Оптическое запоминающее устройство с перезаписью информации

Оптическое запоминающее устройство с перезаписью информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советския

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

< >713347 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 1605.78 (21) 2617214/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 30.1180. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 301180 (51)М. Кл.

С 11 С 13/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 327..66(088.8) (72) Авторы изобретения

В.Б.Федоров, A.A.Båðáoâåöêèé, A.Ï.Ãðàììàòèí, В.Н.Мицай, В.Г.Митяков, B.B.Öíåòêoâ и И.А.шилов (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

С ПЕРЕЗАПИСЬЮ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах оперативной обработки больших массивов информации. 5

Известны ассоциативные оптические запоминающие устройства (1), содержащие источник излучения, адресный блок, носитель информации, матрицы фотоприемников и точечные источники, 10 освещающие всю или значительную площадь регистрирующей среды, используемые при записи и считывании как полезной информации, так и ассоциативных признаков и признаков опроса. 15

Основным недостатком этих устройств, затрудняющих их практическую реализацию, является необходимость освещения как при записи, так и при считывании больших площадей регистрирую- 20 щей среды.

Известно оптическое оперативное запоминающее устройство с поликубической структурой (2), содержащее источник излучения, блок адресации луча, формирующую оптическую систему, расщепитель луча, поликубический мультипликатор изображения, носители информации, фотоприемные матрицы и блок управления. 30

Недостатками данного устройства являются воэможность только адресного режима обработки информации и невысокая информационная емкость памяти, ограниченная величиной

А 6,5 107 единичных знаков.

Цель изобретения — обеспечение возможности работы устройства не только в адресном, но и в ассоциативном режимах обработки информации и увеличение информационной емкости устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известную схему устройства, содержащую оптически связанные источник излучения, систему адресации луча телескопическую оптическую систему, первый управляемый поликубический мультипликатор иэображения, в каждом оптическом выходе которого размещен расщепитель луча, носители информации и блок управления, введены размещенные на каждом оптическом выходе первого управляемого поликубического мультипликатора первый коллимирующий объектив, управляемый транспарант, объектив,, управляемый светоделитель отображающий блок, создающий на выходе три оптических канала: считывания информации, ассоциативного поиска стра713347 ницы информации и канал хранения информации ° В канале считывания информации установлены корректирующий объектив и первая матрица фотоприемников, в канале ассоциативного поиска страницы информации размещены формирующая оптическая система, отражающий элемент и вторая матрица фотоприемников.

В канале хранения информации установлен оптический вентиль, второй управляемый поликубический мультипликатор иэображения, в каждом опти- 1О ческом выходе которого установлена согласующая оптическая система,, состоящая из первого и второго объективов, и третий управляемый поликубический мультипликатор изображения, $$ в каждом оптическом выходе которого установлена фокусирующая оптическая система с носителем информации.

На чертеже приведена оптическая схема устройства. В состав ассоциа- 2О тивно-адресного оптического запоминающего устройства входят: излучатель 1, блок 2 адресации луча, дающие на выходе световые пучки на длинах волн Й реп,, считывания 8.сг стирания il и обеспечивающие как произвольно заданную адресацию световых пучков при записи, считывании и стирании информации, так и одновременное высвечивание всего адресного растра световых пучков при ассоциативной обработке информации. Излучателями света могут быть, например, лазеры, излучающие диоды, инжекционные лазеры и т.д., а в качестве систем адресации луча могут использоваться, например электрооптические отклоняющие устройства, матрицы излучательных диодов или лазеров, сканлаэер и т.д.

Телескопическая оптическая система 3 формирует коллимированный опти- 40 ческий пучок, поступающий на вход первого управляемого поликубическо о мультипликатора изображения 4,1-5,6.

На каждом оптическом выходе первого мультипликатора изображения установ- 45 лен расщепитель луча 6, например, голографический, осуществляющий расщепление лазерного луча на множество лучей, число которых равно числу рабочих ячеек управляемого транспоранта. Коллимирующий объектив 7 формирует коллимированные пучки света, освещающие ячейки управляемого транспаранта 8, который осуществляет транспарантно-временную модуляцию световых пучков в соответствии с кодом, предназначенным для записи информации, или в соответствии с признаком опроса при ассоциативном поиске информации. Отображающий объектив 9 направляет промодулированные лучи света на 60 вход второго управляемого поликубического мультипликатора 10 изображения.

С первого выхода куба 10-1 мультипликатора 10 луч через управляемый светоделительный блок 10-9 вводится в канал65 считывания информации, в котором расположены корректирующий объектив 11 и первая матрица фотоприемников 12, и канал ассоциативного поиска страницы информации, в котором расположены формирующая оптическая система

13-14, отображающий элемент 15 и вторая матрица 16 фотоприемников.

Со второго выхода куба 10-1 промодулированные пучки света вводятся в канал хранения информации, в котором расположены оптический вентиль 17 и управляемый мультипликатор 10 изображения, на каждом оптическом выходе которого расположена согласующая оптическая система 18, состоящая из объективов 19 и 20, на выходе которой установлен третий управляемый поликубический мультипликатор 21 изображения.

