Оптоэлектронный сумматор

Оптоэлектронный сумматор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<,742936

Ф

/ (61) Дополнительное к.авт. свил-ву (22) ЗаЯвлено 24.10.78 (21) 2677 190/18-24 (5()М. Кл.

G 06 F 7/56 с присоединением заявки J%

Государстоонных комнтет (23) Приоритет

N0 16H3N нзобРеMHMH н оторытнй

Опубликовано 25.06.80. в оллетекь 23

Дата опубликования описания 27.06.80 (53) УДK 681. . 335(088.8) B. П. Кожемяко, A. В. Грабчак, H. А. Квитка, Т. В. Головань и Т. Г. Демянчук (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Винницкий политехнический институт (54) ОГ1ТОЭЛГ.КТРОННЫЙ СУММАТОР

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении оптоэлектронных арифметических устройств, работающих в произвольной системе счисления.

Известен оптоэлектронный сумматор, работаюший в произвольной системе счисления и содержащий две ортогональные группы шин, соединенные с соответствуюшими axooaMr, и пленочные фотопроводники, установленные в каждом узле двух10 координатной сетки (11.

Однако использование в качестве излучателей электролюминесцентных и жидкокристальных слоев не позволяет дос15 тигнуть высокого быстродействия.

Кроме того, каждый разряд сумматора содержит большое количество выводов (для основания системы счисления

11=10 количество выводов 1.0+10=20), что снижает надежность.

Известен оптоэлектронный сумматор, .одержаший каскадно соединенные разрядные ячейки на фотоэлементах, оптически

2 связанные с регистром слагаемых и позволяющий индицировать результат вычислений (21.

Этот сумматор выполняет операцию сложения чисел и индикацию результата в двоичном коде, что весьма неудобно для оператора.

Известен также оптоэлектронный сумматор, содержащий блок ввода, светоизлучатели, модуляторы, фотоприемники, формирователи импульса переноса, элементы задержки и оптоэлектронные модули, которые своими первыми входами оптически связаны через светоизлучатели с блоком ввода, вторые входы подключены к выходам модуляторов, а оптические выходы оптоэлектронных модулей через фотоприемники, формирователи импульса переноса и элементы задержки связаны со светоизлучателями старших разрядов (3).

Недостатком известного оптоэлектронного сумматора является то, что время выполнения операции сложения из-за наличия задержки сигнала единиц переноса в каждом разряде зависит от числа разрядов слагаемых в случае появления сквозного переноса единиц переполнения, Наиболее близким техническим реше5 цием к изобретению является оптоэлектронный сумматор, содержащий блок ввода слагаемых, выходы которого подключены к соответствующим входам разрядных ячеек сумматора, каждая из которых 10 содержит светоизлучатель, модулятор, формирователь сигнала переноса и оптоэлектронный квантуюший модуль, первый оптический вход которого связан с первым вь ходом светоизлучателя, второй выход которого связан с первым входом модулятора, выход которого подключен к электрическому входу оптоэлектронного квантующего модуля, разрядные выходы которого образуют результат суммирования.

Целью изобретения является упрощение и повышение быстродействия оптоэлектронного сумматора.

Лостигается это тем, что в оптоэлек25 тронном сумматоре, содер жаще м блок ввода слагаемых, выходы которого подключены к электрическим входам разрядных ячеек сумматора, каждая из которых содержит светоизлучатель, модулятор, формирователь сигнала переноса и оптоэлектронный квантующий модуль, первый оптический вход которого связан с первым выходом светоизлучателя, второй выход которого связан с первым вхо35 дом модулятора, выход которого подключен к электрическому входу оптоэлектронного квантующего модуля, в каждой его разрядной ячейке, выход оптоэлектронного квантующего модуля связан с пер40 вым оптическим входом формирователя сигнала переноса, электрический вход которого соединен с выходом модулятора, второй оптический вход формирователя сигчала переноса является первым оп45 тическим входом разрядной ячейки, а оптический выход — первым оптическим выходом разрядной ячейки, вторые оптические входы модулятора и оптоэлектронного квантуюшего модуля связаны с

