Способ определения результатов векторно-матричных преобразований в параллельных акустооптических процессорах

51)у С 06 Р 3/00,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВ 1 ОРСНСМУ "ЕНЯМЙЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения(56) Патент США Ю 4592004,кл, С 06 С 9/00, 1984.Сававеп 1 Э 1 ас 1 воп 1., Яеапап С.Ргеапепсчпа 1 Гдр 1 ехей апй рдре 11 пей.Иегагдче. орг 1 са 1 вувго 1 е аггаургосевзогв. - чАрр 1 дес 1 Орг 1 ез",1983, чо 1. 22, У 1, р. 115-124.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВВЕКТОРНО"МАТРИЧНИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙВ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ АКУСТООПТИЧЕСКИХ ПРО"ЦЕССОРАХ(57) Изобретение относится к оптической вычислительной технике с выполнением математических операций с помощью оптических или электрооптических элементов, в частности к оптическим средствам для определения результатов векторно-матричных преобразо" Изобретение относится к оптической вычислительной технике с выполнением математичсских операций с по" мощью оптических или электрооптических элементов, в частности к оптическим средствам для определения результатов векторно-матричных преобра.- зований в реальном масштабе времениИзвестны различные способы определения результатов векторно-матричных преобразований, осуществляемых над 2ваний в реальном масштабе времени. Цель изобретения - повышение скорости определения и увеличение размерности параллельно обрабатываемых массивов знакопеременных чисел. Формирование радиосигналов, соответствующих обрабатываемым знакопеременным числам, осуществляется без разделения чисел обрабатываемых массивов на положительные и отрицательные.Это достигается тем, что при формировании радиосигналов, соответствующих знакопеременным числам обрабатываемых массивов, достигается однозначное соответствие между знакопеременными числами и Формируемыми радиосигналами, в результате чего отпадает необходимость организации независимых каналов вычислений и операции линейной алгебры над знакопеРеменными числами обрабатываемых массивов, включающие в себя элементарные операции умножения и сложения, могут выполняться вне зависимости от знаков обрабатываемых чисел.3 ил. элементами массивов знакопеременных данных в параллельных оптических . процессорах для обработки сигналов в реальном масштабе времени. При этом особенностью операций со знакопеременными данными во .всех типах оптических процессоров является то, что детекторы световых сигналов, т,е. Фотодетекторы, по своей природе являются квадратичными, т,ерегистрируют квадрат модуля. комплексной ампностями балансную модуляцию гармони-.ческих несущих сигналов с одинаковыми частотами и начальными фазами.После этого осуществляют параллель 5 ный ввод сформированных радиосигна-.лов в акустооптический процессор,в котором параллельное оптическойФормирование дискретных сверток импульсных последовательностей производят с последующим суммированиемоптических. сигналов, соответствующихрезультатам получения дискретныхсверток и параллельным гетеродиннымФотодетектированием выходных опти-15 ческих сигналов с получением радиосигналов на удвоенной по отношениюк гармоническим несущим сигналам часто",те, и осуществляют синхронное детектирование полученных сигналов радио 20 сигналами на удвоенной частотегармонических несущих сигналов, азатем, подвергают результат детектирования аналого-цифровому преобразованию и осуществляют над результа 25 том преобразования цифровое взвешивание и суммирование со знакопеременными сигналами, представленными вдополнительном коде.На Фиг,1 представлена функциональЗО ная схема устройства определения результата скалярного произведения векторов со знакопеременными элементамивекторов, представленными знакопеременными числами в дополнительномЗ 5 коде, реализующего предлагаемыйспособ; на Фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования трехуровневых импульсныхпреобразователей; на фиг.3 - времен- .40 ные диаграммы, иллюстрирующие про"цесс перемножения знакопеременных о чисел, представленных трехуровневыми импульсными последовательностямипосредством дискретной свертки этихпоследовательностей.Устройство содержит блок 1генератор гармонического сигнала,соединенный своим выходом с входомблока 2 - делителя частоты гармониу ческого сигнала на коэффициент М и .