Оптическое оперативное запоминающее устройство

Союз Советскнк Соцнавнстнческнк РеспублнкОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. 0 11 С 13/04 Государственный комитет СССР ио аедам изобретений и открытий(72) Автор изобретения А,А. Вербдвецкий 1) Заявите 54) ОПТИЧЕСКОЕ ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИН УСТРОЙСТВОИэдбр вычислит испдльзд дбрабдтк ции,областиожет бытьеративыдй инфдрмаение относитсяьндй техники инд в системахбольших массив ыдрИэвестнд оптическое запоминающее устройство (Зу), содержащее источник излучения, адресную систему, регистрирующую среду, матрицы фдтдприемникдв и точечные истдчники сферичес ких волн, освещающих всю или значительную площадь регистрирующей среды, используемые при записи и считывании как полезной информации, так и ассоциативных признаков и признаков опроса 1.Однако в известном устройстве необходимо освещение как при записи, так и при считывании больших плдщадей регистрирующей среды. Этд приводит 2 О к повышенным требованиям к чувствительндсти реверсивных регистрирукиаих сред, фотоприемников и их характеристикам, реэкдму снижению быстрддействия устрдйств и плотности записи, а также воэможности ассоциативного пд-. иска только страниц информации. Крдме того в этом устрдйстве необходимо испольэовать объемные регистрирующие средыНаиболее близким техническим реше нием является оптическое эапдминающее устройство с записью, считыванием и стиранием информации, сддерк;ащее источник излучения, адресную сис тему, формирующую оптику, управляемый транспарант, реверсивную регистрирующую среду, фотоприемную матрицу и устройство управления 2,В этом устройстве возможна толькд адресная обработка информации.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей устройства эа счет обеспечения егд работ в ассоциативном режиме выборки инф мации.Этд достигается тем, чтд в него введены светдделительный элемент, второй блок фокусировки луча и втдрая матрица фдтдприемникдв, причем вход светдделительндгд элемента оптически связан с первым блоком фокусировки луча, первый выход светдделительндгд элемента оптически св эан через второй блок фокусировки лу с второй матрицей фотоприемников, второй выход светдделительндгд элемента оптически связан с первдй матрицей фдтдприемникдв, выходы второй матрицы фотоприемников подключены кВ режиме записи работает источник 1 излучения на длине волны Хзп,По команде с блока 18 световой пучок блоком 2 устанавливается в положение, соответствующее адресу микро- кадра, в который должна записываться информация. На управляемом транспаранте 5 отображается код записываемой информации, поступаемый по команде с блока 18 из любого внешнего источника информации, например ЗУ любого типа, процессора и т.д. (на чертеже не показаны). Световой пучок с помощью блока 4 формирования луча расширяется до размеров управляемого транспаранта 5 и затем с помощью блока 6 фокусировки луча освещает участок светочувствительногоносителя 7, соответствующий адресу, заданному блоком 2. Поскольку пучок света промодулирован управляеиюм транспарантом 5, то в плоскости носителя проецируется уменьшенное иэображение кода, отображенного на управляемом транспаранте 5. На носитель 7, по команде с блока 18, например, подается напряжение. По завершению записи микрокадра напряжение с носителя 7, например, снимается. блоку управления, выход которого подключен к светоделительному элементу, а также в него введен дополнительный светоделительный элемент., второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант, третий блок фокусировки луча, третья матрица фотоприемников, причем вход дополнительного светоделитвльного элемента оптически связан с вторым выходом светоделительного элемента, первый выход дополнительного светоделительного элемента оптически связан через последовательно расположенные второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант и третий блок фокусировки луча с третьей матрицей 5 фотоприемников, выход которого подключен к блоку управления, второй выход дополнительного светоделительного элемента оптически связан с первой матрицей фотоприемников, выходы 20 блока управления подключены к дополнительному светоделительному элементу, к второму управляемому транспаранту и третьей матрице фотоприемников25 На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого устройства.Устройство содержит источник 1 излучения, блок 2 адресации луча с оптической системой 3, обеспечиваю- З 0 щий как произвольную заданную адресацию световых пучков при записи, считывании и стирании, так и одновременное высвечивание всего адресного растра световых пучков при ассоциативной обработке информации, Источником излучения могут быть, например, лазеры, иэлучательные диоды, инжекционные лазеры и т,д., а в качестве адресных систем используются, например, электрооптическая система, мат рицы излучательных диодов или лазеров, сканлазер и т.