Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
параллельного порогового кодирования [8, 11].
Требуется отчетливо выделить значение различных архитектурных подходов
применительно к параллельным оптическим компьютерам, и ряд авторов уже
рассматривали этот вопрос с различных точек зрения. В работах [12, 13]
описан оптический последовательный процессор, созданный на основе
оптических межэлементных соединений, предельные возможности которого
обсуждались с позиций анализа числа оптических вентилей. В работах [14,
15] было предложено использовать теневую методику для осуществления
оптической цифровой логики, в частности обсуждалось ее применение в
оптической системе параллельной логики (OPALS). Авторы [16] применили
жидкокристаллический ПМС в оптических триггерах и схемах последовательной
логики, а также рассмотрели их применение в архитектуре клеточной логики.
В данной главе дается описание уникальной по своим возможностям и
единственной в своем роде архитектуры оптических компьютеров, а именно
архитектуры клеточной логики [17,18].
Глава 8. Архитектуры клеточной логики
217
Можно проследить историю развития клеточной логики до начала 60-х гг. Для
реализации обладающих высоким параллелизмом систем обработки предлагалось
большое количество видов клеточных матричных структур процессорных
элементов. Иногда клеточная логика рассматривалась в связи с теорией
нейронных сетей. В настоящее время представляется многообещающим
изготовление клеточных матриц на основе технологии СБИС. В свою очередь
оптическая параллельная логика подает еще большие надежды потому, что с
помощью оптики можно очень просто реализовать пространственное размещение
элементов процессора и выполнить соединения между матрицами процессорных
элементов. Архитектура клеточной логики в полной мере способствует
проявлению таких преимуществ оптических операций, как высокая степень
параллелизма. Класс архитектур клеточной логики позволяет эффективно
осуществлять функции контроля и управления оптическими параллельными
компьютерами. Особой чертой архитектуры клеточной логики является то, что
ее математические структуры доступны для понимания во многих случаях. Это
- теория клеточной логики, называемая клеточными автоматами. Архитектура
клеточной логики и теория клеточных автоматов могут играть важную роль в
развитии оптических компьютеров. Главное внимание здесь уделяется
подходам, основанным на клеточной логике и рассматриваемых применительно
к конструированию оптического компьютера. Особый интерес представляют
характеристики и возможности архитектуры клеточной логики и их реализация
в виде оптических устройств.
В разд. 8.2 представлен краткий обзор архитектур клеточной логики
применительно к разработке компьютера, к чему позднее придется вернуться
при описании конкретных разработок. Представлены некоторые клеточные
автоматы, а также описаны их наиболее значительные характеристики и
результаты. Рассмотрены перестраиваемые архитектуры усовершенствованных
клеточных логических компьютеров. Обсуждается классификация методов
обработки данных, указано значение МКМД-архитектуры для организации
потоков логических данных и команд в клеточных логических компьютерах
общего назначения.
В разд. 8.3 даны некоторые основные понятия логики и методы двоичной
обработки данных применительно к архитектурам клеточной логики. Затронуты
оптические методики реализации МКМД-логики. Показано, что оптическая
МКМД-логика позволяет достичь особой гибкости архитектуры оптического
компьютера. Наконец, в разд. 8.4 представлены способы реализации
архитектуры клеточной логики в оптических устройствах. .......
218
Часть III. Систолические процессоры и логические матрицы
8.2. Клеточная логика
Архитектура фон Неймана и теория автоматов легли в основу разработки
электронных цифровых компьютерных систем [19]. Однако в случае
компьютеров с чисто параллельной обработкой данные принципы неприменимы.
Было показано, что эффективное решение в случае чисто параллельной
архитектуры имеется лишь при определенных условиях. Клеточная логика
среди различных архитектур [20-22] является одним из наиболее вероятных
кандидатов на эту роль. Архитектура клеточной логики для оптических
компьютеров основана на использовании упорядоченных простых процессорных
элементов, или элементарных блоков логических операций. В целом
реализация клеточной логики - это пространственное расположение ячеек
процессорных элементов в одном, двух или трех измерениях. В принципе
размещение должно быть до некоторой степени унифицировано, однако в
соответствии с конкретной ситуацией может изменяться. Каждая ячейка в
клеточной матрице обладает определенными логическими свойствами и может
также обладать способностью запоминать информацию. Клеточная матрица
характеризуется однородным распределением соединений между ячейками.
В настоящее время ведется интенсивная разработка по следующим
направлениям: теория клеточных матриц, теория клеточных автоматов,
клеточные логические компьютеры, возможные операции и функции в клеточной