Формирователя импульсной последовательности с полученной делениемчастотой следования импульсов, сое-диненного своим выходом с входом55 блока 3 - делителя частоты следования импульсов на два, выход которогосоединен с первым тактовым выходомвсего устройства, а также с такто, выми входами блоков 4 и 5 - много 19 17раллельная ЕС-цепь. Поэтому посредством операции синхронного детектирования осуществляют выделение сигналаЕ , для представления которогоИв цифровой Форме используют последующие операции аналого-цифрового преобразования и цифрового взвешивания. и суммирования. То есть при одновременном выполнении операций над знакопеременными числами обрабатываемыхмассивов без организации независимых каналов вычислений для учетазнаков чисел результатом векторноматричных преобразований, выполняемых в акустооптическом процессоре,.являются знакопеременные величины,для регистрации которых используютгетеродинное Фотодегектирование выходных оптических сигналов акустооптического процессора с получениемрадиосигналов на удвоенной по отношению к гармоническим несущим сигналам частоте несущей и осуществляют синхронное детектирование радиосигналов на удвоенной частоте гармонического несущего сигнала с последующим аналого-цифровым преобразованием продетектированных двуполярныханалоговых сигналов и их цифровымвзвешиванием и суммированием с представлением результатов вычисленийв дополнительном коде.Предлагаемый способ определениярезультатов векторно-матричных преобразований в параллельных акустооптических процессорах реализуетсяследующей последовательностью операций,формируют из входных двухуровневых импульсных последовательностейтрехуровневые импульсные последовательности, в процессе полуцения. котрых каждую входную двухуровневуюимпульсную последовательность задерживают на временной интервал, соответствующий периоду следования им"пульсов во входной двухуровневойимпульсной последовательности, вычитают из задержанного сигнала входную импульсную последовательностьи прекращают формирование трехуровневой импульсной последовательностипосле поступления последнего импульса во входной двухуровневой импульсной последовательности и затем впроцессе Формирования радиосигналовввода в акустооптический процессоросуществляют сформированными трех"уровневыми импульсными последователь 35836 2021канальных преобразователей входных двухуровневых импульсных последовательностей, соответствующих числовому представлению знакопеременных элементов перемножаемых векторов в дополнительном коде, в трехуровневыеимпульсные последовательности, при этом числовые входы блоков 4 и 5 являются двумя многоканальными входами всего устройства, а многоканальные выходы соединены соответственно с многоканальными модуляционными входами блоков 6 и 7 - многоканальных амплитудно-Фазовых манипуляторов, у которых. входы для гармонического несущего сигнала соединены с выходами блока 8 - делителя частоты гармонического сигнала на ко эффициент два с образованием гармонического несущего сигнала, вход которого соединен с выходом блока 1 при этом многоканальные выходы блоков 6 и 7 соответственно с многоканальными входами блоков 9 и 10- многоканальных пространственно-временных акустооптических модуляторов света (МПВАОМ), совмещенных один с другим и имеющих встречное направление распространения звука в модуляторах, аналогично известному, По оптическому входу блоки 9 и 10 оптически связаны через блок 11 - формирователь входного светового пучка с оптическим выходом блока 12 - источника когерентного света (лазера), апо оптическому выходу через блок 13- линзу фокусировки дифрагировавшего светового пучка, оптически связа. ны с входом блока 11 - Фотодетектора, выход которого соединен с входом блока 15 - полосового фильтра с центром полосы пропускания на частоте, равной удвоенной частоте гармонического несущего сигнала,При этом выход блока 15 соединен с одним из двух входов блока 16 - аналогового пере" множителя, второй вход которого сое" динен с выходом блока 1, а выход блока 16 соединен с входом 17 " Фильтра низких частот, выход которого соединен с входом, блока 18 - параллельного аналого-циФрового преобразова" . теля двухполярных сигналов, у которого первый тактовый вход (вход стробирования) непосредственно соединен с выходом блока 2, а второй тактовый вход соединен с блоком 2 через линию 19 задержки на время аналогоцифрового преобразования, при этом 73583622разрядные выходы блока 18 соединеныс соответствующими разрядными входами блока 20 - цифрового накопителяс введением взвешивающих коэффициен 5 тов и представлением результата вдополнительном коде, тактовым выходом всего устройства, а выход является числовым выходом всего устройства,Устройство определения результата скалярного произведения векторовсо знакопеременными элементами векторов, представленными знакопеременными йислами в дополнительном коде,15 работает следующим образом, В блоке1 вырабатывается выходной гармонический сигнал, который можно записать в видеЦ е,(е) = сае 2 е(2 йе)Егде (2 Гд) - частота гармоническогосигнала.