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
5.3. Устройства с внутренним пороговым кодированиемУстройства с внутренним пороговым кодированием используют оптические методики для операции принятия решения, так же как и для операций соединения. Следовательно, они представляют собой более общий класс устройств, чем системы с внешним пороговым кодированием, в которых не допускаются оптические операции принятия решений. В частности, использование двух или более уровней принятия решения в принципе позволяет выполнить любую комбинаторную логическую функцию, но устройства с внешним пороговым кодированием используют лишь один уровень принятия решения и, таким образом, в принципе не обладают этой способностью. Как было указано в разд. 5.1, осуществляющие операции принятия решения оптические системы не нуждаются в применении тех схем вентильных устройств с булевой логикой, которые стали традиционными в чисто электронных интегральных схемах. В частности, пороговая логика утверждает более общий, включающий традиционную булеву логику в качестве частного случая подход, позволяющий уменьшить число используемых логических уровней, элементов и соединений. Два простых примера устройств с внутренним пороговым кодированием, одно из которых (умножитель-сумматор) использует комбинаторную логику, а другое (I-К-триггер)-последовательную логику, рассмотрены в разд. 5.3.1 и 5.3.2. Эти устройства могут быть реализованы с высокой степенью интеграции на основе нелинейных оптических (бистабильных) устройств. Так как оптико-электронные (или электронно-оптические преобразования), как правило, приводят к ухудшению таких показателей, как быстродействие, энергопотребление, геометрические размеры и т. д., можно ожидать, что эти приборы потребуют чисто оптических или близких к ним внутренних соединений с целью улучшения рабочих характеристик по сравнению с чисто электронными устройствами. 5.3.1. Пример умножителя-сумматораРассмотрение данного примера было вызвано необходимостью обеспечить высокую скорость при выполнении операции внутреннего произведения в линейной алгебре (например, для умножения матрицы на вектор или матрицы на матрицу), в противном случае эти операции становятся бессысленными. Операции внутреннего произведения включают умножение двух чисел и сложение результата с третьим числом. Например, 2-разрядный умножитель-сумматор умножает два 2-разрядных числа М и Традиционная схема булевой логики для 2-разрядного умножителя-сумматора изображена на рис. 5.7, где индексы Следует заметить, что булева логическая схема на рис. 5.7 требует всего 38 логических вентилей и 18 инверторов. (Инверторы обычно не включают в число логических элементов или общее число логических уровней, однако они занимают объем, требуют затрат мощности, обладают определенным быстродействием.) Эта схема имеет максимальную длину пути распространения сигнала по девяти логическим уровням. Пороговое логическое устройство, изображенное на рис. 5.8, требует восемнадцати пороговых логических элементов и использует только 5 логических уровней. Также представляет интерес сравнение числа соединений, необходимых для данных схем. В случае булевой логической схемы эта величина составляет 116, против 70 для пороговых логических устройств. Это сравнение можно кратко подытожить тем утверждением, что пороговое логическое устройство имеет превосходство приблизительно в 2 раза в отношении числа логических уровней, числа логических элементов и числа соединений. Подобным же образом можно спроектировать схему 8-раз-рядного умножителя-сумматора, умножающего два 8-разряд-ных числа, прибавляющего (кликните для просмотра скана) сложной и возникает искушение сделать заключение, что результаты являются показателем того, чего можно достичь при реализации более сложных схем. Если рассматривать отношение скорости обработки к потребляемой мощности, то можно утверждать, что результаты также указывают на значительно большие преимущества указанных систем по сравнению с отдельным уровнем, элементом или набором каких-либо соединений, так как каждое из соответствующих отношений либо увеличивает скорость обработки, либо уменьшает потребление мощности, либо делает и то и другое. Как указано выше, ожидается, что чисто оптические элементы и внутренние соединения будут необходимы в системах с внутренним пороговым кодированием, которые реализуют свои очевидные потенциальные преимущества по сравнению с возможностями чисто электронных устройств. А чтобы реализовать потенциальные преимущества в отношении геометрических размеров, вероятно, потребуется использовать методики интегральной или «почти интегральной» [31] оптики. Из числа целого ряда материалов, исследованных для указанной технологии
Рис. 5.9. Сравнительные характеристики традиционной и пороговой логических схем умножителя-сумматора с числом разрядов интегралыю-оптических структур на GaAs [34]. В настоящее время также проводятся исследования и других многообещающих материалов, включая системы на основе 5.3.2. Пример J-K-триггерJ-K-триггер является основным элементом традиционных последовательностных логических архитектур, которые запускаются либо синхронно от внешнего источника, либо работают в режиме внутренней синхронизации. Триггер имеет два входа Архитектура с фемтосекундными ультракороткими импульсами [20, 38, 39] эквивалентна схеме с пороговыми логическими элементами, представленной на рис. 5.8, но обладает обратной связью. Так как данная архитектура входит в число наиболее общих и мощных разработок, ее характеристики и возможности обсуждаются далее более подробно.
Рис. 5.10. Схема внутреннего порогового кодирования для J-K-триггер Весовые коэффициенты показаны на матрице межсоединений; пороги указаны на матрице порогового кодирования/усиления.
|
1 |
Оглавление
|