3 y 3 x 4 x 4 y 4 .
ここでz′を一次元化してzとすると、 z=x1x1y1+x1x2y2+x1x3y3+x1x4y4 x2x1y1+x2x2y2+x2x3y3+x2x4y4 x3x1y1+x3x2y2+x3x3y3+x3x4y4 x4x1y1+x4x2y2+x4x3y3+x4x4y4 となる。 Here, if we make z' one-dimensional and call it z, then z=x 1 x 1 y 1 +x 1 x 2 y 2 +x 1 x 3 y 3 +x 1 x 4 y 4 x 2 x 1 y 1 +x 2 x 2 y 2 +x 2 x 3 y 3 +x 2 x 4 y 4 x 3 x 1 y 1 +x 3 x 2 y 2 +x 3 x 3 y 3 +x 3 x 4 y 4 x 4 x 1 y 1 +x 4 x 2 y 2 +x 4 x 3 y 3 + x 4 x 4 y 4 .
しかしながら、この方法では画像処理を行うた
めには、画像の2次元データを、1次元化する必
要がある。 However, in order to perform image processing with this method, it is necessary to convert the two-dimensional data of the image into one-dimensional data.
これに対して本発明では次のような演算により
記銘、想起を行う。 In contrast, in the present invention, memorization and recall are performed by the following calculations.
今、記憶させたい内容をχとし、
χ=x1 x2
x3x4
とする。ここで、拡大化系により、
x mag=x1 x1 x2 x2
x1 x1 x2 x2
x3 x3 x4 x4
x3 x3 x4 x4
多重化系により、
x mlt=x1 x2 x1 x2
x3 x4 x3 x4
x1 x2 x1 x2
x3 x4 x3 x4
を得る。このときx magとx mltの要素同志
の乗算x mag・x mltをMとすると、
M=x mag・x mlt=x1x1 x1x2 x2x1 x
2x2
x1x3 x1x4 x2x3 x2x4
x3x1 x3x2 x4x1 x4x2
x3x3 x3x4 x4x3 x4x4
(・……要素同士の乗算でHadamard積と呼ば
れる。)
となり、前述の行列演算により得られた結果と同
じ一結果が得られ(但し配列は異なつている)、
x mag・x mltにより記銘を行うことが可能
であることが分かる。また、
y mlt=y1 y2 y1 y2
y2 y4 y3 y4
y1 y2 y1 y2
y3 y4 y3 y4
とし、Mとy mltの要素同志の乗算M・y
mltをz′とすると、
z′=M・y mlt
=x1x1 x1x2 x2x1 x2x2
x1x3 x1x4 x2x3 x2x4
x3x1 x3x2 x4x1 x4x2
x3x3 x3x4 x4x3 x4x4 y1 y2 y1 y2
y3 y4 y3 y4
y1 y2 y1 y2
y3 y4 y3 y4
=x1x1y1 x1x2y2 x2x1y1 x2x2y2
x1x3y3 x1x4y4 x2x3y3 x2x4y4
x3x1y1 x3x2y2 x4x1y1 x4x2y2
x3x3y3 x3x4y4 x4x3y3 x4x4y4
となる。ここでz′の逆多重化をzとすると、
z=x1x1y1+x1x2y2+x1x3y3+x1x4y4 x2x1y1
+x2x2y2+x2x3y3+x2x4y4
z=x1x1y1+x1x2y2+x1x3y3+x1x4y4 x2x1y1
+x2x2y2+x2x3y3+x2x4y4
x3x1y1+x3x2y2+x3x3y3+x3x4y4 x4x1y1+x4x2y2+x4x
3y3+x4x4y4
となり、前述の行列演算で得られた結果と同一内
容(但し配列は異なつている)であり、M・y
mltの逆多重化像により想起パターンが得られる
ことが分かる。 Now let χ be the content you want to remember, and χ = x 1 x 2 x 3 x 4 . Here, due to the magnification system, x mag=x 1 x 1 x 2 x 2 x 1 x 1 x 2 x 2 x 3 x 3 x 4 x 4 x 3 x 3 x 4 x 4 Due to the multiplex system, x mlt We get =x 1 x 2 x 1 x 2 x 3 x 4 x 3 x 4 x 1 x 2 x 1 x 2 x 3 x 4 x 3 x 4 . At this time, if the multiplication of the elements of x mag and x mlt, x mag・x mlt, is M, then M=x mag・x mlt=x 1 x 1 x 1 x 2 x 2 x 1 x
2 x 2 x 1 x 3 x 1 x 4 x 2 x 3 x 2 x 4 x 3 x 1 x 3 x 2 x 4 x 1 x 4 x 2 x 3 x 3 x 3 x 4 x 4 x 3 x 4 x 4 (... multiplication between elements is called Hadamard product), and the same result as the one obtained by the matrix operation described above is obtained (however, the array is different),
It can be seen that it is possible to memorize by x mag x mlt. Also, let y mlt=y 1 y 2 y 1 y 2 y 2 y 4 y 3 y 4 y 1 y 2 y 1 y 2 y 3 y 4 y 3 y 4 , and multiply the elements of M and y mlt by M・y
