Оптическое устройство для микропрограммного управления

Оптическое устройство для микропрограммного управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Социалнстнческнк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополннтельное к авт. санд-ву —— (22) Заявлено 141276(21) 2431568/18-24 с присоедммемием заявки М— (23) Прнорнтет—

Опубликовано 050679 Бюллетень N9 21

Дата опубликования описания 090 679

«<>666542 (51)М. Кл.2

G 06 F 9/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681.332:.681.326.3 (088.8) (72) Авторы

МЗОбрЕтЕМИя В. Ф. Рахманов, В. П. Недельчук и C. Jl. Ротарь

Московский ордена Ленина авиационный институт (71) Заявитель им. C. .Орджоникидзе (54) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОПРОГРАММНОГО

УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области вычислительной техники . Принцип действия устройства — аналоговый, так как математические операции выполняются в нем с помощью оптических и электрооптических элементов. Конструкция устройства предназначена для управления в ыполне ни ем микропрограмм операций в вычислительных устройствах параллельной обработки информации, которые принято называть устройствами картинной логики.

Известны оптические управляющие устройства.

Одно иэ известных устройств содержит когерентный источник излучения, модулирующее устройство и голографический элемент для обработки массива двоичных данных, записанных на картинах (1). На входе оптической системы информация кодируется путем модуляции, а на выходе производится вторичная модуляция для связи с устройствами считывания.

Недостатками данного устройства является недостаточность логических функций и невозможность его использования для микропрограммного управления картинными вычислителями.

Другое известное устройство, предназначенное для микропрограммного управления, содержит дешифратор номеров микрокоманд, блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, дешифратор микроопераций, блок операций блок регистров, адресный регистр и регистр признака результата (2).

Недостатками этого известного устройства является недостаточное быстро— действие, обусловленное тем, что операции по микропрограммному управлению осуществляются последовательно и всякий раэ приходится обращаться в запоминающее устройство микрокоманд.

Структура такого устройства не позволяет обрабатывать информацию, записанную в матричной форме.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является оптическое устройство для микропрограммного управления, содержащее дешифратор номеров микрокоманд, блок сравнения, первый вход которого связан с выходом первого строчного транспаранта, последовательно связанные блок памяти микрокоманд, первый матричный транспарант, второй матричный транспарант и матричный элемент ИЛИ, 666542 первый выход которого связан через дешифратор микроопераций с управляющим входом блока операций, второй выход матричного элемента ИЛИ и первый выход блока операций соединены со входами второго строчного транспаранта, выход которого связан со 5 входом элемента ИЛИ (3), Недостатком известного устройства являет ся не во зможнос ть параллельной выборки управляющей информации и низкое быстродействие,так как с уве- 10 личением количества одновременно выбираемых микрокоманд из блока памяти и наличия активных дешифраторов и регистров, повышаются затраты времени на обработку микрокоманд, 15

Целью изобретения является параллельная выборка управляемой информации и повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для микропрограммного управления содержит третий и четвертый строчные транспаранты, источник когерентного света, первый и второй оптические размножители, коммутатор оптических каналов, многовходовой

25 блок размножения строки, элемент транспонирования и дополнительный элемент ИЛИ, выход которого связан со входом первого разряда многовходового блока размножения строки, свя- 30 занного другими входами через дешифратор номеров микрокоманд с выходом четвертого строчного транспаранта, а выходом — через элемент транспонирования со входом второго матричного 35 транспаранта, причем источник когерентного света оптически связан с первым оптическим размножителем, выходы которого связаны;со входами коммутатора оптических каналов, пер- 40 вый выход которого, выход основного элемента ИЛИ и третий выход матричного элемента ИЛИ оптически связаны со входом четвертого строчного транспаранта второй выход — со входом перI

45 вого матричного транспаранта, третий выход коммутатора оптических каналов, первый выход второго оптического размножителя и выход третьего строчного транспаранта связаны со входом первого строчного транспаранта, четвертый выход коммутатора оптических каналов и четвертый выход матричного элемента ИЛИ оптически связаны со входом третьего строчного транспаранта, выход которого и второй выход второго оптического размножителя оптически связаны со входом блока памяти микрокоманд, пятый выход коммутатора оптических каналов связан с сигнальным входом блока операции, второй выход 60 которого связан со вторым оптическим размножителем, связанным третьим выходом со входом дополнительного элемента ИЛИ, а первый и второй управляющие входы коммутатора оптических каналов связаны со соответствующими! выходами блока операциЯ и блока сравнения, связанного вторым входом с четвертым выходом матричного элемен та ИЛИ.

