RU2130638C1 - Optical digital page unit for float-point calculation of square roots - Google Patents

Optical digital page unit for float-point calculation of square roots Download PDF

Info

Publication number
RU2130638C1
RU2130638C1 RU98103778A RU98103778A RU2130638C1 RU 2130638 C1 RU2130638 C1 RU 2130638C1 RU 98103778 A RU98103778 A RU 98103778A RU 98103778 A RU98103778 A RU 98103778A RU 2130638 C1 RU2130638 C1 RU 2130638C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
register
input
matrix
paraphase
Prior art date
Application number
RU98103778A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Вербовецкий
Original Assignee
Вербовецкий Александр Александрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вербовецкий Александр Александрович filed Critical Вербовецкий Александр Александрович
Priority to RU98103778A priority Critical patent/RU2130638C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2130638C1 publication Critical patent/RU2130638C1/en

Links

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

FIELD: radio electronic engineering, in particular, information processing in computer engineering. SUBSTANCE: device has input optical register, matrix of light-guides, light source, optical splitter, optical mask of paraphase zeros, matrix of light guides, optical filter of paraphase ones, matrix of light guides, shift register, matrix of light guides, optical unit for calculation of mantissa square roots, matrix of light guides, output optical register. EFFECT: increased precision, increased reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в различных вычислительных устройствах при обработке информации в разнообразных радиолокационных, радионавигационных и вычислительных системах как наземного, так и бортового базирования. The invention relates to electronics and can be used in various computing devices when processing information in a variety of radar, radio navigation and computer systems, both ground and airborne.

Наиболее близким к предлагаемому является оптический страничный вычислитель квадратного корня [1], содержащий входной оптический регистр, вход которого является входом цифрового вычислителя, оптический сдвиговый регистр и выходной оптический регистр, выход которого является выходом цифрового вычислителя. Основным недостатком данного устройства является относительно невысокая точность и надежность вычислений. Closest to the proposed is a square-page optical page calculator [1], containing an input optical register, the input of which is an input of a digital computer, an optical shift register and an output optical register, the output of which is the output of a digital computer. The main disadvantage of this device is the relatively low accuracy and reliability of calculations.

Техническим результатом является повышение точности и надежности устройства. The technical result is to increase the accuracy and reliability of the device.

Это достигается тем, что в оптический цифровой страничный вычислитель квадратных корней с плавающей точкой, содержащий входной оптический регистр, выход которого является входом цифрового вычислителя, оптический сдвиговый регистр и выходной оптический регистр, выход которого является выходом цифрового вычислителя, введены матрицы световодов с первой по пятую, источник излучения, оптический расширитель, оптическая маска парафазных "0", оптический фильтр парафазных "1", оптический вычислитель квадратных корней мантисс, причем выходы n (где n = 2, 3, 4 ... N, а N - число ячеек регистра порядков) разрядов порядков входного оптического регистра через первую и вторую матрицы световодов оптически связаны с (n-1)-ми старшими разрядами порядков выходного оптического регистра, два младших разряда которого через вторую матрицу световодов, оптическую маску парафазных "0", оптический расширитель связаны с оптическим выходом источника излучения, оптические выходы мантисс оптического регистра через третью матрицу световодов оптически связаны с информационным входом оптического сдвигового регистра, управляемый вход которого оптически связан с младшим разрядом порядков входного оптического регистра, оптические выходы оптического сдвигового регистра через четвертую матрицу световодов, оптический вычислитель квадратных корней мантисс, пятую матрицу световодов оптически связаны с оптическими входами мантисс выходного оптического регистра. This is achieved by the fact that the optical matrices of the first to fifth are introduced into the optical digital page calculator of square roots with a floating point, containing the input optical register, the output of which is the input of the digital computer, the optical shift register and the output optical register, the output of which is the output of the digital computer , a radiation source, an optical expander, an optical paraphase mask "0", an optical paraphase filter "1", an optical calculator of the square roots of the mantissa, and the outputs n (where e n = 2, 3, 4 ... N, and N is the number of order register cells) of the orders of the order of the input optical register through the first and second matrices of optical fibers are optically connected to the (n-1) -th highest bits of the orders of the output optical register, two the lowest discharge of which through the second matrix of optical fibers, the paraphase optical mask is “0”, the optical expander is connected to the optical output of the radiation source, the optical outputs of the mantissa optical register through the third matrix of optical fibers are optically connected to the information input of the optical shear a histra, the controlled input of which is optically connected with the least significant order of the input optical register, the optical outputs of the optical shift register through the fourth fiber matrix, the optical mantissa square root calculator, and the fifth fiber matrix are optically coupled to the optical inputs of the mantissa output optical register.

