Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
10.4.4. Чисто оптические архитектурыПо мере перемещения в правый нижний угол классификационной схемы на рис. 10.34 доля оптических элементов увеличивается до тех пор, пока не получается чисто оптическая архитектура. Пример оптического компьютера с разбиением на мелкие структурные элементы и сильной связью между элементами показан на рис. 10.36. Хотя никто еще не построил подобный компьютер, технически возможно создать систему, состоящую из 1 миллиона параллельных каналов. Это отнюдь не означает, что система включала бы конфигурацию обязательно из 1 миллиона узлов, так как такая конфигурация не подразумевает, что планарная матрица логических элементов, обозначенная как матрица вентилей, имела бы именно один логический элемент на канал. Вместо этого несколько логических элементов следовало бы соединить посредством среды межэлементных соединений, что позволило бы образовать элемент процессора. Например, квадратная матрица Ввод сигнала в оптический компьютер можно было бы осуществлять посредством матрицы лазерных диодов, адресуемых независимо друг от друга, или двумерных ПМС. Матрица диодов обладала бы намного большими скоростями (кликните для просмотра скана) модуляции, чем ПМС, но требовала бы намного более сложной схемы, особенно если условия работы требуют однородности излучения по всей матрице. Если входной сигнал уже имеет вид двумерного изображения, которое могло бы выводиться из процессора технического зрения, то использование входного устройства не является обязательным, а целесообразность его использования зависит от степени совместимости двух процессоров. Матрица логических элементов могла бы представлять собой двумерный ПМС, обладающий нелинейной характеристикой, или матрицу оптических бистабильных переключателей. Последнее в стройство в конечном счете позволило бы получить намного большие скорости переключения, однако существующие виды оптических бистабильных переключателей потребовали бы слишком высоких уровней мощности. В настоящее время разрабатываются более совершенные нелинейные материалы, позволяющие создать более пригодные на практике оптические бистабильные устройства. Элементы соединений, вероятно, будут использовать эффект смещения частот в нелинейных оптических средах и будут аналогичны по сути устройствам, описанным ранее для гибридных архитектур. Однако из-за намного большего числа каналов, с которыми необходимо работать, переключения должны выполняться многоступенчатым образом, когда ряд параллельных плоских голографических матриц, работающих в реальном времени, выполнял бы процедуры аналогично тому, как это показано на рис. 10.38. Заметим, что для простоты все три основные функции межэлементных соединений процессор — процессор, процессор — память, процессор — устройство ввода/вывода объединены в один блок, но они могли бы быть реализованы тремя независимыми устройствами. С точки зрения технологии главную трудность представляло бы создание детектора. В большинстве случаев предпочтение было бы отдано устройству с 1 миллионом каналов, где каждый канал работает на частоте 1 МГц (проектируемое
Рис. 10.38. Многоступенчатая оптическая сеть межэлементных соединений, быстродействие для двумерных ПМС). Однако для наиболее практичных конструкций процессоров потребности были бы намного ниже. Если бы проблемная область требовала, скажем, выполнения 100 итераций или более (например, семантическая сеть ведет поиск на глубину по меньшей мере 100 шагов), выходной сигнал требовалось бы выводить только один раз за каждые 100 мкс. Это снижает требования к пропускной способности детектора до 1010 бит в секунду Последняя из основных компонент этой оптоэлектронной архитектуры — это устройство памяти. В электронных компьютерах одна из целей состоит в размещении большей части памяти вместе с логическими элементами. В области оптических компьютеров это не является ни необходимым, ни желательным, потому что задержки в передаче сообщений сильно снижены по сравнению с электронными устройствами. Таким образом, на рис. 10.36 основное устройство памяти изображается как единый блок, равно используемый всеми процессорами посредством двунаправленных каналов связи. Другой важной областью применения оптики являются многопортовые устройства памяти. Фактически использование нескольких длин волн могло бы для любого заданного участка памяти обеспечить считывание при одновременном использовании большого числа каналов. Это позволило бы избежать необходимости использования сложных цепей выделения интересующей информации. Например, голографические решетки могли бы быть использованы для демультиплексирования большого числа наложенных друг на друга отраженных сигналов с различными длинами волн, отраженных от заданного пятна на оптическом диске; кроме того, могли бы быть использованы голографические элементы памяти, которые пространственно разделили бы различные считанные длины волн. Способ, которым это могло бы быть реализовано, показан схематически на рис. 10.39, где большое число пучков света могло бы одновременно использоваться для адресации оптического диска. Другим привлекательным свойством применения нескольких длин волн в оптических вычислениях является то, что управление переключением осуществляет сам луч, несущий информацию, и не требуется предусматривать отдельный вход для управляющего луча. В последнем случае это существенно увеличивало бы сложность операций управления компьютером. Напротив, использование целого ряда длин волн делает в большей мере параллельными операции, используемые для маршрутизации сообщения, в которых начальные биты в общем потоке битов сообщения содержат информацию об адресе, используемую каждым переключателем, с которым сталкивается сообщение по мере прохождения по сети. Вычислительная мощность обработки с чисто оптической архитектурой могла бы быть увеличена посредством применения конвейерной обработки. Этого можно было бы достичь, копируя матрицу логических элементов подобно тому, как это показано на рис. 10.40. Конвейерная обработка была бы
Рис. 10.39. Интерфейсное устройство на основе оптического диска для чисто оптической системы.
Рис. 10.40. Матрица оптических затворов для конвейерной схемы обработки, полезна для многомерных задач, таких как обработка в системах технического зрения, связанных с обработкой зависящих от времени трехмерных изображений (например, каждая плоскость могла бы выполнять роль различной глубины изображения). К настоящему моменту читателю следовало составить впечатление о типах архитектур, необходимых для символьных вычислений, а также о нескольких способах выполнения их по своей сути аналоговыми оптическими устройствами. Должно быть ясно, что даже эти «чисто оптические» структуры в некотором смысле являются гибридными оптоэлектронными архитектурами. В частности, электроника должна была бы использоваться для интерфейсных устройств связи с пользователем, для цифровых контроллеров и т. д., тогда как оптика должна была бы использоваться для проведения символьной обработки. В отношении схемы на рис. 10.34 можно было бы ожидать, что имеется спектр уровней, где могут возникать оптоэлектронные интерфейсы. Этот спектр возможностей архитектур простирается от чисто электронных до гибридных оптоэлектронных систем и приводит к рассмотрению других потенциальных возможностей использования оптики для задач символьных вычислений. Некоторые из этих возможностей рассматриваются в следующем разделе.
|
1 |
Оглавление
|