If mlt is z', z'=M・y mlt = x 1 x 1 x 1 x 2 x 2 x 1 x 2 x 2 x 1 x 3 x 1 x 4 x 2 x 3 x 2 x 4 x 3 x 1 x 3 x 2 x 4 x 1 x 4 x 2 x 3 x 3 x 3 x 4 x 4 x 3 x 4 x 4 y 1 y 2 y 1 y 2 y 3 y 4 y 3 y 4 y 1 y 2 y 1 y 2 y 3 y 4 y 3 y 4 =x 1 x 1 y 1 x 1 x 2 y 2 x 2 x 1 y 1 x 2 x 2 y 2 x 1 x 3 y 3 x 1 x 4 y 4 x 2 x 3 y 3 x 2 x 4 y 4 x 3 x 1 y 1 x 3 x 2 y 2 x 4 x 1 y 1 x 4 x 2 y 2 x 3 x 3 y 3 x 3 x 4 y 4 x 4 x 3 y 3 x 4 x 4 y 4 . Here, let z be the demultiplexing of z', then z=x 1 x 1 y 1 +x 1 x 2 y 2 +x 1 x 3 y 3 +x 1 x 4 y 4 x 2 x 1 y 1
+x 2 x 2 y 2 +x 2 x 3 y 3 +x 2 x 4 y 4 z=x 1 x 1 y 1 +x 1 x 2 y 2 +x 1 x 3 y 3 +x 1 x 4 y 4 x 2 x 1 y 1
+x 2 x 2 y 2 +x 2 x 3 y 3 +x 2 x 4 y 4 x 3 x 1 y 1 +x 3 x 2 y 2 +x 3 x 3 y 3 +x 3 x 4 y 4 x 4 x 1 y 1 +x 4 x 2 y 2 + x 4 x
3 y 3 + x 4 x 4 y 4 , which is the same result as the above matrix operation (however, the array is different), and M・y
It can be seen that a recalled pattern can be obtained by demultiplexing the mlt image.
このように、多重化系と拡大化系を用いて記銘
を行い、さらに逆多重化系を用いて想起を行うこ
とができるので、全て2次元的処理により連想記
憶を実現することが可能となる。 In this way, memorization can be performed using the multiplexing system and expansion system, and recall can be performed using the demultiplexing system, so it is possible to realize associative memory entirely through two-dimensional processing. Become.
次に、具体的に本発明による連想記憶について
説明する。なお、計算は前述の(3)式と同様の次式
により行う。 Next, the associative memory according to the present invention will be specifically explained. Note that the calculation is performed using the following equation, which is similar to equation (3) above.
Mo+1=Mo+α〔x mag
−〔φ{Σ(Mo・x mlt)}〕mag〕x mlt
……(4)
ここで、αは学習ゲイン、x magはxの拡大
化像、x mltはxの多重化像、Σは逆多重化像
を示す。n+1回目の記憶行列Mo+1は、n回目
のMoによつて想起した結果である〔φ{Σ(Mo×
x mlt)}magとx magとの差により示され
る想起時の誤差成分と、x mltの積に学習ゲイ
ンαを掛けたものによつて、Moを修正すること
で得られる。前述と同様、学習ゲインαはMoが
収束するような値を選び、この演算処理をMoが
収束するまで行うと分離度の向上したMoが求め
られる。 M o+1 = M o +α [x mag − [φ{Σ(M o・x mlt)}] mag] x mlt
...(4) Here, α is a learning gain, x mag is an enlarged image of x, x mlt is a multiplexed image of x, and Σ is a demultiplexed image. The n+1st memory matrix M o+1 is the result of recollection by the nth M o [φ{Σ(M o ×
It can be obtained by correcting M o by the product of the error component at the time of recall indicated by the difference between x mlt)} mag and x mag and x mlt multiplied by the learning gain α. As described above, the learning gain α is selected to a value such that M o converges, and by performing this calculation process until M o converges, M o with an improved degree of separation can be obtained.
