SU713347A1 - Оптическое запоминающее устройство с перезаписью информации - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и может быть использовано в системах оперативной обработки больших массивов информации .

Известны ассоциативные оптические запоминающие устройства l, содержащие источник излучени , адресный блок, носитель информации, матрицы фотоприемников и точечные источники, освещающие всю или значительную площадь регистрирующей среды, используемые при записи и считывании как полезной информации, так и ассоциативных признаков и признаков опроса. Основным недостатком этих устройств, затрудн ющих их практическую реализацию ,  вл етс  необходимость освещени  как при записи, так и при считывании больших площадей регистрирующей среды.

Известно оптическое оперативное запоминающее устройство с поликубической структурой 2 , содержащее источник излучени , блок адресации луча, формирующую оптическую систему , расщепитель луча, поликубический мультипликатор изображени , носители информации, фотоприемные матрицы и блок управлени .

Недостатками данного устройства  вл ютс  возможность только адресного режима обработки информации и невысока  информационна  емкость

пам ти, ограниченна  величиной л 6,5-10 единичных знаков.

Цель изобретени  - обеспечение возможности работы устройства не только в адресном, но и в ассоциативном

режимах обработки информации и увеличение информационной емкости устройства.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в известную схему устройства,

содержащую оптически св занные источник излучени , систему адресации луча телескопическую оптическую систему, первый управл емый поликубический мультипликатор изображени , в каждом

оптическом выходе которого размещен расщепитель луча, носители информации и блок управлени , введены размещенные на каждом оптическом выходе первого управл емого поликубического

мультипликатора первый коллимирующий объектив, управл емый транспарант, объектив., управл емый светоделитель отображающий блок, создающий на выходе три оптических канала: считывани  информации , ассоциативного поиска страницы информации и канал хранени  информации . В канЁше считывани  информ ции установлены корректирующий объек тив и перва  матрица фотоприемников, в канале ассоциативного поиска стран цы информации размещены формирующа  оптическа  система, отражающий элемент и втора  матрица фотоприемников В канале хранени  информации установлен оптический вентиль, второй управл емый поликубический мультипликатор изображени , в каждом оптическом выходе которого установлена согласующа  оптическа  система,, состо ща  из первого и второго объек тивов, и третий управл емый поликубический мультипликатор изображени , в каждом оптическом выходе которого установлена фокусирующа  оптическа  система с носителем информации. На чертеже приведена оптическа  схема устройства. В состав ассоциативно-адресного оптического запоминающего устройства вход т: излучатель 1, блок 2 адресации луча, дающие на выходе световые пучки на длинах волн Л зап. считывани  Ясг стирани  Лог и обеспечивающие как произвольно заданную адресацию световых пучков при записи, считывании и стир нии информации, так и одновременное высвечивание всего адресного растра световых пучков при ассоциативной обработке информации. Излучател ми света могут быть, например, лазеры, излучающие диоды, инжекционные лазеры и т.д., а в качестве систем адресации луча могут использоватьс , например электрооптические отклон ющие устройства, матрицы излучательных диодов или лазеров, сканлазер и т.д. Телескопическа  оптическа  система 3 формирует коллимированный оптический пучок, поступающий на вход , первого управл емого поликубическо-о мультипликатора изображени  4,1-Ь,6. На каждом оптическом выходе первого мультипликатора изображени  установлен расщепитель луча 6, например, голографический, осуществл ющий расщепление лазерного луча на множество лучей, число которых равно числу рабочих  чеек управл емого транспоранта . Коллимирующий объектив 7 формирует коллимированные пучки света, освещающие  чейки управл емого транс паранта 8, который осуществл ет тран парантно-временную модул цию световы пучков в соответствии с кодом, предназначенным дл  записи информации, или в соответствии с признаком опроса при ассоциативном поиске информации . Отображающий объектив 9 направл ет промодулированные лучи света на вход второго управл емого поликубиче кого- мультипликатора 10 изображени . С первого выхода куба 10-1 мультипли катора ID луч через управл емый свет делительный блок 10-9 вводитс  в кан считывани  информации, в котором расположены корректирующий объектив 11 и перва  матрица фотоприемников 12, и канал ассоциативного поиска страницы информации, в котором расположены формирующа  оптическа  система 13-14, отображающий элемент 15 и втоа  матрица 16 фотоприемников. Со второго выхода куба 10-1 промодулированные пучки света ввод тс  в канги хранени  информации, в котором расположены оптический вентиль 17 и управл емый мультипликатор 10 изображени , на каждом оптическом выходе которого расположена согласующа  оптическа  система 18, состо ща  из объективов 19 и 20, на выходе которой установлен третий управл емый поликубический мультипликатор 21 изображени . В каждом оптическом выходе мультипликатора 21 изображени  установлена фокусирующа  оптическа  система 22-23 и реверсивный носитель информации 24, например, на основе фотоэлектрических кристаллов (например силиката висмута),на которых хранитс  информаци  в виде отдельных страниц микрокадров; например, в парафазном коде. Третий управл емый поликубический мультипликатор 21 изображени  совместно с фокусирующей оптикой 22-23 и носител ми информации 24 образуют блок хранени  информации. Управл емые поликубические мультипликаторы 4, 10, 21 изображени  состо т из светоделительных пол ризационных кубов (5, 10, 21), пропускающих или отражающих световые пучки в зависимости от ориентации плоскости пол ризации, переключателей пол ризации света (4, 25,26), которые например, при подаче напр жени  поворачивают плоскость пол ризации проход щих пучков на 90 , что обеспечивает оптическое обращение и ассоциативный поиск на множество носителей информации (по многим каналам). Блок управлени  27 обеспечивает работу устройства в ассоциативном и адресном режимах обработки инЛормации . При адресной обработке информации устройство работает следующим образом: 1. В режиме записи работает излучатель 1 на длине волны Ягап . По команде устройства управлени  27 световой пучок блоком адресации устанавливаетс  в положение, соответствующее адресу микрокадра, в который должна записыватьс  информаци . На переключатели пол ризации 4 (заштрихованы на фиг.1), .поликубический мультипликатор 5 подаетс  код канала, по которому будет работать блок адресации 2. Световой пучок, выход щий из блока адресации 2, формируетс  телескопической системой 3 и поликубическим мультипликатором 5 направл етс  на расщепительную систему соответствующего канала. По существу поликубический мультипликатор 5 осуществл ет переключение адресной системы с Фдного устройства на другое. Эта система может быть построена на одних светоделительных кубах 5 или работать в таком режиме (например, на электрооптические переключатели пол ризации 4 подаютс  четвертьволновые напр жени ), что адресна  система будет работать параллельно по всем каналам. На управл емом транспаранте 8 отображаетс  код записываемой информации, поступающий по команде с блока управлени  27 из любого внешнего источника информации (например, ЗУ любого типа, процессора и т.д.) .