В каждом оптическом выходе мультипликатора 21 иэображения установлена фокусирующая оптическая система 22-23 и реверсивный носитель информации 24, например, на основе фотоэлектрических кристаллов (например силиката висмута),на которых хранится информация в виде отдельных страниц микрокадров, например, в парафаэном коде.

Третий управляемый поликубический мультипликатор 21 иэображения совместно с фокусирующей оптикой 22-23 и носителями информации 24 образуют блок хранения информации.

Управляемые поликубические мультипликаторы 4, 10, 21 изображения состоят иэ светоделительных поляризационных кубов (5, 10, 21), пропускающих или отражающих световые пучки в зависимости от ориентации плоскости поляризации, переключателей поляризации света (4, 25,26), которые например, при подаче напряжения поворачивают плоскость поляризации проходящих пучков на 90, что обеспечио вает оптическое обращение и ассоциативный поиск на множество носителей информации (по многим каналам) .

Блок управления 27 обеспечивает работу устройства в ассоциативном и адресном режимах обработки информации.

При адресной обработке информации устройство работает следующим образом:

1. В режиме записи работает излучатель 1 на длине волны A эдп . 1lo команде устронства управления 27 световой пучок блоком адресации устанавливается в положение, соответст— вующее адресу микрокадра, в который должна записываться информация. На переключатели поляризации 4 (заштрихованы на фиг.1), .поликубический мультипликатор 5 подается код канала, по которому будет работать блок адресации 2. Световой пучок, выходящий иэ блока адресации 2, формируется телескопическои системой 3 и поликубическнм мультипликатором 5 направ713347 ляется на расщепительную систему соответствующего канала. По существу поликубический мультипликатор 5 осуществ1 яет переключение адресной системы с диого устройства на другое. Эта система может быть построена на одних светоделительных кубах 5 или работать в таком режиме (например, на электрооптические переключатели поляризации

4 подаются четвертьволновые напряжения),что адресная система будет работать параллельно по всем каналам.

На управляемом транспаранте 8 отображается код записываемой информации, поступающий по команде с блока управления 27 из любого внешнего источника информации (например, ЗУ любого типа, процессора и т.д.).

Расщепитель 6 луча расщепляет световой луч на множество световых пуч- . ков, которые с помощью коллимирующего объекта 7 освещают все ячейки управляемого транспаранта 8 и модулируются им, а затем отображающим объективом 9 и светоделителькым кубом 10-1 через оптический вентиль 17 направляется на вход полукубического мультипликатора изображения 10. По команде с блока управления 27 на переключатели поляризации 25 (заштрихованы на фиг. 1) подается код адреса канала, по которому должно работать устройство. Согласно этому коду пучок света направляется на соответствувщую оптическую систему 18.

Поликубический мультипликатор 10 совместно с согласующими оптическими системами 18 образует мультиплицирующую поликубическув систему (МПС).

В устройстве может быть несколько

МПС. Пройдя МПС, пучок света поступает на вход поликубического мультипликатора 21, который вместе с фокусирувщими оптическими системами

22-23 и носителями информации 24, установленными на ее выходах, образует информационнув поликубическув систему (МПС). Согласующие оптические системы 18 переносят изображение фокальной плоскости объектива 9 в плоскость расположения фокусирующих систем 22-23 ИПС.

Оптическая система, состоящая из объективов 9, 19-20, 22-23, освещает участок светочувствительного носителя информации 24, соответствующий адресу, заданному адресной системой. Поскольку пучок света промодулирован управляемьм транспарантом

8, то в плоскости носителя информации 24 проецируется уменьшенное изображение кода, отображенного на транспаранте 8. На носитель информации 24 по команде с устройства управления 27, например, подается напряжение. По завершении записи микрокадра напряжение с носителя информа,ции 26 снимается.

2. B режиме считывания информации излучатель 1 работает на длине волны R. „„ . Блок управления 27 переводит все рабочие ячейки управляемого транспаранта 8 в режим пропус .кания света. По команде блока управления 27 пучок света адресной системой (2) устанавливается в положение, соответствующее адресу считываемого микрокадра на носителе информации. На переключатели поляризации 5, МПС и ИПС подается код адреса носителя информации, к которому производится обращение. Освещение микрокадра выбранного носителя осуществляется той же оптической системой, что и при его записи.

Изображение микрокадра, отраженное от носителя, увеличивается оптической системой 22-23- и объективом

20 и по тому же каналу поликубичесЩ ких мультипликаторов 21, 10, с помощью оптической системы направля- . ется на светоделительный блок 10-9.

При подаче на переключатель поляризации 25 напряжения блок 10-9 направляет изображение в канал считывания напряжения, в котором оно корректирующим объективом 11 совмещается с матрицей фотоприемников 12 и по команде с блока управления 27 считывается ею.