第1図は本発明による連想記憶装置の構成を示
すブロツク図で、図中、101は拡大化系、10
2は多重化系、103は第1の演算器、104は
メモリ、105は第2の演算器、106は逆多重
化系、107は閾値メモリである。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an associative memory device according to the present invention, in which 101 is an enlargement system;
2 is a multiplexing system, 103 is a first arithmetic unit, 104 is a memory, 105 is a second arithmetic unit, 106 is a demultiplexing system, and 107 is a threshold memory.
図において、拡大化系101は前述したよう
に、例えば4×4の入力xから16×16のx mag
を作成し、多重化系102は同様に4×4の入力
xから16×16のx mltを作成する。第1の演算
器103はx magとx mltの要素同士の乗算
を行う。第1のメモリ104は、x mag・x
mltの加算、フイードバツク値の減算を行うメモ
リである。第2の演算器105はメモリ104の
内容とx mltの乗算を行つて想起データを作成
する。逆多重化系106は16×16のデータを4×
4のデータに変換するためのものである。閾値メ
モリ107は閾値操作を行い所定レベル以上のデ
ータを検出してノイズをカツトするメモリであ
る。この閾値メモリの出力yはフイードバツク系
を通して入力側にフイードバツクされる。 In the figure, as mentioned above, the enlarging system 101 converts, for example, a 4×4 input x into a 16×16 x mag
The multiplexing system 102 similarly creates 16×16 x mlt from the 4×4 input x. The first arithmetic unit 103 multiplies the elements of x mag and x mlt. The first memory 104 has x mag x
This is the memory for adding mlt and subtracting feedback values. The second arithmetic unit 105 multiplies the contents of the memory 104 by xmlt to create recall data. The demultiplexing system 106 converts 16×16 data into 4×
This is for converting into data of 4. The threshold value memory 107 is a memory that performs a threshold value operation, detects data above a predetermined level, and cuts out noise. The output y of this threshold memory is fed back to the input side through a feedback system.
次に、記銘時の動作について式(4)に従つて説明
する。なお、記銘時の流れは図の細線で示してあ
る。 Next, the operation during memorization will be explained according to equation (4). The flow of memorization is shown by thin lines in the figure.
先ず、記銘したい2次元の入力データxから
拡大化系101でx magを作成し、同時に多
重化系102でx mltを作成する。 First, an enlargement system 101 creates x mag from two-dimensional input data x to be memorized, and at the same time, a multiplex system 102 creates x mlt.
第2の演算器105で、メモリ104からの
Moと、多重化系102からのx mltとで、
Mo・x mltを計算し、逆多重化系106を介
し、閾値メモリ107で閾値操作した後、メモ
リする。ここで、Moは最初、例えば“0”に
セツトされていることとする。もちろん、“0”
以外の値にセツトするようにしてもよい。 In the second arithmetic unit 105, the
M o and x mlt from multiplexing system 102,
M o ·x mlt is calculated, passed through the demultiplexing system 106, subjected to threshold value operation in the threshold value memory 107, and then stored in memory. Here, it is assumed that M o is initially set to, for example, "0". Of course, “0”
It may be set to a value other than .
作成したx magと、x mltを入力データ
として第1の演算器103で要素同士の乗算x
mag・x mltを行い、α倍してメモリ10
4に記憶されているMoに加算する。 Using the created x mag and x mlt as input data, the first arithmetic unit 103 multiplies the elements x
Execute mag・x mlt, multiply by α and set memory to 10
Add to M o stored in 4.
の結果をフイードバツク系により入力に戻
し、拡大化系101で拡大結像させてφ{Σ
(Mo・x)}とする。 The result of
(M o x)}.