Расщепитель б луча расщепл ет световой луч на множество световых пучков , которые с помощью коллимирующег объекта 7 освещают все  чейки управл емого транспаранта 8 и модулируютс  им, а затем отображающим объективом 9 и светоделительным кубом 10через оптический вентиль 17 направл етс  на вход полукубического мультпликатора изображени  10. По команде с блока управлени  27 на переключатели пол ризации 25 (заштрихованы на фиг. 1) подаетс  код адреса канала, по которому должно работать устройство . Согласно этому коду пучок света направл етс  на соответствующую оптическую систегду 18.

Поликубический мультипликатор 10 совместно с согласующими оптическими системами 18 образует мультиплицирующую поликубическую систему (мпС). В устройстве может быть несколько МПС. Пройд  МПС, пучок света поступает на вход поликубического мультипликатора 21, который вместе с фокусирующими оптическими системами 22-23 и носител ми информации 24, установленными на ее выходах, образует информационную поликубическую систему (мое). Согласующие оптические системы 18 перенос т изображение фокальной плоскости обьектива 9 в плоскость расположени  фокусирующих систем 22-23 ИПС.

Оптическа  система, состо ща  из объективов 9, 19-20, 22-23, освещает участок светочувствительного носител  информации 24, соответствующий адресу, заданному адресной системой . Поскольку пучок света промодулирован yпpaвл e tым транспарантом 8, то в плоскости носител  информации 24 проецируетс  уменьшенное изображение кода, отображенного на транспаранте 8. На носитель информации 24 по команде с устройства управлени  27, например, подаетс  напр жение . По завершении записи микрокадра напр жение с носител  информации 26 снимаетс .

2.В режиме считывани  информации излучатель 1 работает на длине волны . Блок управлени  27 переводит все рабочие  чейки управл емого транспаранта 8 в режим пропускани  света. По команде блока управлени  27 пучок света адресной системой (2) устанавливаетс  в положение , соответствующее адресу считываемого микрокадра на носителе информации . На переключатели пол риза0 ции 5, МПС и ИПС подаетс  код адреса носител  информации, к которому производитс  обращение. Освещение , микрокадра выбранного носител  осуществл етс  той же оптической систе5 мой, что и при его записи.

Изображение микрокадра, отраженное от носител , увеличиваетс  оптической системой 22-23. и объективом 20 и по тому же каналу поликубичес0 ких мультипликаторов 21, 10, с помощью оптической системы направл - . етс  на светоделительный блок 10-9.

При подаче на переключатель пол ризации 25 напр жени  блок 10-9 направл ет изображение в канеш считы5 вани  напр жени , в котором оно корректирующим объективом 11 совмещаетс  с матрицей фотоприемников 12 и по команде с блока управлени  27 считываетс  ею.

0

3.В режиме стирани  информации излучатель 1 работает на длине волны стир При необходимости стирани  какой-либо страницы информации по команде с блока управлени  27 все

5 рабочие  чейки управл емого транспаранта 8 перевод тс  в режим пропускани  света. По команде с блока управлени  27 выбираетс  канал поликубических мультипликаторов, соответст0 вующий адресу на носителе, в котором должна стиратьс  информаци . Оптическа  система работает так же,

как и в режиме записи информации,

а на носитель информации 24 подаетс 

сигнал, разрешающий стирание.