На фиг. 1, представлена принципиальная схема устройства для микропрограммного управления, выполненная согласно данному изобретению, а на фиг. 2-структура микрокоманды.

Устройство содержит дешифратор номеров микрокоманд 1, блок сравнения 2, первый строчный транспарант 3, блок памяти микрокоманд 4, первый матричный транспарат 5, второй матричный транспарант 6, матричный элемент

ИЛИ 7, дешифратор микроопераций 8, блок операций 9, второй строчный транспарант 10, элемент ИЛИ 11, третий строчный транспарат 12, четвертый строчный транспарант 13, источник когерентного света 14, первый опти ческий размножитель 15, второй оптический размножитель 16, коммутатор оптических каналов 17, многовходовой блок размножения строки 18, элемент ! транспонирования 19, дополнительный элемент ИЛИ 20, отражающие з ерк ала

21, полупрозрачные зеркала 22, выходы матричного элемента ИЛИ 7 с первого по четвертый 23«25, 26, выходы

27, 28, 29, 30, 31 и входы 32 и 33 коммутатора оптических каналов 17.

Устройство работает следующим об— разом.

Кодирование команд и микрокоманддвиочное: прозрачный элемент соответствует единице, а непрозрачный — нулю.

В устройстве первый матричный транспарант 5 и второй матричный транспарант 6 имеют Я х К ячеек, где Бколичество разрядов в одной микрокоманде, а К-количество микрокоманд в одном массиве. Разрядность второго строчного транспаранта 10 соответствует разрядности кода логических условий, а разрядность четвертого.строчного транспаранта 13 — увеличенной на единицу разрядности кода номера микрокоманд. Первый строчный транспарант

3 и третий строчный транспарант 12 имеют разрядность кода адреса массива.

Все транспаранты в устройстве пассивны, они работают на пропускание света, и в частности, могут быть выполнены из оптического материала, например фотохромного, обеспечивающего оперативную перезапись информации.

Световые пучки в устройстве сохраняют когерентность по всему пути следования и всегда нормаЛьны к оптическим элементам, Передача световых пучков в устройстве осуществляется непосредственно с помощью зеркал 21 и 22 или волоконных световодов, наличие которых определяется конкретной установкой в пространстве основных

Ьлементов при сохранении связей меж— ду ними °

666542

Матричный элемент ИЛИ 7 и эле.менты ИЛИ 11 и 20 выполнены в виде матричной и строчных цилиндрических линз, фокусирующие свойства которых по осям Х и У различны: для элемента ИЛИ 7 фокусировка происходит только по оси У, а для элементов ИЛИ 11 и

20 только па оси Х.

Коммутатор оптических каналов 17 реализуется, например, на волоконной оптике с групповьм клапанираванием каналов передачи с помощью оптически 1О управляемого (активного) транспаранта.

Многовходовой блок размножения строки 18 реализуется, например, с помощью оптронного усилителя света 15 и призм Волластона, а элемент транспонирования 19 — с помощью волоконного жгута.

Блок сравнения 2 реализуется, например, с помощью последовательно установленных оптического элемента суммирования по модулю два и элемен- та ИЛИ.

Блок памяти микрокоманд 4 представдяет собой голографическую постоянную память, в которой считывание информации ocуществляется при помощи матрицы полупроводниковых инжекционных лазеров.

Дешифратор номеров микрокоманд 1 и дешифратор микроопераций 8 выполнены аналогично в виде оптической системы из последовательно установленных линзы, голографического фильтра интенсивностей, линзы и матричного элемента И. 35

Голографический фильтр интенсив— настей представляет собой транспарант с интерференционной записью Фурьеспектра образца специальной матрицыкартины, на которой два ряда-столбца 40 записаны соответствующие коды. В дешифратаре номеров микрокоманд 1 B первом столбце записаны все возможные коды номеров микрокоманд, а во втором — коды, содержащие единицу 45 только в 1 -ом разряде, где 1-номер соответствующей микрокоманды; в дешифраторе микроопераций 8 в первом столбце записаны все возможные предусмотренные коды микроопераций, а во втором — соответствующие дешифрированные коды. Голографический фильтр интенсивностей позволяет создавать фантомное иэображение картины †образ и осуществлять в нем поиск информации по заданному фрагменту этой картины.