第1の演算器103でφ{Σ(Mo・x)}・x
mltを計算し、α倍してメモリ104のMoよ
り減算する。 The first arithmetic unit 103 calculates φ{Σ(M o x)} x
mlt is calculated, multiplied by α, and subtracted from M o in the memory 104.
によりMoにx mag・x mltをα倍して加
算し、続いてによりφ{Σ(Mo・x)}・x mlt
をα倍してMoより減算した結果のMoがMo+1と
なる。 x mag x mlt is multiplied by α and added to M o , and then φ{Σ(M o x)} x mlt
The result of multiplying α by α and subtracting it from M o becomes M o+1 .
以上の動作をMoが収束するまでおこなうこと
により、入力データの記銘が行われる。期待する
Moが得られるとその値に基づいて処理が行われ
る。 The input data is memorized by performing the above operations until M o converges. expect
Once M o is obtained, processing is performed based on that value.
次に想起時について説明する。 Next, the time of recall will be explained.
この場合、記憶行列Mはすでに計算され、記銘
されているものとする。想起時の流れは図の太線
で示されている。 In this case, it is assumed that the memory matrix M has already been calculated and memorized. The flow during recall is shown by the thick line in the figure.
先ず、想起させようとする2次元の入力デー
タxより多重化系102によつてx mltを作
成する。 First, xmlt is created by the multiplexing system 102 from two-dimensional input data x to be recalled.
第2の演算器105において、メモリ104
から読み出したMとの乗算、M・x mltを計
算し、結果を逆多重化系106で逆多重化さ
せ、閾値メモリ107で閾値操作して記憶す
る。 In the second arithmetic unit 105, the memory 104
Multiplication with M read from , M.
閾値メモリ107より出力を読み出し、一回
の想起では不十分な場合、またその出力をフイ
ードバツク系により入力に戻し、再想起を行
い、所望のデータを読み出す。 The output is read from the threshold memory 107, and if one recollection is insufficient, the output is returned to the input by the feedback system, recollection is performed, and desired data is read.
こうして、記銘、想起を行うことができる。 In this way, memorization and recall can be performed.
次に、第1図の連想記憶装置を空間光変調管を
使用して構成した実施例について説明する。 Next, an embodiment in which the associative memory device shown in FIG. 1 is constructed using a spatial light modulation tube will be described.
第2図は空間光変調管4本を用いた完全光学シ
ステムによる連想記憶装置の一実施例示す図で、
図中、201〜204は空間光変調管、211は
拡大結像系、212は多重結系、213は逆多重
結像系、221〜228はハーフミラー、231
〜238は反射鏡、S1,S2,S3はシヤツタ
である。 FIG. 2 is a diagram showing an example of an associative memory device using a complete optical system using four spatial light modulation tubes.
In the figure, 201 to 204 are spatial light modulation tubes, 211 is an enlarged imaging system, 212 is a multiplexing system, 213 is an inverse multiplexing system, 221 to 228 are half mirrors, 231
-238 are reflecting mirrors, and S1, S2, and S3 are shutters.
図において、第1図の演算器103,105は
空間光変調管201→202の読み出しにより行
い、メモリ104は空間光変調管203で構成
し、閾値メモリ107は空間光変調管204で構
成している。 In the figure, the arithmetic units 103 and 105 in FIG. There is.
以下順に動作方法について説明する。なお、計
算は第1図と同様に(4)式に基づいて行われる。 The operating method will be explained below in order. Note that the calculation is performed based on equation (4) as in FIG. 1.
先ず、入力Uをハーフミラー228、反射鏡
238を介してそれぞれ拡大結像系201,2
02へ導き、U mag、U mltを作成し、空
間光変調管201,202へそれぞれ書き込
む。 First, input U is sent to magnifying imaging systems 201 and 2 through a half mirror 228 and a reflecting mirror 238, respectively.
02, create U mag and U mlt, and write them to the spatial light modulation tubes 201 and 202, respectively.
シヤツタSlを開き、ハーフミラー221,2
22、反射鏡231、ハーフミラー223,2
24を介して単色光により空間光変調管202
→203と読み出し、Mo・U mltを計算す
る、その結果をハーフミラー225、逆多重結
像系213を通して、実時間閾値動作により、
閾値操作をしながら空間光変調管204へ書き
込む。 Open shutter Sl and half mirror 221, 2.