Сигнал 1 ы,(с) с выхода блока 1 25 поступает на вход блока 2 - делителячастоты гармонического сигнала накоэффициент М и Формирователя импульсной последовательности с полученной делением частотой следования З 0 импульсов. Поэтому выходным сигналом блока 2 будет сигналБ щ (с) = гессс-(1 + 1)Т 1где 1 = 0,1,2 оо и гесс 1 с - 35г-т-(1 +1)Т 1 - единичная прямоугольная Функция,т,е, гесс1 = 1 прис-(3. + 1)Т с Т/2, где Т - период следования импульсов (тактовый интервал)в сформированной ,импульсной пос-:1ледовательности, причем Т =М/(2 Ки)и гесс; = 0 прис -. (з. + 1)Т 1Т/2.15 Сигнал Ув,(с) с выхода блока 2поступает на: вход блока 3 - делителячастоты следования импульсов надва, Поэтому выходным сигналом блока3 будет сигнал50ее,(е) = еесее - (1 + 1)ТДгде Т = 2 Т,Сигнал 11 з,(с) с выхода блока 3поступает на первый тактовый выход всего устройства, соединенный с тактовым входом внешних (не входящих в состав устройства) блоков па. мяти знакопеременных элементов пе31 1735836 32Можно показать что полученный сел называется алгоритмом дискретпосле стробирования сигнал Ю ЦТ ) ,. ной свертки.является двуполярной импульсной пос" фактически алгоритм перемноженияледовательностью с амплитудами им- посредством дискретной сверткипульсов, равным коэффициентам при . эквивалентен аналоговому сложениюстепенях двойки при представлении цастичных произведений при последочисла з - результата скалярного вательном перемножении чисел столбипроизведения векторовхи у,ком.тт,е.х ук, где е - скаляр О Рассмотрим вид сигнала У (Т )48(число уф - обозначение. транспо" на примере перемножения 1-х элеменнированного вектора. В соответствии тов векторов, соответствующих знас известным определением скалярное копеременным числам х = 5, у эа -7 ве- епроизведение векторов Ц ипредставленных трехуровневыми имразмерности и есть число ,), + 1 пульсными последовательностями, со+)гсвг ВюВгк, т.а. число, образо- отаатстауюцими этим числам а каиоииванное матричным произведением стро- ческой Форме полиномов по степеняммтки. на столбец, в канонической двойки со знакопеременными (-1, О,Форме полинома по степеням двойки со +1) цифрами, т.е.знакопеременными коэффициентами при 20 и - (+)(-)(+1)(-1) = (+1) 2 З +степенях двойки. Известно, цто для + (-1)т 2 + (+1) 2 + (-1)2,двухуровневых импульсных последова- и у (-1)(0) (+1) (-1) = (-1) 2 З +тельностей, представляющих числахъ Й и уь О, такое перемножение ци- Проиэведение этих чисел будет равно2 = (+1) .(-1) (+1) (-1) (-1) (О) (+1) (-1)+2 р 1 д (Т ) 1-ъ -- уб,в )тв)в.г - ов ба(зтвв):а=г) 8 (1 Т ) э 1Процесс Формирования сигнала 8(ЗТ ) для перемножения чисел х= 5 и у = -7, представленнцх сигналами .выв (в-)и 1,ввь ут.е. Формированйе сигнала(с)выходи сигнала в(1 Т), являющегосястробированным результатом свертки (.вьи 4 (")3 е ГУвыуД, изображенна временных диаграммах на фиг,3.При этом, при перемножении всехвозможных чисел значение У В(Т)заключено в диапазоне -Щ0,(дТ 54 -ЮЬ, где И - цисло разрядов перемножаемых чисел, Е - число элементов векторов. Поэтому для получения скалярного произведения векторов Е == ("х, 1 т в обычной цифровой формев виде двухуровневой импульсной 15 последовательности, соответствующейпредставлению знакопеременных чиселв дополнительном коде, необходимоосуществить аналого-циФровое преобразование двуполярного сигнала 59 З ЦТ), полученного стробированием в цифровой сигнал Бвь ЦТ 5выл вц рсоответствующий знакопеременным числам, а затем осуществить взвешиваниезнакопеременных чисел,представленныхсигналом Увь (1 Т), коэффициентами 2 и произвести сложение взве"шенных чисел дляполучения результата.произведения 2 я у г цто-ьТак же как и Формирование сигналаИ ЦТ ), получаемого стробированием,так и преобразование его в 11 вых,в (1 Т )осуществляется в блоке 18 (Фиг.1).При этом выходным сигналом блока 20и, соответственно, всего устройствабудет сигнал следующего вида:Таким образом, устройство изображенное на Фиг,1, осуществляет определение результата скалярного произведения векторов Е = х 1у 1 , гдех и у- вектора размерности 1,со знакопеременными элементами в виде знакопеременных Б-разрядных чиселв дополнительном коде, с получениемдвухразрядного результата в допол. нительном коде.