50 вторым оптическим входом разрядной ячейки, вход светоизлучателя является электрическим входомданнойразрядной ячейки, а третий выход светоизлучателя — вторым оптическим выходом разрядной ячейки, 55 причем первый оптические вход и выход разрядной ячейки младшего разряда соответственно связаны с вторым опти-! ческим выходом и вторым оптическим входом разрядной ячейки старшего разряда; кроме того, в оптоэлектронном сумматоре оптоэлектронный квантуюший модуль содержит оптически последовагельно связанные регенеративные оптроны и узел установки нуля, оптический вход кот рой связан с оптическим выходом

pегенератчвного оптрона старшего разряда, электрический вход соединен с первым электрическим входом каждого регенеративного оптрона и подключен к электрическому входу оптоэлектронного квантующего модуля, а электрический выход схемы установки нуля подключен к вторым электрическим входам всех регенеративных оптронов разрядной линейки, причем оптический вход регенеративного оптрона младшего разряда является первым и вторым оптическими входами оптоэлектронного квантующего модуля, оптические выходы регенеративных оптронов являются разрядными выходами оптоэлектронного квантуюшего модуля, а оптический выход регенеративного оптрона старшего разряда — оптическим выходом оптоэлектронного квантуюшего модуля; регенеративный оптрон в оптоэлектронном сумматоре вып олнен в ви де ус ил ител я постоянного тока с резистором в цепи обратной связи, вход которого через последовательно — встречно включенные диод и первый фотодиод соединен с первым электрическим входом оптрона, второй электрический вход которого через второй фотодиод, включенный в прямом направлении, соединен с входом усилителя постоянного тока, выход которого через последовательно соединенные нагрузочный резистор и светодиод, включенный B прямом направлении, подключен к шине нулевого потенциала, причем оптический вход первого фотодиода является оптическим входом регенеративного оптрона, второй фотодиод оптически связан со свегодиодом, выход которого является оптическим выходом регенеративного оп- . гр она.

На фиг. 1 представлена функциональ-. ная схема сумматора; на фиг. ? принципиальная схема оптоэлектронного квантуюшего модуля.

Оптоэлектронный сумматор содержит (см. фиг. 1) оптоэлектронные квантуюшие модули 1, которые входами 2 оптически связаны через светоизлучатели 3 с блоком ввода слагаемых 4. Электрические входы 5 оптоэлектронных модулей

,3 подключены к выходам 6 модуляторов

5 74293 . 7, входы 8 которых оптически связаны а с выходами 9 светоизлучателей 3. Входьь

10 блоков 11 формирования сигнала переноса оптически связаны с оптическими выходами 12 оптоэлектронных модулей 1, входы 13 оптически связаны с выходами

14 светоизлучателей 3 соответствующих старших разрядов, а BxoAbI 15 подключены к выходам 6 модуляторов 7. Выходы 16 блоков 11 формирования сигнала переноса оптически связаны с входами

2 оптоэлектронных модулей 1 и входами

8 светоизлучателей 7 соответствующих старших разрядов оптоэлектронного сумматора.

На фиг. 2 указаны регенеративные оптроны младшего 17 и старшего разрядов 1 8, схема установки нуля 1 9, первые 20 и вторые 21 электрические входы регенеративных оптронов 17 и 18, 20 электрический выход 22 схемы установки нуля 19; каждый регенеративный оптрон

17 и 18 выполнен в виде усилителя 23 постоянного тока с резистором 24 в цепи обратной связи, диод 25, первый фото- 5 диод 26, второй фотопиоп 27, нагрузочный резистор 28 и светодиод 29.

Оптроэлектронный сумматор работает следующим образом, Работу сумматора целесообразно рассмотреть, используя пример сложения десятичных чисел A=358 и В=543.