22, reflecting mirror 231, half mirror 223, 2
Spatial light modulation tube 202 by monochromatic light via 24
→203 and calculates M o ·U mlt.The result is passed through a half mirror 225 and an inverse multiplex imaging system 213, and is then processed by real-time threshold operation.
Write to the spatial light modulation tube 204 while operating the threshold value.
シヤツタS2を開き、同様に単色光により反
射鏡232、ハーフミラー223、224を介
して空間光変調管201→202と読み出すこ
とによりU mag・U mltを計算し、ハーフ
ミラー225、反射鏡233,234,235
を介して空間光変調管203へ加算する。 Open the shutter S2 and similarly read out monochromatic light from the spatial light modulation tube 201→202 via the reflecting mirror 232, half mirrors 223 and 224 to calculate U mag and U mlt. 234,235
The signal is added to the spatial light modulation tube 203 via.
空間光変調管201を消去後、シヤツタS3
を開き、単色光によりハーフミラー221、反
射鏡236、ハーフミラー226を介して空間
光変調管204を読み出し、ハーフミラー22
7、反射鏡237,238を介して拡大結像系
211で拡大結像させ、空間光変調管201へ
(Mo・U mlt)magを書き込む。 After erasing the spatial light modulation tube 201, shutter S3
The spatial light modulation tube 204 is read out using monochromatic light through the half mirror 221, the reflecting mirror 236, and the half mirror 226, and the half mirror 22
7. An enlarged image is formed by the enlarged imaging system 211 via the reflecting mirrors 237 and 238, and (M o ·U mlt)mag is written into the spatial light modulation tube 201.
シヤツタS2を開き、空間光変調管201→
202と読み出し、(Mo・U mlt)mag・U
mltを計算し、空間光変調管203から減算
する。この時、結果はMeshの効果により0よ
り小さくはならない。 Open shutter S2 and spatial light modulation tube 201→
Reads as 202, (M o・U mlt)mag・U
mlt is calculated and subtracted from the spatial light modulation tube 203. At this time, the result will not be smaller than 0 due to the effect of Mesh.
以上の動作を、各入力パターンについて収束す
るまで行うことにより記銘が完了する。 Memorization is completed by performing the above operations until convergence for each input pattern.
次に想起の動作について順に説明する。 Next, the recollection operation will be explained in order.
先ず、入力Uより、ハーフミラー228、多
重結像系212を介して空間光変調管212へ
U mltを書き込む。 First, Umlt is written from the input U to the spatial light modulation tube 212 via the half mirror 228 and the multiplex imaging system 212.
シヤツタSlを開き、空間光変調管202→2
03と読み出し、Mo・U mltを計算し、その
結果を逆多重結像系213を通して、実時間閾
値動作により、空間光変調管204へ書き込
む。 Open the shutter Sl and open the spatial light modulation tube 202→2.
03, calculates M o ·U mlt, and writes the result to the spatial light modulation tube 204 through a demultiplexing imaging system 213 by real-time threshold operation.
空間光変調管204を読み出し、ハーフミラ
ー227より出力を得る。また、この出力をシ
ヤツタS3を開きフイードバツク系で戻して再
想起させることも可能である。 The spatial light modulation tube 204 is read out, and the output is obtained from the half mirror 227. It is also possible to recall this output again by opening the shutter S3 and returning it through the feedback system.
第3図は第2図の完全光学システムによる連想
記憶装置の一部を電子回路に置き換えたハイブリ
ツド連想記憶装置の一実施例を示す図である。図
中、301〜303は空間光変調管、311は拡
大結像系、312は多重結像系、313は逆多重
結像系、321〜324はハーフミラー、331
〜335は反射鏡、341は受光マトリツクス、
351はCPU、361,362はパターン提示
装置、S1,S2はシヤツタである。 FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a hybrid content addressable memory device in which a part of the content addressable memory device using the complete optical system of FIG. 2 is replaced with an electronic circuit. In the figure, 301 to 303 are spatial light modulation tubes, 311 is an enlarged imaging system, 312 is a multiplex imaging system, 313 is an inverse multiplex imaging system, 321 to 324 are half mirrors, 331
~335 is a reflecting mirror, 341 is a light receiving matrix,
351 is a CPU, 361 and 362 are pattern presentation devices, and S1 and S2 are shutters.