3. В режиме стирания информации излучатель 1 работает на длине волны

3с р . При необходимости стирания какой-либо страницы информации по команде с блока управления 27 все рабочие ячейки управляемого транспаранта 8 переводятся в режим пропускания света. По команде с блока управления 27 выбирается канал поликубических мультипликаторов, соответст40 вующий адресу на носителе, в котором должна стираться информация. Оптическая система работает так же, как и в режиме записи информации, а на носитель информации 24 подается

4 сигнал, разрешающий стирание °

При стирании слова (блока слов) блок управления 27 переводит в режим пропускания только те ячейки управляемого транспаранта 8, информация в которых должна стираться и перезаписываться, остальные ячейки маскируются.

При ассоциативной обработке информации устройство работает следующим образом.

1. В режиме ассоциативного поиска страница информации излучатель 1 работает на длине волны A< . При этом блок управления 27 высвечйвает весь адресный растр световых пучков блока

60 2 адресации (например, на все ячейки электрооптической отклоняющей системная подаются четвертьволновые напряжения).

В ячейках управляемого транспаранта

8, предназначенных для ассоциативных признаков страницы, устройство управ713347 ления 27 отображает обратный код признака опроса, остальные ячейки маскируются. По командам с блока управления 27 производится последовательное переключение каналов полику,бических мультипликаторов и последовательное обращение ко всем носителям информации. Поскольку высвечиваются нсе положения блока адресации 2, то код признака опроса проецируется на все ассоциативные признаки всех микрокадров каждого носителя. Производится оптическое умножение иэображения признака опроса на все ассоциативные признаки страниц информации выбранного носителя.

Изображение растра точечных источников, сформированное в передней фокальной плоскости оптической системы 22-23 выбранного носителя, по соответствующему каналу информационной ноликубической системы направляется 20 с помощью оптического вентиля 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 проецируется 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 ранен нулю. Адрес этого фотоприемника (группы фотоприемников) в матрице

16 соответствует адресу микрокадра на носителе, адрес носителя определяется кодом адреса, подаваемым на переключатели поляризации поликубических систем. Устройство переводит- 40 ся в режим адресного считывания по найденому адресу и работает описа — ным выше способом. .Стирание информации и устроистве может производиться либо по адресу 45 (при этом устройство работает н адресноМ режиме описанном выше) либо по признаку (при этом страницы,подлежащая стиранию отыскивается при работе устройства в ассоциативном режиме поиска описанном выше). После этого стирание страницы производится по команде с блока управления 27 обычным способом при котором все ячейки управляемого транспаранта 8 переводятся в режим пропускания.

Устройство по такой схеме содержит большое число поликубических систем, поэтому общая емкость ЗУ может достигать величины 10 Π†: 10 дв.

Я знаков. 60

В общем случае поликубические мультипликаторы устройства имеют пространственную структуру.

Использование предлагаемого устройства в вычислительной технике позво- 65 лит осуществить ассоциатинный поиск информации по массиву 10 " †: 10 дв. знаков и в несколько раз увеличить быстродействие и емкость ЗУ. Создание электронного аналога памяти такой емкости не представляется возможным ,иэ-эа сложности и технических труд1ностей.

Применение данного устройства в вычислительных системах позволит эффективно управлять поиском информации в оперативных Зу, осущестнлять динамическое распределение памяти аппаратурными средствамй, реализовать ассоциативную виртуальную память и ускорить обмен информации между различными уровнями памяти машин, осуществить аппаратную реализацию транслятора и части операционной системы и др.

Формула изобретения

Оптическое запоминающее устройство с перезаписью информации, содержащее оптически связанные источник излучения, блок адресации луча, телескопическую оптическую систему, перный управляемый поликубический мультипликатор изображения, в каждом оптическом выходе которого размещен расщепитель луча, носители информации, блок управления, выходы которого подключены к источнику излучения, блоку адресации луча, первому управляемому поликубическому мультипликатору иэображения и носителя информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности работы устройства н ассоциативном режиме обработки информации и увеличения информационной емкости устройства, в него введены установленные на каждом оптическом выходе первого управляемого поликубического мультипликатора иэображения оптически связанные коллимирующий объектив, управляемый транспарант, отображающий объектив, упранляемый светоделительный блок, в первом оптическом выходе которого установлены оптически связанные корректирующий объектив и первая матрица фотоприемников, но втором оптическом выходе которого размещены оптически связанные формирующая оптическая система, отражающий элемент и вторая матрица фотоприемников, в третьем оптическом выходе установлены оптически связанные невзаимный оптический вентиль, второй управляемый поликубический мультипликатор изображения, в каждом оптическом выходе которого размещен согласующая оптическая система, состоящая из первого и второго объективов, и третий управляемый поликубический мультипликатор

713347

9 229/72 дписное

Патент, Проектная, 4 изображения, в каждом оптическом выходе которого установлена фокусируюцая оптическая система, оптически связанная с носителем информации, причем выходы блока управления подключены к управляемому светоделителю, второму и третьему управляемым поликубическим мультипликаторам изображения, а выходы первой и второй матриц фотоприемнихов подключены к входу блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.j ЕЕЕ Trans, 1970, ч.С-19, Р 12, р, 1174-1181.

2. Apptied Optics, 1975, Р 14, 9 11, р. 2667-2613 (прототип).