Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
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 (бит/с); последняя величина более согласовывается с
ожидаемыми возможностями устройств на основе GaAs. В качестве примера
можно было бы рассмотреть случай, где каждый процессор, как это было
ранее, состоит из блока пХп каналов. Полагая, что п = 5 и каждый
процессор имеет именно один выходной канал, пропускная способность
детектора составила бы 4Х Ю10 бит/с. Определенная комбинация этих двух
разработок предъявила бы такие требования к детектору, которые хорошо
укладывались бы в реально выполнимые технические требования.
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
350
Часть IV. Символьные вычисления и искусственный интеллект
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 полез-
Матрица затворов
Переключающая матрица (4-волновые смешение частот
Адресуемая матрица-источник сигнала (10ь параллельных каналов)
Управляющий/адресный
пучок
Адресуемая матрица детекторов, являющаяся источником сигнала
(106параплельных каналов)
Данные, выбранные из памяти
Оптический диск
Рис. 10.39. Интерфейсное устройство на основе оптического диска для чисто
оптической системы.
Адресуемая матрица-источник сигнала (10(r) параллельных каналов)
Матрица затворов (10е)
Переключающая
матрица
Z. /¦
71 /
Рис. 10.40. Матрица оптических затворов для конвейерной схемы обработки,
Г лава 10. Оптика и символьные вычисления
351
на 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