この実施例では、入力部分、フイードバツク部
分をCPUに置き換えたことにより電子回路との
インターフエースを容易にしている。また、使用
する空間光変調管の数が3本となり、より簡単に
実現できるシステムとなる。動作手順については
第2図の場合と全く同様である。 In this embodiment, interface with electronic circuits is facilitated by replacing the input section and feedback section with a CPU. Additionally, the number of spatial light modulation tubes used is reduced to three, resulting in a system that can be implemented more easily. The operating procedure is exactly the same as that shown in FIG.
以上、2つの実施例におけるシステムにおいて
は、空間光変調管201と202、301と30
2の2本で乗算を行つているが、実際には{0,
1}の2値の乗算であるため、論理演算のAND
動作と同じである。そこで、この部分を実時間閾
値動作を用いたAND演算を用いることにより、
空間光変調管を1本減らすことが可能である。 As described above, in the systems in the two embodiments, the spatial light modulation tubes 201 and 202, 301 and 30
2 is used for multiplication, but in reality it is {0,
1}, so the logical operation AND
It is the same as the operation. Therefore, by using AND operation using real-time threshold operation for this part,
It is possible to reduce the number of spatial light modulation tubes by one.
第4図は、実時間閾値動作AND演算を導入す
ることにより、空間光変調管を1本減らし、3本
で実現した完全光学システムによる連想記憶装置
の一実施例を示す図である。図中、401〜40
2は空間光変調管、411は拡大結像系、412
は多重結像系、413は逆多重結像系、421〜
430はハーフミラー、431〜437は反射
鏡、S1,S2,S3,S4はシヤツタである。 FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of an associative memory device using a complete optical system, which is realized by reducing the number of spatial light modulation tubes by one and using three by introducing a real-time threshold operation AND operation. In the figure, 401-40
2 is a spatial light modulation tube, 411 is an enlarged imaging system, 412
is a multiplex imaging system, 413 is an inverse multiplex imaging system, 421~
430 is a half mirror, 431 to 437 are reflecting mirrors, and S1, S2, S3, and S4 are shutters.
図において、空間光変調管401はAND演算
を行い、空間光変調管402はメモリとして機能
し、空間光変調管403は閾値メモリとして機能
する。 In the figure, a spatial light modulation tube 401 performs an AND operation, a spatial light modulation tube 402 functions as a memory, and a spatial light modulation tube 403 functions as a threshold memory.
先ず、記銘について説明する。 First, memorization will be explained.
シヤツタS1を開いてUを入力し、多重結像
系412で多重結像させて空間光変調管401
にU mltを書き込む。 Open the shutter S1 and input U, and multiple images are formed by the multiplex imaging system 412, and the spatial light modulation tube 401
Write U mlt to .
空間光変調管401→402と読み出して
Mo・U mltを計算し、逆多重結像系413を
通して実時間閾値動作により、閾値操作をしな
がら空間光変調管403へ書き込む。 Read out as spatial light modulation tube 401 → 402
M o ·U mlt is calculated and written to the spatial light modulation tube 403 through a demultiplexing imaging system 413 by real-time threshold operation while performing threshold operation.
空間光変調管401を消去後、シヤツタS
1,S2を開き、多重結像と拡大結像を作成
し、実時間閾値操作により、U magとU
mltのAND演算を実行させる。 After erasing the spatial light modulation tube 401, the shutter S
1. Open S2, create multiple imaging and enlarged imaging, and use real-time threshold operation to calculate U mag and U
Executes mlt AND operation.
空間光変調管401を読み出し、U mag・
U mltを空間光変調管402へ加算する。 Read out the spatial light modulation tube 401, and
Add U mlt to spatial light modulation tube 402 .
空間光変調管401を消去後、シヤツタS
1,S4を開き、実時間閾値動作により、
(Mo・U mlt)magとU mltのAND演算を
実行させる。 After erasing the spatial light modulation tube 401, the shutter S
1. Open S4 and perform real-time threshold operation.
(M o・U mlt) Execute the AND operation of mag and U mlt.
空間光変調管401を読み出し、空間光変調
管402より減算する。この時、結果はMesh
の効果により0より小さくはならない。 The spatial light modulation tube 401 is read out and subtracted from the spatial light modulation tube 402. At this time, the result is Mesh
does not become smaller than 0 due to the effect of
以上の動作を各入力パターンについて収束する
まで行うことにより記銘が完了する。 Memorization is completed by performing the above operations until convergence for each input pattern.