В устройстве вычисления скалярного произведения вектора со знакопеременными элементами векторов,представленными знакопеременными числами в дополнительном коде, реализующем предлагаемый способ (фиг.1),в качестве блоков 9 и 10 (многоканальные пространственно-временныеакустооптические модуляторы света(ИПВАОИ могут быть использованыразличные типы известных в настоящее время ИПВАОИ, причем число каналов ИПВАОИ может достигать 128 и теоретически ограничено значением 512,при этом в качестве элементов циФровых электронных узлов могут бытьиспользованы микросхемы серии .К 500,К 1500. В качестве каналов блоков6 и 7 (многоканальные амплитудноФазовые манипуляторы), а такжедля блока 16 (аналоговый перемножитель), могут быть использованы микросхемы аналоговых перемножителеймодуляторов К 174 ПС 1, К 174 ПС 2,К 174 ПС 4 и 526 ПС 1, 526 ПС 2 либоцифро 5"3" 34вые микросхемы серии К 500 и К 1500для параллельного аналого-циФровогопреобразователя двуполярных сигналовблока 18 - могут быть использованымикросхемы параллельных аналогоциФровых преобразователей 1107 ПВ 3и 1107 ПВ 4, позволяющие работатьс тактовыми частотами до 100 ИГц,1По сравнению с известным способомпредлагаемый позволяет увеличить в4 раза скорость определения результатов векторно-матричных преобразований при сохранении размерности обрабатываемых массивов или при сохранении скорости определения результатов увеличить в 2 раза размерность обрабатываемых массивов. Объясняетсяэто следующим образом, В известном 20 способе для операций со знакопеременными числами используется избыточноепредставление знакопеременных чисел,т.е. организуется разделение чиселна положительные и отрицательные и 25 используются четыре. независимых канала вычислений с последующим суммированием результатов вычислений сучетом знаков. При этом для организации четырех независимых каналоввычислений используется частотное ЭОуплотнение каналов, т,е., Формирование радиосигналов с .частотным уплотнением, где часть полосы частот,равная М/2 при условии, что И - полоса частот пропускания по каждому 35 входу акустооптицеского процессора,отводится для представления чисел,одного знака с последующим вводомрадиосигналов в акустооптицеский процессор. При этом, если рассматривать фо каждый отдельный вход акустооптицес"кого процессора, то его пропускнаяспособность. будет определяться количеством инФормации, передаваемомчерез него в единицу времени. Одна" 45 ко, известно, что в соответствии стеоремой Шеннона пропускная способность С канала с полосой частот Ч,в котором имеется произвольный шум,ограничена неравенствомЫ Р+Н Р+ БЫ 1 оВ ---- (С 4. И 1 ов ---- у где Р - средняя мощность передаваемых сигналов;Н - средняя мощность шума;1;1 - энтропийная мощность шума, т.е. средне-геометрицеская мощность шума по различным частотам . в полосе Игде И(Г) - мощность шума на частоте Г,5Поэтому при использовании в известном способе частотного уплотнения каналов для представления положительных и отрицательных чисел пропускная способность каждого из входов 1 Оакустооптического процессора в двараза меньше по сравнению с предлагаемым, так как в единицу времени накаждый вход акустооптического процессора йоступает либо только положительное, либо только отрицательное число, а для каждого из них отведена полоса И/2. При этом скоростьопределения результатов векторно-матричных преобразований в предлагаемом 20способе, определяемая количествомчисел массивов, обрабатываемых в единицу времени, в четыре раза больше,чем в известном способе, в которомразмерность каждого из двух парал-, д 5лельно обрабатываемых акустооптическим процессором массивов должна уменьшаться в два раза, поскольку при этомже числе параллельных входов акустооптического процессора с фиксирован"ч ч30нои полосой частот пропускания необходимо Формировать два раздельныхмассива обработки с учетом знака(либо только положительных, либо только отрицательных чисел) и использо-,вать частотное уплотнение для одно- З 5временной обработки элементов сфор, мированных массивовАналогично приФиксированной скорости определениярезультатов в предлагаемом способеразмерность обрабатываемых массивов 40увеличивается в 2 раза, так как визвестном способе при фиксированнойвеличине И, т.