Данная совокупность существенных признаков и связей между ними позволяет получить устройство обладающее более чем 10 - 100 раз большей точностью и надежностью вычислений. This set of essential features and the relationships between them allows you to get a device with more than 10 - 100 times greater accuracy and reliability of the calculations.

Сущность изобретения заключается в том, что на основе оригинального оптического алгоритма вычисления квадратных корней из чисел с плавающей точкой и применения в вычислителе оригинальных световодных способов и схем связи и передачи страниц операндов, оригинального метода формирования младшего разряда порядков подкоренных операндов, оптической маски парафазных "0", оптического фильтра парафазных "1" удалось построить оптический цифровой страничный вычислитель квадратных корней с плавающей точкой, обладающий вышеуказанными достоинствами. The essence of the invention lies in the fact that on the basis of the original optical algorithm for calculating the square roots of floating-point numbers and the use in the computer of the original fiber-optic methods and schemes for communicating and transferring pages of operands, the original method of forming the lowest order of orders of radical operands, the optical paraphase mask "0" , an optical paraphase filter "1" was able to build an optical digital page calculator of square roots with a floating point, having the above advantages s.

Таким образом, предложенный вычислитель обладает свойствами, не присущими известным устройствам. Это объясняется совокупностью существенных признаков и новыми связями, изложенными выше. Thus, the proposed computer has properties that are not inherent in known devices. This is due to a combination of essential features and the new relationships outlined above.

Сравнение предлагаемого устройства с известными свидетельствует о соответствии его критерию "новизна", а отсутствие в аналогах отличительных признаков предлагаемого устройства - о соответствии критерию "изобретательский уровень". Comparison of the proposed device with the known indicates that it meets the criterion of "novelty", and the absence of analogues of the distinctive features of the proposed device is about the criterion of "inventive step".

На чертеже приведена схема оптического цифрового страничного вычислителя квадратных корней с плавающей точкой. The drawing shows a diagram of an optical digital page calculator of square roots with a floating point.

Оптический цифровой страничный вычислитель квадратных корней с плавающей точкой содержит входной оптический регистр 1, имеющий разряды порядков 1-1 (регистр порядков) и разряды мантисс 1-2 (регистр мантисс), и оптические вход и выходы порядков и мантисс; матрицу световодов 2; источник излучения 3, имеющий оптический выход; оптический расширитель 4; оптическую маску парафазных "0" 5; матрицу световодов 6; оптический фильтр парафазных "1" 7; матрицу световодов 8; оптический сдвиговый регистр 9, имеющий информационный и управляемый входы и оптические выходы; матрицу световодов 10; оптический вычислитель квадратных корней мантисс 11, имеющий оптические входы и выходы; матрицу световодов 12; выходной оптический регистр 13, имеющий разряды порядков 13-1 и разряды мантисс 13-2 и соответствующие им оптические входы порядков и мантисс и выход. An optical digital page calculator of square roots with a floating point contains an input optical register 1 having bits of orders 1-1 (register of orders) and bits of mantissa 1-2 (register of mantissas), and optical inputs and outputs of orders and mantissas; fiber guide matrix 2; a radiation source 3 having an optical output; optical expander 4; optical paraphase mask "0" 5; matrix of optical fibers 6; optical paraphase filter "1" 7; fiber guide array 8; optical shift register 9 having information and controlled inputs and optical outputs; the matrix of optical fibers 10; mantiss 11 optical square root calculator having optical inputs and outputs; the matrix of optical fibers 12; output optical register 13 having discharges of orders 13-1 and mantissa 13-2 and their corresponding optical inputs of orders and mantissa and output.

Входной оптический регистр 1 предназначен для ввода в вычислитель страниц подкоренных выражений в виде оптических парафазных сигналов, в том числе с преобразованием их из электрических. При электрическом вводе страниц операндов регистр может состоять из связанных между собой электронной памяти, например, на регистрах и матрицы лазерных диодов, а при оптическом вводе на входе регистров дополнительно располагается матрица фотоприемников. The input optical register 1 is intended for input to the page calculator of radical expressions in the form of optical paraphase signals, including converting them from electrical ones. With the electrical input of the pages of the operands, the register can consist of interconnected electronic memory, for example, on the registers and a matrix of laser diodes, and with optical input at the input of the registers, an additional array of photodetectors is located.

