Оптическое запоминающее устройство с перезаписью информации

Союз Советския Социалистических Республик(22) Заявлено 1605,78 (21) 2617214/18-24с присоединением заявки Мо(51)М. Кл. С 11 С 13/04 1 осударствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(54) ОПТИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ПЕРЕЗАПИСЬЮ ИНФОРМАЦИИИзобретение относится к областивычислительной техники и может бытьиспользовано в системах оперативнойобработки больших массивов информации. 5Известны ассоциативные оптическиезапоминающие устройства 1, содержащие источник излучения, адресныйблок, носитель информации, матрицыфотоприемников и точечные источники, 10освещающие всю или значительную площадь регистрирующей среды, ис ользуемые при записи и считывании какполезной информации, так и ассоциативных признаков и признаков опроса, 15Основным недостатком этих устройств,затрудняющих их практическую реализацию, является необходимость освещения как при записи, так и при считывании больших площадей регистрирующей среды,Известно оптическое оперативноезапоминающее устройство с поликубической структурой 2, содержащееисточник излучения, блок адресации 25луча, формирующую оптическую систему, расщепитель луча, поликубическиймультипликатор изображения, носители информации, фотоприемные матрицыи блок управления. 30 Недостатками данного устройства являюТся воэможность только адресного режима обработки информации и невысокая информационная емкость памяти, ограниченная величиной6,5 107 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 стра 713347ницы информации и канал хранения информацииВ канале считывания информации установлены корректирующий объектив и первая матрица фотоприемников,в канале ассоциативного поиска страницы информации размещены формирующаяоптическая система, отражающий элемент и вторая матрица фотоприемников,В канале хранения информации установлен оптический вентиль, второйуправляемый поликубический мультипликатор иэображения, в каждом опти Оческом выходе которого установленасогласующая оптическая системасостоящая из первого и второго объективов, и третий управляемый поликубический мультипликатор изображения, 15в каждом оптическом выходе которогоустановлена Фокусирующая оптическаясистема с носителем информации.На чертеже приведена оптическаясхема устройства. В состав ассоциативно-адресного оптического запоминающего устройства входят: излучатель 1, блок 2 адресации луча, дающие на выходе световые пучки на длинах волн Й ЗС считывания Асг р 5стирания й ги обеспечивающие как произвольно заданную адресацию световыхпучков при записи, считывании и стирании информации, так и одновременноевысвечивание всего адресного растра световых пучков при ассоциативнойобработке информации, Излучателямисвета могут быть, например, лазеры,излучающие диоды, инжекционные лазеры и т.д., а в качестве систем адресации луча могут использоваться, например электрооптические отклоняющиеустройства, матрицы излучательныхдиодов или лазеров, сканлаэер и т.д.Телескопическая оптическая система 3 формирует коллимированный оптический пучок, поступающий на входпервого управляемого поликубическо. омультипликатора изображения 4,1-5,6,На каждом оптическом выходе первогомультипликатора изображения установлен расщепитель луча 6, например,голографический, осуществляющий расщепление лазерного луча на множестволучей, 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 световыхпучков 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 60вход второго управляемого поликубического мультипликатора 10 изображения.С первого выхода куба 10-1 мультипликатора 10 луч через управляемый светоделительный блок 10-9 вводится в канал 65 считывания информации, в котором расположены корректирующий объектив 11и 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 вканал хранения информации, в которомрасположены оптический вентиль 17и управляемый мультипликатор 10 изображения, на каждом оптическом выходекоторого 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 изображения установленафокусирующая оптическая система 22-23и реверсивный носитель информации 24,например, на основе фотоэлектрических кристаллов (например силикатависмута),на которых хранится информация в виде отдельных страниц микрокадров, например, в парафаэном коде.Третий управляемый поликубическиймультипликатор 21 иэображения совместно с фокусирующей оптикой 22-23 и носителями информации 24 образуют блокхранения информации.Управляемые поликубические мультипликаторы 4, 10, 21 изображения состоят иэ светоделительных поляризационных кубов (5, 10, 21), пропускающих или отражающих световые пучкив зависимости от ориентации плоскости поляризации, переключателей поляризации света (4, 25,26), которыенапример, при подаче напряжения поворачивают плоскость поляризации проходящих пучков на 90 , что обеспечиовает оптическое обращение и ассоциативный поиск на множество носителейинформации (по многим каналам) .Блок управления 27 обеспечиваетработу устройства в ассоциативном иадресном режимах обработки информации,При адресной обработке информации устройство работает следующимобразом:1. В режиме записи работает излучатель 1 на длине волны Я ъап Покоманде устроиства управления 27световой пучок блоком адресации устанавливается в положение, соответст -вующее адресу микрокадра, в которыйдолжна записываться информация. Напереключатели поляризации 4 (заштрихованы на фиг,1), .поликубическиймультипликатор 5 подается код канала,по которому будет работать блокадресации 2. Световой пучок, выходящий иэ блока адресации 2, формируетсятелескопическои системой 3 и поликубическим мультипликатором 5 направ 713347ляется на расщепительную систему соответствующего канала. По существу поли- кубический мультипликатор 5 осуществяет 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 электро- оптические 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 б луча расщепляет световой луч на множество световых пуч- .ков, которые с помощью коллимирующегообъекта 7 освещают все ячейки управляемого транспаранта 8 и модулируются им, а затем отображающим объективом 9 и светоделителькым кубом 10-1через оптический вентиль 17 направляется на вход полукубического мультипликатора изображения 10. По командес блока управления 27 на переключатели поляризации 25 (заштрихованы нафиг. 