В разработанном устройстве используется микрокоманда со структурой показанной на фиг. 2, в соответствии с которой код микрооперации определяет тип выполняемой микрооперации и управляет блоком операции 9.

Код логических условий определяет разветвление микропрограммы в ходе выполнения команды в зависимости от .режимов работы блока операций 9 или промежуточных результатов вычислений.

При этом каждому разряду кода логических условий ставится в соответствие эдна проверяемое логическое условие.

Код номера микрокаманды определяет выбор следующей микрокаманды из следующего массива микрокоманд, причем его младший разряд имеет два значения: нулевое, если код логических условий состоит из адин нулей, и единичное, если в данном разряде кода логических условий и в соответствующем ему разряде кода ветвления результата вычислений стоят единицы. Код адреса массива определяет адрес следующего массива микрокаманд.

С помощью коммутатора оптических каналов 17 обеспечивается функционирование устройства в нижеследующей последовательности тактов после того, как световой пучок от когерентного ис=очника света 14 разделяется оптическим размножителем 15 на пять световых пучков.

Такт 1, Открыт пятый вьвсод 31 коммутатора оптических каналов 17, остальные выходы — закрыты.

Световой пучок в блоке операции

9 подвергается пространственной модуляции согласно значению кода операции и с соответствующего выхода на.— правляется далее на вход второго раз множителя 16, световой пучек са второго выхода которого посредством бло ка памяти микрокаманд 4 записывает первый массив микрокаманд на первом матричном транспаранте 5.

Световой пучок с третьего выхода оптического размнажителя 16 посредством дополнительного элемента ИЛИ

20, многовхадавога блока размножения строки 18 и элемента транспонирования 19 записывает одни единицы ва все разряды первой строки второго матричного транспаранта Ь, световой пучок, c первого входа оптического размножителя 16 записывает значение кода. операции, соответствующее адресу выбранного массива микрокоманды, на первый строчный транспарант 3.

Такт 2. Открыты талька второй 28 и третий 29 выходы коммутатора оптических каналов 17.

Световой пучок с выхода 28 коммутатора оптических каналов 17 посредством первого матричного транспаранта 5, второго матричного транспаранта 6 и матричного элемента ИЛИ 7 одновременно обеспечивает: формирование на выходе дешифратора микроопераций 8 управляющих сигналов, соответствующих первой микрокоманде, запись на втором строчном транспаранте 10 значения кода, проверяемого логического условия первой микрокаманды, запись на четвертом строчном транспаранте 13 значения кода номера микрокоманды и подачу значения ка да адреса массива на второй вход

666542 блока сравнения 2 и на вход третьего строчного транспаранта 12, где производится ее запись, Одновременно световой пучок с третьего выхода 29 коммутатора оптических каналов 17 осуществляет считывание с первого строчного транспаран- 5 та 3 значения кода адреса предыдущего массива, которы, подается на первый вход блока сравнения 2, с выхода которого сигнал совпадения или несовпадения подается на второй уп,равляющий вход 33 коммутатора опти— ческих каналов 17.

По окончании микрооперации световой пучок с первого выхода блока операций 9, соответствующий коду ветвления, направляется на второй строчный транспарант 10, с выхода которого элементарный пучок (при единичном значении соответствующих разрядов кода логических условий и кода ветвления) направляется элементом ИЛИ .

11 на четвертый строчный транспарант

13, где осуществляет запись единицы в младшем разряде °

Если адрес следующего массива совпадает с адресом предыдущего массива, то происходит переход к нижеуказанному такту 3a,если не совпадает, то — к такту 3б, Такт За. Открыт только первый выход 27 коммутатора оптических кана- 30 лов 17.

Световой пучок посредством четвертого строчного транспаранта 13, на котором записан адрес следующей

1 -ой микрокоманды дешифратора но- 35 меров микрокоманд 1, вырабатывающего на выходе код, содержащий единицу в s -ом разряде, многовходового блока размножения строки 1В и элемента транспонирования 19 произ- 40 водит запись единиц во все разряды т -ой строки второго матричного транспаранта 6. Далееследует пере ход к такту 2.

