Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
переключателей потенциально является достаточно высокой.
9.4.2. Динамически программируемые логические матрицы
В универсальных перекрестных переключателях конфликтные ситуации
предотвращаются за счет того, что в них выполняется только одно
соединение на столбец. В противоположность этому ПЛМ допускает любое
произвольное число соединений. В принципе логический эквивалент
динамической ПЛМ размером N-\-N может быть осуществлен с помощью ОПЛМ
способом, аналогичным описанному выше для перекрестных переключателей, а
именно простым соединением N таких устройств. Этот подход, однако, не
является особенно привлекательным, поскольку размер и сложность
получающейся структуры могут оказаться неприемлемыми. Использование ПМС
предоставляет другой способ, но он не способен обеспечить скорость
переключения системы, сравнимую с возможностями ОПЛМ. Одним из возможных
решений является добавление к ОПЛМ каскада предобработки с другим уровнем
логики.
На рис. 9.10, а, б изображена комбинация из ОПЛМ, соединенной со
структурой, выполняющей предобработку данных, что в сумме обеспечивает
возможность эффективного динамического сброса данных [17]. Структура
предобработки данных основывается на простых и повторяющихся логических
блоках, которые в сущности являются вариантом соединения типа ячейка-
ячейка, используемым в непредставляющем хлопот
Глава 9. Волоконно-оптические программируемые матрицы
267
случае, когда используют 0 либо 1. Комбинация ОПЛМ и логической
предобработки полностью эквивалентна подходу, основанному на
использовании ПМС, однако операция перестраи-вания сети может быть
выполнена за один тактовый цикл. Для N каналов данных указанный метод
позволяет получить N выходных каналов. При добавлении узла локальной
памяти устройство может быть построчно возвращено в исходное состояние.
Для этого требуется приблизительно 2ХА управляющих каналов. Это может
быть проделано в значительной мере подобно тому, как и в случае с обычным
ПМС.
9.5. Выводы
Анализ возможностей масштабирования, проведенный в разд. 9.2, показывает,
что большие значения ширины полосы частот и коэффициентов разветвления по
выходу и объединения по входу волоконно-оптических ПЛМ обеспечивают
работу в режимах, недоступных для электронных логических устройств.
Принципиальным преимуществом ОПЛМ является способность рассеивать
мощности на значительных площадях. В разд. 9.2
С,СЛ С3СЛ С5С6*, С7СЛ
С, С2 X, fj
*~о о о Г
0 0 1 о
0 10 о
0 11 1
10 0 1
10 1 1
110 1
111 1
6
Рис. 9.10. а - вариант соединения ПЛМ с устройством логической
предобработки данных в динамически программируемой ОПЛМ. б - таблица
истинности для повторяющихся логических блоков, показанных в части а.
Часть III. Систолические процессоры и логические матрицы
также 'показано, что и произведение числа межэлементных соединений на
полосу частот, и произведение коэффициентов разветвления по выходу и
объединения по входу на ширину полосы частот являются мерой
производительности. Эти величины также пропорциональны произведению
мощности, ширины полосы частот и чувствительности детектора. Таким
образом, при постоянной ширине полосы частот мощность, необходимая для
достижения определенной производительности, оказывается прямо
пропорциональной произведению коэффициентов разветвления по выходу и
объединения по входу.
В разд. 9.3 сделан вывод 6 том, что для определенного уровня
функциональной сложности использование декодеров высших порядков приводит
к монотонному снижению полного числа термов произведения, или, что
эквивалентно, сложности вычислений. Напротив, производительность, а также
мощность и энергия, требуемые для конкретных вычислений, имеют отчетливый
минимум. Для эффективной работы, таким образом, требуется оптимальное
согласование типа декодера и сложности функции, которую надо вычислить.
Для многих задач степень сложности оптимального декодера может быть
настолько велика, что не может быть реализована на основе ОПЛМ. К
счастью, существует сравнительно простой способ синтеза генератора
функций на основе электронных чипов ЗУПВ или ПЛМ, дающих возможность
обойтись одним выходным каналом, который для определенных термов
произведений эквивалентен целой группе выходных каналов декодера.
Повторяя процедуру для каждого из входов минимизированной таблицы
истинности и соответственно после нахождения И и ИЛИ входов, можно
реализовать очень большие таблицы истинности, используя при этом
сравнительно малое число электронных чипов предварительной обработки, а
также располагая сравнительно скромными возможностями ОПЛМ во втором
каскаде. Суммарный эффект применения этого метода работы с таблицей
истинности состоит в существенном снижении требований, предъявляемых к
коэффициентам объединения по входу и разветвления по выходу самой ОПЛМ.
Тем самым удается обойти необходимость применения в реальных устройствах
сложных декодеров. Путем подходящей замены (в функциональных генераторах)