д. Далее устройство содержит блок 4 Формирования луча, управляемый транспарант 5, осуществляющий пространственно-временную 45 модуляцию светового пучка в соответствии с кодом, предназначенным для записи информации, или в соответствии с признаком опроса при ассоциативном поиске информации, блок 6 Фокуси ровки луча, реверсивный носитель 7 информации .с оптическим блоком 8 считывания. В качестве носителя может быть использован, например, фотоэлектрический кристалл (например, силикат висмута), на котором хранится информация в виде отдельных кадров - страниц, например, в парофазном коде, или любая подходящая среда, допускающая запись, считывание и стирание информации. 60В устройство входят светоделительные элементы 9 и 10, например светоделительные призмы, чувствительные к плоскости поляризации, или .полупрозрачные зеркала, разделяющие 65 оптическую схему на канал 1 ассоциативного поиска страницы информации, в котором расположены второй блок 11 фокусировки луча и матрица 12 фотоприемников, канал 11 считывания основной информации, в котором расположены светоделительный элемент 10 и матрица 13 фотоприемников иканал ГГГ ассоциативного поиска слова (блока слов), в котором расположен блок 14 формирования луча, управляемый транспарант 15,блок 16 фокусировки луча и матрица 17 фотоприемников . Светоделительные элементы 9 и 10 или разделяют световой пучок на. три канала или переключают весь световой пучок с одного канала на другой.Матрица 12 фотоприемников осуществляет определение адреса страницы инФормации (кадра) при ассоциативном поиске страницы информации, 13 - регистрацию считываемой информации как всего кадра, так и отдельных слов(блоков слов), 17 - определение адреса слова (блока слов) внутри страницы информации.Управляемый транспарант 15 осуществляет пространственно-временную модуляцию светового пучка в соответствии с обратным кодом признака опроса слова (блока слов).Блок 18 управления управляет записью, считыванием, стиранием при ассоциативной и адресной обработках информации.При адресной обработке информации устройство работает следующим образом.В режиме считывания информацииработает источник 1 излучения надлине волны Х. Блок 18 переводитвсе рабочие ячейки управляемоготранспаранта 5 в режим пропусканиясвета. По команде с блока 18 пучоксвета блоком 2 устанавливается вположение, соответствующее адресусчитываемого микрокадра. Освещениемикрокадра осуществляется той жеоптической системой, что и при записи микрокадра. Увеличенное изображение микрокадра с помощью оптической системы 8 и снетоделительныхэлементов 9 и 10 (на элемент 9, например, блок 18 подает напряжение),проектируется в плоскость матрицы 1513 фотоприемников и по команде сблока 18 считывается ею.В режиме стирания информации работает источник 1 излучения на длине волны Хстд. При необходимости сти- ,"Ярания какой-либо страницы информации по команде с блока 18 все ячейки управляемого транспаранта 5 переводятся в режим пропускания света.Оптическая система работает так же,как и в режиме записи информации.При стирании слова (блока слов)блок 18 переводит н режим пропускания только те ячейки управляемоготранспаранта 5, информация в которыхдолжна стираться и перезаписываться,остальные ячейки маскируются .При ассоциативной обработке инФормации устройство работает следующим образом.В режиме ассоциативного поискастраницы информации источник 1 излучения работает на длине волны Ъ.ди при этом блок 18 высвечивает весьадресный растр световых пучков блока 2 (например, на нсе ячейки электрооптической системы подается четверть волновых напряжений). В ячейках управляемого транспаранта 5,преддазначенных для ассоциативногопризнака страницы (микрокадра), блок 4518 отображает обратный код признакаопроса, остальные ячейки управляемоготранспаранта маскируются. Световоераспределение из плоскости носителяинформации с помощью оптическогоблока 8 считывания и блока 11 фокусировки луча проектируется на матрицу 12 фотоприемников в виде растрасветовых точек. Изображение растра точечных источников переносится вплоскость расположения матрицы 12 фотоприемникон.Если один (или несколько) из ассоциативных признаков совпал с признаком опроса, то суммарный сигнал, полученный с соответствующего фотоприем- ЬОника (группы фотоприемников) матрицы12, будет равен нулю. Адрес этогофотоприемника (группы Фотоприемников)н матрице 12 соответствует искомомуадресу микрокадра на носителе. По 65 команде с блока 18 устройство переводится в режим адресного считыванияпо найденному адресу, описанному выше.