次に、想起について説明する。 Next, recall will be explained.
シヤツタS1を開き、入力Uの多重結像U
mltを空間光変調管401へ書き込む。 Open shutter S1 and multiplex image U of input U.
mlt is written to the spatial light modulation tube 401.
空間光変調管401→402と読み出し、
Mo・U mltを計算し、その結果を逆多重結像
系413を通して実時間閾値動作により空間光
変調管403へ書き込む。 Spatial light modulation tube 401 → 402 and readout,
M o ·U mlt is calculated and the result is written to the spatial light modulation tube 403 through a demultiplexing imaging system 413 by real-time threshold operation.
空間光変調管403を読み出してハーフミラ
ー425より出力を得る。また、この出力をシ
ヤツタS1,S3を開いてフイードバツク系で
戻して再想起することもできる。 The spatial light modulation tube 403 is read out and an output is obtained from the half mirror 425. It is also possible to re-recall this output by opening the shutters S1 and S3 and returning it through the feedback system.
第5図は第4図の完全光学システムによる連想
記憶装置の一部を電子回路に置き換えたハイブリ
ツド連想記憶装置の一実施例を示す図である。図
中、501,502は空間光変調管、511は拡
大結像系、512は多重結像系、513は逆多重
結像系、521〜523はハーフミラー、531
〜534は反射鏡、541は受光マトリツクス、
551はCPU、561,562はパターン提示
装置である。 FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a hybrid content addressable memory device in which a part of the content addressable memory device using the complete optical system of FIG. 4 is replaced with an electronic circuit. In the figure, 501 and 502 are spatial light modulation tubes, 511 is an enlarged imaging system, 512 is a multiplex imaging system, 513 is an inverse multiplex imaging system, 521 to 523 are half mirrors, 531
~534 is a reflecting mirror, 541 is a light receiving matrix,
551 is a CPU, and 561 and 562 are pattern presentation devices.
この実施例は、第4図の連想記憶装置システム
の入力部分、フイードバツク部分をCPUに置き
換えたことにより、電子回路とのインターフエー
スを容易にし、かつ出力部も電子回路に置き換え
ることにより、空間光変調管を1本減らしたハイ
ブリツド連想記憶システムとなる。 In this embodiment, the input part and the feedback part of the associative memory system shown in FIG. This is a hybrid associative memory system with one fewer modulation tube.
その場合の動作手順については第4図の場合と
全く同じである。 The operating procedure in that case is exactly the same as in the case of FIG.
なお、上記各実施例においては、第1図で示し
た本発明の基本構成を、完全光学システム、光学
系と電気系のハイブリツドシステムで構成した例
について説明したが、電気系で全て構成する完全
電気回路システムで構成してもよいことは勿論で
ある。 In each of the above embodiments, the basic configuration of the present invention shown in FIG. Of course, it may be constructed using an electric circuit system.
以上のように本発明によれば、外部からの参照
入力と同じか、または一定の条件に合致した情報
を見つけ出して関連する残りの部分を取り出すよ
うにした連想記憶装置により、記憶内容の一部が
壊れても読み出しが完全に不可能とはならず、ま
た記憶内容に関連したアクセスが可能となり情報
検索等に有用である。
As described above, according to the present invention, a part of the memory contents is stored by an associative memory device that finds information that is the same as reference input from the outside or that meets certain conditions and retrieves the remaining related parts. Even if the memory is damaged, reading is not completely impossible, and access related to the stored contents becomes possible, which is useful for information retrieval.