При подаче первого слагаемого А сигналы, снимаемые параллельно с блока ввода 4, возбуждают светоизлучатели 35

3 на время, соответствующее значности кажпой цифры слагаемого A. Выходные световые потоки светоизлучателей 3 воздействуют одновременно на соответствующие входы 2 многофункциональных оптоэлектронных модулей 1, входы 8 модуляторов 7 и входы 13 блоков 11 формирования сигнала переноса. Под воздействием светового потока модуляторы 7 повышают напряжение на выходах 6 до напряжения возбуждения многофункциональных оптоэлектронных модулей 1 и блоков 11 формирования сигнала переноса. Количество возбужденных свето вых выходов многофункционального оптоэлектронного модуля 1 каждого разряда соответствует времени нахождения в возбужденном состоянии соответствующего светоизлучателя 3. После прекращения подачи цифр слагаемого А светоизлу55 чатели 3 "гаснут, что приводит к исчезновению соответствующих световых потоков, поэтому напряжение на выходе 6 мо6 6 пулятора 7 устанавливается на уровне напряжения фиксации, при котором записанная информация может храниться в оптоэлектронных модулях 1 в виде

ll1110000

Время записи числа А, определяемое наибольшей цифрой 8, равно 8t

B момент окончания записи слагаемого

А возможно начало поступления чисел слагаемого В и одновременно суммирование их с записанными числами слагаемого А. При этом аналогично возбуждаются остальные, невозбужпенные выходы квантующего мопуля 1, В результате переполнения первого разряда соответствующий модуль 1 выдает оптический импульс на выход 12, который поступает на вход 10 соответствующего блока

11 формирования сигнала переноса для хранения. Одновременно за время, равное длительности оптического импульса, модуль 1, me возникло переполнение, самообнуляется. В э1от момент времени информация в сумматоре представится

000 000 000

+ 1 переполнения

111 111 100

111 110 000

Этот момент зафиксирован через 2С после начала подачи слагаемого В.

Самообнуление за время Г модуля 1, гпе возникла епиница переполнения не препятствует записи в него остатка цифры второго слагаемого В, так как возникшая единица переполнения хранится в блоке 11 формирования сигнала переноса до окончания процесса сложения в соседнем (для приведенного случая) втором разряде сумматора. Единица переноса: хранится в блоке 11 формирования сит нала переноса потому, что при сложении в старшем разряде световой поток с выхода 14 его светоизлучателя 3 воздействует на вход 13 блока 11 формирования сигнала переноса и запрещает прохожде ние импульса переноса на выход 16. В момент окончания суммирования во втором разряде информация в сумматоре будет представлена

100 000 000 + 1 переполнения

ill 111 111

111 111 100

Этот момент возникает через 2 (;.

Если процесс суммирования в старшем (втором) разряде завершился, то исчезает оптический сигнал на входе 15 и на

742936 неративный оптрон выполнен в виде усилителя постоянного тока с резистором в цепи обратной связи, вход которого через последовательновстречновключенные диод и первый фотодиод соединен с первым электрическим входом оптрона, второй электрический вход которого через второй фотодиод, включенный в пря мом направлении, соединен с входом усилителя постоянного тока, выход которого !О через последовательно соединенные нагрузочный резистор и светодиод, включенный в прямом направлении, подключен к шине нулевого потенциала, причем оптический вход первого фотодиода является оптическим входом регенеративного оптрона, второй фотодиод оптически связан со светодиодом, выход которого является оптическим выходом регенеративного оптрона

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No. 473182, кл. G 06 F 7/56, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

M. 556438, кл, 9 06 F 7/56, 1977.

3. Майоров С. А„Кожемяко В. П., Меськин И. В., Натрошвили О. Г.

Узлы вычислительной техники на новых базисных оптоэлектронных модулях.—

Сб. Вычислительная техника", - Пенза, вып. 6, 1976, с. 87-89.

Составитель Ю. Козлов

Редактор Е. Гончар Техреа Н. Ковалева Корректор E. Лапп

Заказ 3466/42 Тираж 75 1 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий

ll3O35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4