5

При стирании слова (блока слов) блок управлени  27 переводит в режим пропускани  только те  чейки управл емого транспаранта 8, информаци  в которых должна стиратьс  и

0 перезаписыватьс , остальные  чейки маскируютс .

При ассоциативной обработке информации устройство работает следующим образом.

5

1. В режиме ассоциативного поиска страница информации излучатель 1 работает на длине волны Ярщ, . При этом блок управлени  27 высвечивает весь адресный растр световых пучков блока 2 адресации (например, на все  чейки

0 электрооптической отклон юцей систеглл подаютс  четвертьволновые напр жени ) В  чейках управл емого транспаранта 8, предназначенных дл  ассоциативных признаков страницы, устЕЮйство управ5

лени  27 отображает обратный код признака опроса, остальные  чейки маскируютс . По командам с блока управлени  27 производитс  последовательное переключение каналов полику ,бических мультипликаторов и последо (Вательное обраь-дение ко всем носител  информации. Поскольку высвечиваютс  все положени  блока адресации 2, то код признака опроса проецируетс  на все ассоциативные признаки всех микрокадров каждого носител . Производитс  оптическое умножение изображени  признака опроса на все ассоциативные признаки страниц информации выбранного носител .

Изображение растра точечных источников , сформированное в передней фокальной плоскости оптической системы 22-23 выбранного носител , по сооветствующему каналу информационной поликубической системы направл етс  с помощью оптического вентил  17, светоделительного куба 10-1 и светоделительного блока 10-9 в канал ассоциативного поиска страницы. В этом канале объективами 13 и 14, отражающим элементом 15 (например, призмой или зеркалом) изображение растра проецируетс  на матрицу 16 фотоприемников .

Если один из ассоциативных признаков совпал с признаком опроса, то суммарный сигнал, полученный с соответствующего фотоприемника (группы фотоприемников) матрицы 16, будет равен нулю. Адрес этого фотоприемника (группы фотоприемников) в матрице 16 соответствует адресу микрокадра на носителе, адрес носител  определ етс  кодом адреса, подаваемым на переключатели пол ризации поликубических систем. Устройство переводитс  в режим адресного считывани  по найденому адресу и работает описакным выше способом.

-Стирание информации в устройстве может производитьс  либо по адресу (при этом устройство работает в адресном режиме описанном выше) либо по признаку (при этом страницы,подлежаща  стиранию отыскиваетс  при работе устройства в ассоциативном режиме поиска описанном выше). После этого стирание страницы производис  по команде с блока управлени  27 обычным способом при котором все  чейки управл емого транспаранта 8 перевод тс  в режим пропускани .

Устройство по такой схеме содержит большое число поликубических систем, поэтому обща  емкость ЗУ может достигать величины Ю т 10 дв. знаков.

В общем случае поликубические мультипликаторы устройства имеют пространственную структуру.

Использование предлагаемого устроства в вычислительной технике позволит осуществить ассоциативный поиск информации по массиву 10 . знаков и в несколько раз увеличить быстродействие и емкость ЗУ. Создание электронного аналога пам ти тако емкости не представл етс  возможным ,из-за сложности и технических трудностей .

Применение данного устройства в вычислительных системах позволит эффективно управл ть поиском информации в оперативных ЗУ, осуществл ть динамическое распределение пам ти аппаратурными средствами ,реализовать ассоциативную виртуальную пам ть и ускорить обмен информации между различными уровн ми пам ти машин, осуществить аппаратную реализацию трансл тора и части операционной системы и др.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Оптическое запоминающее устройство с перезаписью информации, содержащее оптически св занные источник излучени , блок адресации луча, телескопическую оптическую систему, первый управл емый поликубический мультипликатор изображени , в каждом оптическом выходе которого размещен расщепитель луча, носители информации, блок управлени , выходы которого подключены к источнику излучени , блоку адресации луча, первому управл емому поликубическому мультипликатору изображени  и носител  информации, отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  за счет обеспечени  возможности работы устройства в ассоциативном режиме обработки информации и увеличени  информационной емкости устройства, в него введены установленные на каждом оптическом выходе первого управл емого поликубического мультипликатора изображени  оптически св занные коллимирующий объектив, управл е1иый транспарант , отображающий объектив, управл емый светоделительный блок, в первом оптическом выходе которого устанолены рптически св занные корректирующий объектив и перва  матрица фотоприемников , во втором-оптическом выходе которого размещены оптически св занные формирующа  оптическа  система, отражающий элемент и втора  матрица фотоприемников, в третьем оптическом выходе установлены оптически св занные невзаимный оптический вентиль, второй управл емый поликубический мультипликатор изображени , в каждом оптическом выходе которого размещен согласующа  оптическа  система, состо ща  из первого и второго объективов, и третий управл емый поликубический мультипликатор