В режиме ассоциативного поиска слова (блока слов) в странице информации блок 2 работает н режиме адресного считынания. Все ячейки управляемого транспаранта 5, предназначенныедля ассоциативных признаков слов(блоков слов), блоком 18 переводятсяна пропускание, а нсе остальные ячейки могут маскироваться. С помощьюснетоделительных элементов 9 и 10(на элементы 9 и 10 подаются, например, напряжения) считываемый пучокнаправляется в канал ассоциативногопоиска слова (блока слов). С помощью блока формирования луча 14 ассоциатинные признаки слов (блокон слов)проектируются и совмещаются на управляемом транспаранте 15, на котором блок 18 отображает, например,обратный код признака опроса слова(блока слов), Производится оптическоеумножение признака опроса на ассоциативные признаки всех слон (блоковслов) данной страницы информации,Полученное световое распределениепроектируется блоком 16 фокусировкилуча на матрицу 17 фотоприемников,Если один из кодов ассоциативныхпризнаков слов (блоков слов) совпалс кодом признака опроса, то суммарный сигнал, полученный с соответствующего фотоприемника (группы фотоприемников) матрицы 17 будет равеннулю, Адрес этого фотоприемника(Фотоприемников) н матрице 17 соответствует искомому адресу слова(блока слов) в странице информации.Считывание оснонной информации поэтому адресу производится по коман -де с блока 18 с помощью матрицы 13фотоприемников в режиме адресногосчитывания,Запись информации в ЗУ можетпроизводиться одним из следующихспособов: по адресу, по признаку,с шаговым распределением, с сортировкой информации.Стирание информации может произ -водиться либо по адресу, при этомустройство работает в адресном режиме, описанном выше, либо по признаку, при этом страница или слово(блок слов), подлежащих стиранию,отыскивается при работе устройствав ассоциативном режиме поиска. После этого стирание страницы производится по команде с блока 18 обычным способом, при котором нсе я ейкиуправляемого транспаранта 5 переводятся в режим пропускания. При стирании слова (блока слое) н режимпропускания блок 18 переводит толькоте ячейки управляемого транспаранта5, информация в которых должна сти -раться и перезаписываться,Использование предлагаемого устройства позволяет осуществить параллельный ассоциативный поиск по массиву 10 в двоичных знаков и в несколько раз увеличить быстродействие запоминающих устройств .Применение данного ЭУ в вычислительных системах позволит эффективно управлять поиском Информации в оперативных ЗУ, осуществлять динамическое распределение памяти аппаратурными средствами, реализовать ас социативную виртуальную память и ускорить обмен информации между различными уровнями памяти машин, осуществить аппаратурную реализацию транслятора и части операционной систе мы и др. Ассоциативный принцип обмеМа информацией с внешними накопителямн и поиск информации в больших массивах данных упрощает операционную систему и увеличивает ее быстро О действие.формула изобретения1. Оптическое оперативное запоминающее устройство, содержащее последовательно располоденные и оптически связанные источник излучения,блок адресации луча, первый блокформирования луча, первый управляе- ЭОмзй транспарант, первый блок фокусировки луча, реверсивный носитель информации, оптический блок считывания,первую матрицу фотоприемников иблок управления, выходы которого подключены к источнику излучения, первому управляемому транспаранту, реверсивному носителю информации и первойматрице фотоприемников, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью 40расширения функциональных воэможностей устройства за чет обеспечения егоработы в ассоциативном режиме выборки информации, н него введены светоделительный элемент, второй блок фокусировки луча и вторая матрица фотоприемников, причем вход светоделительного элемента оптически связан с оптическим блоком считывания, первый выход светоделительного элемента оптически связан через второй блок Фокусировки луча с второй матрицей фотоприемников, второй выход снетоделительного элемента оптически связан с первой матрицей фотоприемников, выходы второй матрицы фотоприемников подключены к блоку управления, выход которого подключен к снетоделительному элементу.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что н него введен дополнительный снетоделительный элемент, второй блок формиронання луча, второй управляемый транспарант, третий блок фокусиронки луча, третья матрица фотоприемников, причем вход дополнительного снетоделительного элемента оптически снязан с вторым выходом светоделительного элемента, первый выход дополнительного светоделительного элемента оптически связан через последовательно расположенные второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант и третий блок фокусировки луча с третьей матрицей Фотоприемников, выход которой подключен к блоку управления, второй выход дополнительного светоделительн 1 рго элемента оптически связан с первой матрицей фотоприемников, выходы блока управления подключены к дополнительному светоделительному элементу, к второму управляемому транспаранту.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. 1 ЕЕЕ Тгаць, 1970, Оес С, Р 12, р. 1174-1184.2. Патент США 9 3902788, 1975 г., кл. 350-150 (прототип).701346 Составитель С. СамуцевичРедактор Л. Письман Техред С,Мигунова Корректор Е. Па ое П фПатент", г. ужгород, ул. Проектная,Фил Заказ 7827/73 ВНИИПИ Госуда по делам и 113035 у Москвау жирак 662 Подл исственного комитета СССРобретений и открытий35, Раушская наб., д. 4/