Матрица световодов 2 предназначена для передачи оптических сигналов с регистра порядка 1-1 и может быть выполнена, например, в виде волоконно-оптического жгута или на основе интегрально-оптических световодов. The matrix of optical fibers 2 is designed to transmit optical signals from a register of the order of 1-1 and can be made, for example, in the form of a fiber optic bundle or based on integrated optical fibers.

Источник излучения 3 предназначен для освещения оптической маски парафазных "0". В качестве источника излучения 3 может использоваться, например, лазерный диод. The radiation source 3 is intended for illumination of the optical mask, paraphase "0". As the radiation source 3 can be used, for example, a laser diode.

Оптический расширитель 4 служит для обеспечения возможности освещения пучком источника излучения 3 всей оптической маски парафазный "0" и может быть выполнен, например, в виде фокона. The optical expander 4 serves to enable the beam of the radiation source 3 to illuminate the entire optical mask paraphase "0" and can be performed, for example, in the form of a focon.

Оптическая маска парафазных "0" 5 предназначена для ввода в младшие два разряда порядков регистра 13 парафазных нулей и может быть выполнена, например, в виде фототрафарета двухразрядных парафазных нулей. The optical paraphase mask "0" 5 is intended for input into the lower two digits of the orders of the register 13 of paraphase zeros and can be performed, for example, in the form of a photographic template of two-digit paraphase zeros.

Матрица световодов 6 служит для передачи оптических сигналов в разряде порядков регистра 13 и может быть выполнена на основе волоконно-оптических или интегрально-оптических световодов. The matrix of optical fibers 6 is used to transmit optical signals in the category of orders of the register 13 and can be made on the basis of fiber optic or integrated optical fibers.

Оптический фильтр парафазных "1" 7 предназначен для формирования оптических управляющих сигналов для оптического сдвигающего регистра 9 и может быть выполнен в виде фототрафарета одноразрядных парафазных "1". The optical paraphase filter "1" 7 is designed to generate optical control signals for the optical shift register 9 and can be made in the form of a single-phase paraphase "1" photographic template.

Матрица световодов 8 служит для передачи оптических сигналов разрядов мантисс 1-2 и может быть выполнена на основе волоконно-оптических или интегрально-оптических световодов. The matrix of optical fibers 8 serves to transmit optical signals of mantissa 1-2 discharges and can be made on the basis of fiber-optic or integrated-optical fibers.

Оптический сдвиговый регистр 9 предназначен для сдвига мантисс операндов на один разряд и может быть выполнен в виде управляемого раствора переключателей поляризации и пластинки двулучепреломляющего кристалла или матрицы поляризационных разветвителей. The optical shift register 9 is designed to shift the mantissa operands by one bit and can be made in the form of a controlled solution of polarization switches and a plate of a birefringent crystal or matrix of polarizing splitters.

Матрица световодов 10 служит для передачи оптических сигналов с регистра 9 на вычислитель 11 и может быть выполнена на основе волоконнооптических или интегрально-оптических световодов. The matrix of optical fibers 10 is used to transmit optical signals from the register 9 to the computer 11 and can be made on the basis of fiber optic or integrated optical fibers.

Оптический вычислитель квадратных корней 11 предназначен для извлечения квадратных корней из страниц мантисс. В качестве такого вычислителя может использоваться, например, [1]. The optical square root calculator 11 is designed to extract square roots from the mantissa pages. As such a calculator can be used, for example, [1].

Матрица световодов 12 служит для передачи оптических сигналов с вычислителя 11 в разряды мантисс регистра 13. The matrix of optical fibers 12 is used to transmit optical signals from the computer 11 to the mantissa bits of the register 13.

Выходной оптический регистр 13 предназначен для формирования, хранения и выдачи результата и может быть выполнен, например, из последовательно соединенных матрицы фотоприемников и электронных регистров при электрическом выходе или на выходе может располагаться матрица лазерных диодов при оптическом выходе. The output optical register 13 is intended for the formation, storage and delivery of the result and can be performed, for example, from a series of photodetector arrays and electronic registers connected in series with an electrical output or an array of laser diodes with an optical output can be located.

Алгоритм выполнения операций. The algorithm for performing operations.

В предложенном оптическом цифровом страничном вычислителе с плавающей точкой операция извлечения квадратных корней из страниц операндов выполняется по следующему алгоритму. In the proposed optical digital page computer with a floating point, the operation of extracting square roots from the pages of the operands is performed according to the following algorithm.