Такт 3б. Одновременно откРыты первый 27 и четвертый 30 выходы ком. мутатора оптических каналов 17.

Световой пучок с первого выхода

27 коммута ора оптических каналов

17 выполнЯет действиЯ, предусмотрен— иые для такта За. Световой пучок с ,четвертого выхода 30 коммутатора оп— тических каналов 17 считывает с третьего строчного транспаранта 12 эна— чение нового адреса массива, которое далее записывается на первом строчном транспаранте 3 и обеспечивает посредством блока памяти микрокоманд

4 запись нового массива микрокоманп на первом матричном транспаранте 5.

Далее следует переход к такту 2. 60

Функционирование устройства продолжается до получения микрокоманды, которая содержит микрооперацию, прекращающую работу устройства или осуществляющую запрос следующего кода операции, в результате чего на первом управляющем входе 32 коммутатора оптических каналов 17 появляется импульс с сигнального выхода блока операции 9, означающий переход к такту 1.

Быстродействие устройства резко повышается вследствие сокрашения затрат времени на выборку из блока памяти микрокоманд одной микрокоманды, так как пронзводится параллельная выборка целого массива микрокоманд (от 10 и выше микрокоманд), 4 а переход к оптическому диапазону частот уменьшает время реализации о-.äåëüíûõ микроопераций .

Формула изобретения

Оптическое устройство для микропрограммного управления, содержащее дешифратор номеров микрокоманд, блок сравнения, первый вход которого свя— зан с выходом первого строчного транспаранта, последовательно связанные блок памяти микрокоманд, первый матричный транспарант, второй матричный транспарант и матричный эле— мент ИЛИ, первый выход которого связан через дешифратор микроопераций с управляющим входом блока операций, второй выход матричного элемента ИЛИ и первый выход блока операций соединены со входами второго строчного транспаранта, выход которого связан со входом элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью параллельной выборки управляющей информации и повышения быстродействия устройства, оно содержит третий и четвертый строчные транспаранты, источник когерентного света, первый и второй оптические размножители, коммутатор оптических каналов, многовходовой блок размножения строки, элемент транспортирования и дополнительный элемент ИЛИ, выход которого связан со входом первого разряда многовходового блока размножения строки связанного другими входами через дешифратор номеров микрокоманд с выходом четвертого строчного транспаранта, а выходом — через элемент транспонирования со входом втoporo матричного транспаранта, причем источник когерентного света оптически связан с первым оптическим размножителем, выходы которого связаны со входами коммутатора оптических каналов, первый выход которого, выход основного элемента ИЛИ и третий выход матричного элемента ИЛИ оптически связаны со входом четвертого строчного транспаранта, второй выход со входом первого матричного транс— паранта, третий выход коммутатора оптических каналов, первый выход второго оптического размножителя и выход третьего строчного транспаран666542

Код погичес- hо trzznepa кого искобид иикроконанды о айреса èñpè8à о никрооперации

Составитель Ю. Козлов

Редактор Д, Мепуришвили Техред М. Петко Корректор Е. Лукач

3акаэ 3186/39 Тираж 779 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал IIII|I Патент, r. ужгород, ул . Проектная, 4 та связаны со входом первого строчного транспаранта, четвертый выход коммутатора оптических каналов и четвертый выход матричного элемента

ИЛИ оптически связаны со входом третьего строчного транспаранта, выход которого и второй выход второго on- 5 тического размножителя оптически связаны со входом блока памяти микрокоманд, пятый выход коммутатора оптических каналов связан с сигнальным входом блока операций, второй 10 выход которого связан со вторым оптическим размножителем, связанным третьим выходом со входом дополнительного элемента ИЛИ, а первый и !

Ф второй управляющие входы коммутатора оптических каналов связаны с соответствующими выходами блока операций и блока сравнения, связанного вторым входом с четвертым выходом . матричного элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3614192, кл. 350-35, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 456271, кл . G 0 6 F 9/14, 1973.

3. Майоров С. A., Новиков Г. И.

Принципы органиэаций цифровых машин.

Л., 1974, стр, 230,