第1図は本発明による連想記憶装置のブロツク
図、第2図、第3図、第4図及び第5図は空間光
変調管を用いた本発明の連想記憶装置の光学系の
各実施例を示す図、第6図は本発明による連想記
憶装置の一実施例における基本的な構成要素であ
る空間光変調管の構成を説明するための図、第7
図は空間光変調間の結晶表面の2次電子放出特性
及び書き込み、消去を説明するための図、第8図
及び第9図は空間変調管の実時間ハードクリツプ
機能によるAND演算を説明するための図、第1
0図は拡大化系を説明するための図、第11図は
多重化を説明するための図、第12図は逆多重化
系を説明するための図である。
1……像、2……レンズ、3……光電陰極、4
……マイクロチヤンネルプレート、5……メツシ
ユ電極、6……結晶、61……電荷蓄積面、7…
…ハーフミラー、8……単色光、9……検光子、
10……出力光、101……拡大化系、102…
…多重化系、103……第1の演算器、104…
…メモリ、105……第2の演算器、106……
逆多重化系、107……閾値メモリ、201〜2
04……空間光変調管、211……拡大結像系、
212……多重結像系、213……逆多重結像
系、221〜228……ハーフミラー、231〜
238……反射鏡、S1,S2,S3……シヤツ
タ。
FIG. 1 is a block diagram of an associative memory device according to the present invention, and FIGS. 2, 3, 4, and 5 are examples of optical systems of the associative memory device of the present invention using spatial light modulation tubes. FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of a spatial light modulation tube, which is a basic component in an embodiment of the associative memory device according to the present invention, and FIG.
The figure is for explaining the secondary electron emission characteristics of the crystal surface and writing and erasing during spatial light modulation. Figures 8 and 9 are for explaining the AND operation using the real-time hard clip function of the spatial modulation tube. Figure 1
0 is a diagram for explaining an enlargement system, FIG. 11 is a diagram for explaining multiplexing, and FIG. 12 is a diagram for explaining a demultiplexing system. 1... Image, 2... Lens, 3... Photocathode, 4
...Microchannel plate, 5...Mesh electrode, 6...Crystal, 61...Charge storage surface, 7...
...half mirror, 8...monochromatic light, 9...analyzer,
10...Output light, 101...Enlargement system, 102...
...Multiplexing system, 103... First arithmetic unit, 104...
...Memory, 105...Second arithmetic unit, 106...
Demultiplexing system, 107... Threshold memory, 201-2
04...Spatial light modulation tube, 211...Enlarged imaging system,
212...Multiple imaging system, 213...Inverse multiple imaging system, 221-228...Half mirror, 231-
238...Reflector, S1, S2, S3...Shutter.
Claims (1)
せて出力する多重化系と、入力あるいはフイード
バツク信号を拡大化させて出力する拡大化系と、
多重化系の出力と拡大化系の出力とを掛算し出力
する第1の演算器と、2次元の情報を記憶し、必
要に応じてその内容に加減算を行うと共に、内容
を出力するメモリと、メモリからの読み出し出力
と多重化系の出力とを掛算する第2の演算器と、
第2の演算器からの出力を逆多重化させ出力する
逆多重化系と、逆多重化系からの出力に閾値操作
を行いながら記憶し、必要に応じて読み出せる閾
値メモリと、出力結果を入力に戻すフイードバツ
ク系とを備えた連想記憶装置の記銘部。1. A multiplexing system that multiplexes and outputs input or feedback signals, and an expansion system that magnifies and outputs input or feedback signals,
A first arithmetic unit that multiplies the output of the multiplexing system and the output of the expansion system and outputs the result, and a memory that stores two-dimensional information, performs addition and subtraction on the content as necessary, and outputs the content. , a second arithmetic unit that multiplies the readout output from the memory and the output of the multiplexing system;
A demultiplexing system that demultiplexes and outputs the output from the second arithmetic unit, a threshold memory that stores the output from the demultiplexing system while performing a threshold value operation, and can read out the output result when necessary. A memorization unit of an associative memory device equipped with a feedback system for returning input.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21813387A JPS6478490A (en) | 1987-06-10 | 1987-09-01 | Storing part for associative storage device |
US07/870,760 US5526298A (en) | 1987-06-10 | 1992-04-20 | Optical associative memory |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14434687 | 1987-06-10 | ||
JP21813387A JPS6478490A (en) | 1987-06-10 | 1987-09-01 | Storing part for associative storage device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6478490A JPS6478490A (en) | 1989-03-23 |
JPH0357555B2 true JPH0357555B2 (en) | 1991-09-02 |
Family
ID=26475781
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21813387A Granted JPS6478490A (en) | 1987-06-10 | 1987-09-01 | Storing part for associative storage device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6478490A (en) |
-
1987
- 1987-09-01 JP JP21813387A patent/JPS6478490A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6478490A (en) | 1989-03-23 |
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