При извлечении квадратного корня порядок подкоренного выражения приводится к четному числу. Для обеспечения четности порядка для любого операнда в спецпроцессоре в его младшем разряде всегда хранится нуль, а мантисса сдвигается на один разряд влево, если порядок входного операнда нечетен. После этого порядок умножается на два путем сдвига на один разряд влево, а их мантиссы извлекается квадратный корень. Результат в любом случае сразу оказывается нормализованным. When extracting the square root, the order of the radical expression is reduced to an even number. To ensure order parity for any operand in the special processor, zero is always stored in its lowest order, and the mantissa is shifted one bit to the left if the order of the input operand is odd. After this, the order is multiplied by two by shifting one bit to the left, and their square mantissa is extracted. In any case, the result is immediately normalized.

Работа вычислителя. Оптический цифровой вычислитель с плавающей точкой работает следующим образом. Входная страница операндов поступает на вход входного оптического регистра 1. Оптические сигналы порядков слов с выходов разрядов порядков 1-1 через матрицы световодов 2 и 6 поступают в разряды порядков 13-1 выходного оптического регистра 13. При этом торец матрицы световодов 2 сдвинут относительно торца матрицы световодов 6 влево на один парафазный разряд. Аналогично на один парафазный разряд влево сдвинут торец матрицы световодов 6 на входе разрядов порядков 13-1 выходного оптического регистра 13. С помощью источника излучения 3, оптического расширителя 4 и двухразрядной оптической маски парафазных "0" 5 в младшие два разряда порядков регистра 13 вводятся парафазные нули. Во входной торец матрицы световодов 2 вводятся все разряды порядков 1-1 регистра 1 за исключением младшего. Младший разряд порядков 1-1 через одноразрядный оптический фильтр парафазных "1" 7, выделяющий единичные младшие разряды операндов, поступает на управляемый вход оптического сдвигающего регистра 9 в качестве управляющих сигналов. The work of the calculator. An optical digital computer with a floating point works as follows. The input page of the operands is input to the input of the optical register 1. Optical signals of word orders from the outputs of bits of orders 1-1 through the matrices of optical fibers 2 and 6 are supplied to bits of orders 13-1 of the output optical register 13. In this case, the end face of the matrix of optical fibers 2 is shifted relative to the end of the matrix optical fibers 6 to the left for one paraphase discharge. Similarly, by one paraphase discharge, the end face of the matrix of optical fibers 6 is shifted to the left at the input of discharges of orders 13-1 of the output optical register 13. Using the radiation source 3, an optical expander 4 and a two-bit optical paraphase mask "0" 5, paraphase are introduced into the lower two discharges of the orders of register 13 zeros. In the input end face of the matrix of optical fibers 2, all bits of orders 1-1 of register 1 are entered, except for the minor. The least significant discharge of orders 1-1 through a single-bit optical paraphase filter "1" 7, which selects the single least significant bits of the operands, is fed to the controlled input of the optical shift register 9 as control signals.

Оптические сигналы страницы мантисс через матрицу световодов 8 поступают на оптический сдвигающий регистр 9, в котором сдвигаются на один разряд влево только те операнды, на соответствующих управляющих входах регистра 9 которых присутствуют сигналы единиц. Оптические сигналы с регистра 9 через матрицу световодов 10 поступают на вычислитель 11, который выполняет операцию извлечения квадратных корней из страницы мантисс и передает результат через матрицу световодов 12 в разряды мантисс 13-2 выходного оптического регистра 13. Выходной оптический регистр 13 формирует и хранит результат вычисления и при необходимости передает его на внешние устройства. The optical signals of the mantissa page through the matrix of optical fibers 8 are fed to the optical shift register 9, in which only those operands are shifted by one bit to the left, on the corresponding control inputs of the register 9 of which there are unit signals. The optical signals from the register 9 through the matrix of optical fibers 10 are fed to a computer 11, which performs the operation of extracting square roots from the mantissa page and transmits the result through the matrix of optical fibers 12 to the mantissa bits 13-2 of the output optical register 13. The output optical register 13 generates and stores the calculation result and if necessary transfers it to external devices.

Использование изобретения позволит реализовать оптическими методами операцию квадратных корней в различных вычислительных устройствах, увеличивая в 10-100 раз их точность и надежность вычислений. Такие устройства могут широко применяться в разнообразных радиолокационных, радионавигационных и вычислительных системах как наземного так и бортового базирования. Using the invention will allow to realize, using optical methods, the operation of square roots in various computing devices, increasing their accuracy and reliability by 10-100 times. Such devices can be widely used in a variety of radar, radio navigation and computer systems, both ground and airborne.