е. полосы частот пропускания по входам акустооптическогопроцессора, возможная разномерность 41обрабатываемых массивов в два разаменьше вследствие частотного уплотнения.Формула изобретения 1738 И= дхр/ 1 овК(Г)И 1 М 1Способ определения результатов векторно-матричных преобразований в параллельных акустооптических процессорах, основанный на формировании из входных двухуровневых им" ульсных последовательностей, соот" 36 36ветст вующих цифровому предста влениюзнакопеременных элементов параллельно обрабатываемых массивов, радиосигналов ввода в акустооптическийпроцессор, осуществляющий параллельное оптическое Формирование дискретных сверток импульсных последова-.тельностей с последующим суммированием оптических сигналов, соответствующих результатам получения дискретных сверток, параллельном Фотодетектировании выходных оптических сигналов, аналого-циФровом преобразованииФотодетектированных сигналов и последующем цифровом взвешивании исуммировании, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения скоростиопределения и увеличения размерности параллельно обрабатываемых массивов знакопеременных чисел, из входныхдвухуровневых импульсных последовательностей Формируют трехуровневые импульсные последовательности, в процессе получения которых каждую входную двухуровневую импульсную последовательностьзадерживают на временной интервал,соответствующий периоду следованияимпульсов во входной двухуровневойимпульсной последовательности, вычитают из задержанного сигнала входнуюдвухуровневую импульсную последовательность и прекращают формированиетрехуровневой импульсной последовательности после поступления последнего импульса во входной двухуровневой импульсной последовательностии затем в процессе Формирования радиосигналов ввода в акустооптический процессор осуществляют сформированными трехуровневыми импульсными последовательностями баланснуюмодуляцию гармонических несущих сигналов с одинаковыми частотами и на",чальными фазами, а параллельное фотодетектирование выходных оптическихсигналов осуществляют посредством ге"теродинного Фотодетектирования выходных оптических сигналов на удвоенной по отношению в гармонических несущих сигналов и затем подвергают результат детектирования аналого-цифровому преобразованию, осуществляютнад результатом преобразования цифровое взвешивание и суммирование сознакопеременными сигналами,.представленными вдополнительном коде.У3 1 У 358литуды света, представляющий собойзаведомо однополярную (положительную)величину. Поэтому для определениярезультатов векторно-матричных преобразовании над энакопеременными даню5ными используется пространственноевременное и частотное разделение каналов вычислений по знакам.При пространственном разделенииканалов вычислений применяют разделенные в пространстве модуляторысвета, причем одни модуляторы используют для ввода в оптический процессор положительных данных (поло 5жительных временных отсчетов сигналов), а другие - для ввода отрицательных. Поэтому с учетом знаков множимого, множителя и результата приперемножении двух знакопеременных 20отсчетов сигналов необходимо не менее четырех модуляторов света и че"тырех Фотодетекторов со схемой обработки (суммирование с учетом знаков) сигналов, полученных Фотодетектированием. При этом для обработкимассивов знакопеременных данных организуют разделение элементов входных массивов (массивов временныхотсчетов сигналов) на подмассивы, состоящие только из положительных либотолько из отрицательных элементов,и используют четыре канала определе"ния результатов, образованных четырьмя областями модуляторов света, разделенных по пространству. В данномслучае в первом канале обрабатываются положительные элементы одного входного массива и отрицательные элементы другого входного массива, в третьем - положительные элементы. обоих 40входных массивов, в четвертом - отрицательные элементы обоих массивов, .азатем осуществляют Фотодетектированиесветовых сигналов,во всех каналахопределения результатов осуществляют 45суммирование сигналов, полученныхФотодетектированием с учетом знака1результата. в каждом канале вычислений.1При временном либо частотном раэ-5 Оделении. каналов определения результатов с элементами массивов, имеющи"ми разные знаки, используют либо модулируемые во времени источники света, прицем в разные моменты времени 55их модулируют в соответствии с зна.