5.1.2. Определения взвешивания и порогового кодирования
Архитектура компьютера и выполняемые им операции могут быть представлены в виде набора соединенных между собой элементов, которые принимают решения. Например, любая булева логическая функция (или таблица истинности) может быть реализована цепью элементарных решателей или логических элементов, таких, как вентили И или ИЛИ. В целом соединения могут быть охарактеризованы понятием веса, численно описывающего состояния межэлементного соединения. Например, состояния отсоединения и подсоединения могут быть описаны нулем (0) и единицей (1), либо даже любым действительным или комплексным числом (возможные значения комплексных весовых коэффициентов рассматриваются в разд. 5.2.1). Решатели могут характеризоваться неравенствами, связанными с множеством пороговых значений, которые также могут быть действительными или комплексными числами. Таким образом, соединения могут ассоциироваться с взвешиванием, а принятие решений — с пороговым иодированием. Следует обратить внимание на то, что взвешивание представляет собой более общее понятие, чем соединение, а принятие решения — более общий термин, чем пороговое кодирование.
Пространственные и временные характеристики системы, связанные с операциями взвешивания и порогового кодирования, могут быть использованы для классификации архитектур оптических вычислений [6]. А поскольку основное различие архитектур обычно связывают с наиболее трудными для реализации операциями, поэтому классификацию архитектур целесообразно связать именно со взвешиванием и пороговым кодированием. Соответственно к первому классу относят архитектуры с внешним пороговым кодированием, где операции порогового кодирования выполняются в неоптической части одного или более оптико-электронных интерфейсов, а операции взвешивания выполняются такими оптическими элементами, как
голограммы, линзы и т. д. Например, в ставшем теперь классическим стэнфордовском умножителе матрицы на вектор [7] (использованном для выполнения дискретных линейных преобразований, например дискретных фурье-преобразований) в целом для реализации соединений используется маска с несколькими апертурами и пассивная оптика, а для принятия решений—используется матрица фотодетекторов с электронным пороговым кодированием. Ко второму классу относят архитектуры с внутренним пороговым кодированием, где по крайней мере часть операций порогового кодирования выполняется чисто оптически и где, следовательно, необходимы нелинейные устройства с оптическими входными и выходными сигналами. Таким образом, архитектура с внутренним пороговым кодированием содержит чисто оптические нелинейные устройства, в то время как архитектура с внешним кодированием не содержит таких элементов, и классификация отделяет операции принятия решений, выполняемые оптически, от операций, осуществляемых электронными устройствами. Указанная классификация может быть использована применительно к цифровым и аналоговым схемам или к несинхронизированным и синхронизированным архитектурам (например, комбинационным, последовательно асинхронным или последовательно синхронным). Классификация применена для различных уровней сложности устройств — от отдельных вентилей до готовых процессоров [8]. Следует обратить внимание, что архитектуры обоих классов, как правило, базируются на возможностях оптики осуществлять (с помощью, например, линз, голограмм и т. д.) соединения без интерференционных явлений.