Claims (1)

Оптический цифровой страничный вычислитель квадратных корней с плавающей точкой, содержащий входной оптический регистр, вход которого является входом цифрового вычислителя, оптический сдвиговый регистр и выходной оптический регистр, выход которого является выходом цифрового вычислителя, отличающийся тем, что введены матрицы световодов с первой по пятую, источник излучения, оптический расширитель, оптическая маска парафазных "0", оптический фильтр парафазных "1", оптический вычислитель квадратных корней мантисс, причем выходы n (где n = 2, 3, 4 ..., N, а N - максимальное число разрядов порядков) разрядов порядков входного оптического регистра через первую и вторую матрицы световодов оптически связаны с (n - 1)-ми старшими разрядами порядков выходного оптического регистра, два младших разряда которого через вторую матрицу световодов, оптическую маску парафазных "0", оптический расширитель связаны с оптическим выходом источника излучения, оптические выходы мантисс входного оптического регистра через третью матрицу световодов оптически связаны с информационным входом оптического сдвигового регистра, управляемый вход которого через оптический фильтр парафазных "1" оптически связан с младшим разрядом порядков входного оптического регистра, оптические выходы оптического сдвигового регистра через четвертую матрицу световодов, оптический вычислитель квадратных корней мантисс, пятую матрицу световодов оптически связаны с оптическими входами разрядов мантисс выходного оптического регистра. An optical digital page calculator of square roots with a floating point, containing an input optical register, the input of which is the input of a digital computer, an optical shift register and an output optical register, the output of which is the output of a digital computer, characterized in that the first to fifth fiber arrays are introduced, the source radiation, an optical expander, an optical paraphase mask "0", an optical paraphase filter "1", an optical calculator of the square roots of the mantissa, and the outputs n (where n = 2, 3, 4 ..., N, and N is the maximum number of order bits) of orders of the order of the input optical register through the first and second matrix of optical fibers are optically connected with the (n - 1) -th highest bits of the orders of the output optical register, the two least significant bits of which a second array of optical fibers, a paraphase optical mask “0”, an optical expander are connected to the optical output of the radiation source, the optical outputs of the mantissa of the input optical register are optically connected through the third array of optical fibers to the information input of the optical motor register, the controlled input of which is optically coupled to the least significant order of the input optical register through the paraphase optical filter "1", the optical outputs of the optical shift register through the fourth matrix of optical fibers, the optical mantissa square root computer, and the fifth matrix of optical fibers are optically connected to the optical inputs of the mantissa of the output optical register.
RU98103778A 1998-02-23 1998-02-23 Optical digital page unit for float-point calculation of square roots RU2130638C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98103778A RU2130638C1 (en) 1998-02-23 1998-02-23 Optical digital page unit for float-point calculation of square roots

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98103778A RU2130638C1 (en) 1998-02-23 1998-02-23 Optical digital page unit for float-point calculation of square roots

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2130638C1 true RU2130638C1 (en) 1999-05-20

Family

ID=20202867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98103778A RU2130638C1 (en) 1998-02-23 1998-02-23 Optical digital page unit for float-point calculation of square roots

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2130638C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Voutier Primitive divisors of Lucas and Lehmer sequences
Mukhopadhyay An optical conversion system: from binary to decimal and decimal to binary
RU2130638C1 (en) Optical digital page unit for float-point calculation of square roots
JPH02197910A (en) Light calculator
KR900002194A (en) Optical computer system and optical conversion method thereof
KR880010360A (en) Method and apparatus for performing optical logic or arithmetic
RU2137179C1 (en) Optical digital paging floating-point multiplier
RU2123200C1 (en) Optical digital floating-point adder
Fey et al. Specification for a reconfigurable optoelectronic VLSI processor suitable for digital signal processing
KR910006142B1 (en) A method and apparatus for generating floating point condition codes
US20040117416A1 (en) Integrated circuit and process for identifying minimum or maximum input value among plural inputs
RU2130639C1 (en) Optical digital page unit for float-point division
RU2125289C1 (en) Optical digital multichannel normalizer
RU2079874C1 (en) Optical digital multifunctional correlator
RU2015580C1 (en) Optoelectronic logic unit for memorizing device
RU2088965C1 (en) Method and device for data input
RU2015579C1 (en) Optoelectronic logic unit for memorizing device
RU2263945C2 (en) Optical processor
RU2015578C1 (en) Optoelectronic logic unit for storage device
SU1564617A2 (en) Device for extraction of square root
Metropolis Methods of significance arithmetic
RU2022327C1 (en) Optical adder
SU1403376A1 (en) Optronic d-a converter
RU2018920C1 (en) Optical computational unit
RU2020551C1 (en) Optical comparator