чениями элементов разных знаков,либо Формируют радиосигналы с частотным уплотнением (разделением) ка налов (полос частот) для представления положительных и отрицательных элементов и осуществляют их ввод в акустооптические модуляторы света, что при дифракции света на акустооптических модуляторах в оптических процессорах приводит к разделению каналов вычислений по пространству (разделению по углу дифракции).Кроме этого, в оптических процессорах для осуществления операций со знакопеременными данными, представленными в числовом виде, используют избыточное представление знакопеременных чисел в дополнительном коде, выбирая для представления число разрядов в несколько раз больше, чем это необходимо для представления знакопеременных чисел в дополнительном коде, и осуществляют модуляцию света в соответствии с этим избыточным представлением, а после осуществле" ния оптических вычислений, регистрации сигналов Фотодетекторами и аналого-цифровом преобразовании этих сигналов определяют результат посредством перевода цифрового сигнала из избыточного представления в обычное представление в дополнительном коде.Общим недостатком известных способов определения результатов векторно- матричных преобразований являются ограниченная скорость определения результатов преобразований и малая размерность параллельно обрабатываемых массивов, что обусловлено либо избыточным представлением знакопеременных чисел, т.е, использованием числового представления с избыточной разрядностью, в несколько раз превосходящую необходимую, либо организацией в оптическом процессоре разделенных по пространству, времени или частоте каналов вычислений в зависимости от знаков элементов обрабатываемых массивов.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения результатов векторно"матричных преобразований в параллельных акустооптических процессорах, заключающийся в осуществляемом параллельном разделении. входных импульсных последовательностей соответствующих параллельно обрабатываемым элементам двух массивов энако. переменных чисел, на импульсные последовательности, соответствующие положительным числам, и импульсные последовательности, соответствующие/ор М. Янкович Техред Л,Олийнык Корректор М, Самборска Проиэводственно-нэдательский комбинат "Патент,", г. Ужгород) ул, Гагар Заказ 1816ВНИИПИ Гос Тираж Подпискоевенного комитета по иэобретениям и открытиям ири ГКНТ СС 113035) Иосква) Ж, Рауаская наб., д. 4/558 ф 6 5 13 отрицательным числам, и Формировании радиосигналов посредством модуляции импульсными последовательностями, соответствующими положительным числам, гармонических несущих сигналов с одинаковыми частотами Г, где частота Г, выбрана для представления положительных чисел, и модуляцией импульсными последовательностями, соответствующими отрицательным чис" лам, гармонических несущих сигналов ,с одинаковыми частотами Гд, где частота.1 выбрана для представления отрицательных чисел, и аналоговом сложении (частотном уплотнении) радиосигналов, соответствующих положительным и отрицательным числам, для чего. частоты Г, и Г выбирают таким образом, чтобы спектры радиосигналов, соответствующих частотно-уплотняемым радиосигналам, в которые преобразованы импульсные последовательности для полЬжительных и отрицательных чисел, являлись неперекрывающимися, осуществлении параллельного ввода частотноуплотняемых радиосигналов в параллельный акустооптический процессор, в котором определение результатов векторно-матричных преобразований осуществляют параллельное оптическое Формирование дискретных сверток с последующим оптическим суммированием сигналов, соответствующих ре-, зультатам получения дискретных сверток, прямом параллельном .Фотодетектировании выходных оптических аналоговых сигналов акустооптического процессора, аналоговом параллельном вычитании из группы сигналов, образованных прямым фотодетектированием и соответствующих положительным по знаку результатам векторно-матричных преобразований, группы сигналов, также образованных прямым Фотодетектированием и соответствующих отрица." тельным по знаку результатамвекторно"матричных преобразований, с образованием разностных сигналов, последующем аналого-циФровом преобразовании разностных сигналов в цифровую 50 Форму и цифровым взвешиванием и суммированием этих сигналов для представ. ления в цифровой Форме результатов вычислений, При этом раздельное. фото" детектирование результатов векторно матричных преобразований с учетом знаков обрабатываемых чисел возможно потому, что при вводе радиосигналов с частотным уплотнением. в акустоопти 10 15 20 5 30 35 40 45 ческие ячейки оптического процессоравследствие дифракции света на акустооптических ячейках происходмт пространственное разделение (разделениепо углу дифракции) оптических сигналов, соответствующих числам различных знаков,Недостатком известного способаявляется низкая скорость определениярезультатов векторно-матричных преобразований и малая размерностьпараллельно обрабатываемых массивовзнакопеременных чисел, так как используется избыточное представлениезнакопеременных чисел, т.