1) подается код адреса канала,по которому должно работать устройство, Согласно этому коду пучок света направляется на соответствувщуюоптическую систему 18,Поликубический мультипликатор 10совместно с согласующими оптическимисистемами 18 образует мультиплицирующую поликубическув систему (МПС).В устройстве может быть несколькоМПС. Пройдя МПС, пучок света поступает на вход поликубического мультипликатора 21, который вместе с фокусирувщими оптическими системами22-23 и носителями информации 24,установленными на ее выходах, образует информационнув поликубическувсистему (МПС). Согласующие оптические системы 18 переносят изображениефокальной плоскости объектива 9 вплоскость расположения Фокусирующихсистем 22-23 ИПС.Оптическая система, состоящая изобъективов 9, 19-20, 22-23, освещает участок светочувствительногоносителя информации 24, соответствующий адресу, заданному адресной системой. Поскольку пучок света промодулирован управляемьм транспарантом8, то в плоскости носителя информации 24 проецируется уменьшенноеизображение кода, отображенного натранспаранте 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. В режиме считывания информации излучатель 1 работает на длиневолны А. 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 которомупроизводится обращение. Освещениемикрокадра выбранного носителя осуществляется той же оптической систе мой, что и при его записи.Изображение микрокадра, отраженное от носителя, увеличивается оптической системой 22-23. и объективом20 и по тому же каналу поликубичес ких мультипликаторов 21, 10, с помощью оптической системы направля- .ется на светоделительный блок 10-9.При подаче на переключатель поляризации 25 напряжения блок 10-9направляет изображение в канал считывания напряжения, в котором оно корректирующим объективом 11 совмещается с матрицей фотоприемников 12 и покоманде с блока управления 27 считывается ею.3. В режиме стирания информацииизлучатель 1 работает на длине волныстир При необходимости стираниякакой-либо страницы информации покоманде с блока управления 27 всерабочие ячейки управляемого транспаранта 8 переводятся в режим пропускания света. По команде с блока управления 27 выбирается канал поликубических мультипликаторов, соответст О вующий адресу на носителе, в которомдолжна стираться информация. Оптическая система работает так же,как и в режиме записи информации,а на носитель информации 24 подается 4 сигнал, разрешающий стираниеПри стирании слова (блока слов)блок управления 27 переводит в режим пропускания только те ячейкиуправляемого транспаранта 8, информация в которых должна стираться иперезаписываться, остальные ячейкимаскируются.При ассоциативной обработке информации устройство работает следующимобразом.1. В режиме ассоциативного поискастраница информации излучатель 1 работает на длине волны Я. При этомблок управления 27 высвечйвает весьадресный растр световых пучков блока 60 2 адресации (например, на все ячейкиэлектрооптической отклоняющей систежподаются четвертьволновые напряжения).В ячейках управляемого транспаранта8, предназначенных для ассоциативных Я признаков страницы, устройство управ"ления 27 отображает обратный кодпризнака опроса, остальные ячейкимаскируются. По командам с блокауправления 27 производится последовательное переключение каналов полику,бических мультипликаторов и последовательное обращение ко всем носителяминформации. Поскольку высвечиваютсянсе положения блока адресации 2, токод признака опроса проецируется навсе ассоциативные признаки всехмикрокадров каждого носителя. Производится оптическое умножение иэображения признака опроса на все ассоциативные признаки страниц информации выбранного носителя.Изображение растра точечных источников, сформированное в переднейфокальной плоскости оптической системы 22-23 выбранного носителя, по соответствующему каналу информационнойполикубической системы направляется 20с помощью оптического вентиля 17,светоделительного куба 10-1 и светоделительного блока 10-9 в канал ассоциативного поиска страницы, В этомканале объективами 13 и 14, отражающим элементом 15 (например, призмойили зеркалом) изображение растрапроецируется на матрицу 16 фотоприемников.Если один из ассоциативных признаков совпал с признаком опроса, тосуммарный сигнал, полученный с соответствующего фотоприемника (группыфотоприемников) матрицы 16, будетранен нулю. Адрес этого фотоприемника (группы Фотоприемников) в матрице16 соответствует адресу микрокадрана носителе, адрес носителя определяется кодом адреса, подаваемым напереключатели поляризации поликубических систем. Устройство переводится в режим адресного считывания понайденому адресу и работает описа. -ным выше способом..Стирание информации и устроиствеможет производиться либо по адресу 45(при этом устройство работает н адресноМ режиме описанном выше) либопо признаку (при этом страницы,подлежащая стиранию отыскивается приработе устройства в ассоциативномрежиме поиска описанном выше), После этого стирание страницы производится по команде с блока управления 27обычным способом при котором всеячейки управляемого транспаранта 8переводятся в режим пропускания.Устройство по такой схеме содержит большое число поликубическихсистем, поэтому общая емкость ЗУ может достигать величины 10 фо в : 10 дв.Язнаков. 60В общем случае поликубическиемультипликаторы устройства имеют пространственную структуру,Использование предлагаемого устройства в вычислительной технике позво лит осуществить ассоциатинный поиск информации по массиву 10" в ; 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 труд 1 ностей.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 изобретенияОптическое 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 мультипликатор713347 9229/7 писное 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 фотоприемниховподключены к входу блока управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. ЕЕЕ Тгапь, 1970, ч,С, Р 12,р, 1174-1181.2. Аррсед Орйсь, 1975, Р 14,Р 11, р, 2667-2613 (прототип),