е. организуется разделение чисел на положительные и отрицательные и используются четыре независимых канала определения результатов с последующим суммированием результатов с учетом знаков. При этом для организации четырех независимых каналов определениярезультатов используется частотноеуплотнение каналов, т.е, формирование радиосигналов с частотным уплотнением, где часть полосы частот, .равная (И/2), при условии, что Ю - полоса частот пропускания по каждомувходу акустооптического процессора,отводится для представления положительных чисел, а другая часть, также равная (И/2), для представленияотрицательных чисел, с последующимвводом радиосигналов в акустоопти"ческий процессор, Причем, если рассматривать каждый отдельный входакустооптического процессора, тоего пропускная способность будет оп- .ределяться количеством информации,передаваемым через него в единицу вре-мени. Однако, известно, что в соответствии с теоремой 6 еннона, пропускнаяспособность С канала с полосой частот М, в.котором имеется произвольный шум, ограничена неравенством Р+0 Р+ Яцоа аС Щов --где Р - средняя мощность передавае"мых сигналов;Н - средняя мощность шума;М, - энтропийная мощность шума,т.е. среднегеометрическая мощностьшума по различным частотам в полосеИ К, . ехр р , 1 орЯ (Г)Н,ггде ИК " мощность шума на частоте Г,7 111 оэтому при использовании частотного уплотнения каналов для представления положительных и отрицательныхчисел пропускная способность каждого из входов акустооптического процессора уменьшается в два раза по срав" нению со случаем обработки только . положительных чисел, так как в единицу времени на каждый вход акусто" оптического процессора поступает либо только положительное, либо тоЛько отрицательное число, а для каждого из них отведена полоса (И/2). При этом, так как размерность каждого из двух параллельно обрабатываемых акустооптическим процессором массивов знакопеременных чисел удваивается для формирования массивов либо только положительных, либо толькоотрицательных чисел) и используется частотное уплотнение для представления массивов удвоенной размерности, скорость определения результатов векторно-матричных преобразований т.е. количество чисел массивов, обрабатываемых в единицу времени, снижается в четыре раза по сравнению с обработкой массивов только положительных чисел. Кроме того, при фиксированной величине М, т.е. полосы частот пропускания по входам акустооптического процессора, возможная размерность параллельно обрабатываемых массивов снижается в два раза по сравнению с обработкой массивов только положительных чисел.Целью изобретения является повышение скорости определения увеличениг размерности параллельно обрабатываемых массивов знакопеременных чисел.Указанная цель достигается тем, что в способе определения результатов векторно-матричных преобразований в параллельных акустооптических процессорах, основанном на формировании из двухуровневых входных импульсных последовательностей, соответствующих цифровому представлению знакопеременных элементов параллельно обрабатываемых массивов, радиосигналов, ввода в акустооптический процессор, осуществляющий параллельное оптическое Формирование дискретных сверток импульсных последовательностей с последующим суммированием оптических сигналов, соответст" вующих результатам получения дискрет, ных сверок, параллельном Фотодетектировании выходных оптических сигна 735836 8лов, аналого-циФровом преобразовании Фотодетектированных сигналови последующем цифровом взвешиваниии суммировании преобразованных сигналов, Формируют из входных двухуровневых импульсных последовательностей трехуровневые импульсные последовательности, в процессе получения которых каждую входную двухуровневую последовательность задерживают на временной интервал, равный периоду следования импульсов во входной двухуровневой импульсной последо 15вательности, вычитают из задержанного сигнала входную двухуровневую импульсную посдедовательность и прекращают Формирование трехуровневойимпульсной последовательности послепоступления последнего импульса вовходной двухуровневой импульсной последовательности и в процессе Формирования радиосигналов ввода в акустооптический процессор, осуществляютсформированными трехуровневыми импульсными последовательностями балансную модуляцию гармонических не,сущих сигналов с одинаковыми частота;ми и начальными Фазами, а параллельное Фотодетектирование выходных опЗО тических сигналов осуществляют посредством их гетеродинного Фотодетектирования на удвоенной по отношениюк гармоническим несущим сигналамчастоте, синхронно детектируют полу 5 ценные сигналы с радиосигналами наудвоенной частоте гармонических несущих сигналов, а затем подвергают результат детектирования аналого-цифровому преобразованию, осуществляют10 над результатом преобразования цифровое взвешивание и суммирование сознакопеременными сигналами, представленными в дополнительном коде.Предлагаемый способ отличается от5 известного тем, что формирование радиосигналов, соответствующих обрабатываемым энакопеременным числам осуществляетсяя без разделения чисел обра-,батываемых массивов на положительныеу и отрицательные и организации четырех независимых каналов определениярезультатов с учетом знаков обрабаты"ваемых чисел посредством частотногоуплотнения каналов при Формировании55 радиОсигналов с последующим слОжением результатов по четырем независимым каналам с учетом знаков. В предлагаемом способе достигается одно"значное соответствие между энакопе+1, ц( - дТ) эЫЦй Гсли поставить в соответствие д,р( - ).Т) импульсную последовательность дляГхзо 2,1 аоп ии)Кдля 1 1( - ).Т) - импульсную последовательность-х,Д, и учитываяя, что х 1 = Г х Эоо,Ь Ч мод к+ + -хдля преобразования трехуровневой импульсной последовательности, соответствующей х, в разложении получим следующий набор сигналов Я,(й): 25 Ч=О, +1О приЯсов Ц при Я сов (Яй+) или в. комплексной х;),= О;х;к= 1; при х =-1 форме 35 17358 р(с) и ц(е) - элементарные модулирующие сигналы в импульсных последовательнос,тях, характеризующиеФорму импульсов и обыч 5но являющиеся прямоугольными функциями.В зависимости от того, какие значения могут принимать. информационные сигналы ди 1, образуются различные сочетания возможных сигналов Я(С), т,е. Я;(1), 36 16 несуц)ем сигнале, а логическому уровню -1 в трехуровневой импульсной последовательности соответствует нормированное значение амплитуды 1 и значение Фазы 180 в гармоническомонесуц)ем сигнале. Можно показать, что при таком представлении знакопеременных чисел радиосигналами, а также на основании того, что в когерентном акустооптическом процессоре модуляция света осуществляется по комплексной амплитуде света, т.е. амплитуда и фаза светового колебания модулируется в соответствии с амплитудой и Фазой радиосигналов, вводимых в акустооптический процессор, возможно осуц)ествлять определение результатов векторно-матричных преобразований, основанных на операциях умножения и сложения, над массивами энакопеременных чисел на основе операцИи свертки радиосигналов. При этом комплексная огибающая радиосигнала представляет значение знакопеременных цифр х;, т,е, амплитуда радиосигнала представляет абсолютное значение цифр х;, а фаза - знак цифр х;. Лействительно, если источник когерентного света в акустооптическом процессоре излучает световое колебание Е И) = е , где Яс частота светового колебания, то после его взаимодействия в акустооптической ячейке процессора с акустической волной, в которую преобразуется радиосигналЯ,И) =х; е игде х,= -1,0, +1 - логический уровень в трехуровневой импульсной пбследовательности, соответствующей х сТаким образом, для однозначного перевода трехуровневой импульсной последовательности в радиосигналы необходимо осуществить балансную модуляцию гармонического несущего сигнала с частотой Ц в соответствии с логическими уровнями трехуровневой импульсной последовательности, соответствующей х. При этом логическому уровню 0 трехуровневой импульсной последовательности соответствует нулевое значение амплитуды гармонического несущего сигнала, логическо" му уровню 1 в трехуровневой импульс" ной последовательности соответствует нормированное энацение амплитуды 1 и значение Фазы 0 О в гармоническом)т.е. осуц)ествляется модуляция света.по комплексной амплитуде поля в соответствии с комплексной. огибающейрадиосигнала Я(с), т.е. в соответствии с А(с)е)( 1 55 При этом, в когерентном акустооптическом процессоре на основе алгоритма дискретной свертки, при вводе радиосигналов, сооветствующих . знакопеременным числам