Оптоелектронний пристрій

Оптоелектронний пристрій, що містить два оптоелектронні регістри, два елементи АБО-НІ, елемент І, RS-тригер, елемент АБО, входи дозволу відповідно запису і зчитування пристрою, установний вхід, вхід запуску і шину тактових імпульсів пристрою, кожна розрядна комірка оптоелектронних регістрів містить оптоелектронний квантуючий модуль, причому в кожній розрядній комірці перший електричний вхід оптоелектронного квантуючого модуля підключений до шини живлення, а другий електричний вхід оптоелектронного квантуючого модуля є інформаційним входом запису відповідної розрядної комірки, вихід першого елемента АБО-НІ з'єднаний з виходом ознаки присутності різниці в першому оптоелектронному регістрі пристрою, а вихід др угого елемента АБО-НІ з'єднаний з виходом ознаки присутності різниці в дру U 2 (19) 1 3 34464 оптично з першим входом другого елемента АБОНІ і через другий елемент НІ з першим оптичним входом четвертого елемента І, перший електричний вхід першого оптоелектронного квантуючого модуля у кожній розрядній комірці з'єднаний з електричним виходом другого модулятора, у молодшій розрядній комірці кожного оптоелектронного регістра другий ви хід дев'ятого розряду другого оптоелектронного квантуючого модуля з'єднаний з третіми оптичними входами першого і другого оптоелектронних квантуючих модулів і з оптичним входом другого модулятора наступної розрядної комірки, оптичні входи других модуляторів молодших розрядних комірок першого і другого оптоелектронних регістрів з'єднані відповідно з виходами третього і четвертого елементів І, другі входи яких з'єднані з виходом регенеративного бістабільного оптрона, одиничний оптичний вхід якого з'єднаний з шиною запускання пристрою, перший нульовий оптичний вхід регенеративного бістабільного оптрона з'єднаний з виходом першого елемента І, а другий нульовий оптичний вхід з'єднаний з виходом другого елемента І, другі входи першого і другого елементів АБО-НІ з'єднані з виходом регенеративного бістабільного оптрона, вихід першого елемента АБО-НІ з'єднаний з виходом ознаки присутності різниці в першому оптоелектронному регістрі пристрою, а вихід другого з'єднаний з виходом ознаки присутності різниці в другому оптоелектронному регістрі пристрою. Недоліком даного пристрою є значна складність розрядних комірок оптоелектронних регістрів. Найбільш близьким за технічною суттю є оптоелектронний пристрій віднімання десяткових чисел [патент України 66625, кл. G06F7/556, 2004р., Бюл. №5], що містить два оптоелектронні регістри, два елементи АБО-НІ. чотири елементи І і два елементи НІ, кожна розрядна комірка оптоелектронних регістрів містить оптоелектронний квантуючий модуль, причому в кожній розрядній комірці перший електричний вхід оптоелектронного квантуючого модуля підключений до шини живлення, вихід першого елемента І з'єднаний з першим входом першого елемента АБО-НІ і через перший елемент НІ з'єднаний з першим входом третього елемента І, вихід др угого елемента І з'єднаний з першим входом другого елемента АБО-НІ і через другий елемент НІ з першим входом четвертого елемента І, вихід першого елемента АБО-НІ з'єднаний з виходом ознаки присутності різниці в першому оптоелектронному регістрі пристрою, а вихід др угого елемента АБО-НІ з'єднаний з виходом ознаки присутності різниці в другому оптоелектронному регістрі пристрою, крім того він містить RS-тригер і елемент АБО, входи дозволу відповідно запису і зчитування пристрою, установний вхід, вхід запуску і шину тактових імпульсів пристрою, причому в кожній розрядній комірці обох оптоелектронних регістрів другий електричний вхід оптоелектронного квантуючого модуля є інформаційним входом запису відповідної розрядної комірки, оптичний вихід першого розряду оптоелектронного квантуючого модуля молодшої розрядної комірки з'єднаний з входом старшого розряду оптоелектронного квантуючого 4 модуля старшої розрядної комірки, вихід ознаки нуля першого розряду оптоелектронного квантуючого модуля кожної розрядної комірки першого і другого оптоелектронних регістрів підключені до входів відповідно першого і другого елементів І, другі входи третього і четвертого елементів І, а також другі входи першого і другого елементів АБО-НІ з'єднані з прямим виходом RS-тригера, вихід третього і четвертого елементів І підключений до входу зчитування оптоелектронних квантуючих модулів розрядних комірок відповідно першого і другого оптоелектронних регістрів, виходи першого і другого елементів І через елемент АБО з'єднані з R-входом RS-тригера, S-вхід якого підключений до входу запуску пристрою, входи дозволу запису і зчитування пристрою з'єднані з відповідними входами оптоелектронних квантуючих модулів кожної розрядної комірки обох оптоелектронних регістрів, до яких також підключені установний вхід і шина тактових імпульсів пристрою. Недоліком відомого пристрою є значні апаратні витрати при виконанні арифметичної обробки двох десяткових операндів. В основу корисної моделі поставлено задачу створення оптоелектронного пристрою, в якому за рахунок вдосконалення блоків та зв'язків між ними досягається можливість зменшення кількості логічних елементів, що приводить до скорочення апаратних витрат пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в оптоелектронний пристрій, що містить два оптоелектронні регістри, два елементи АБО-НІ, елемент І, RS-тригер, елемент АБО, входи дозволу відповідно запису і зчитування пристрою, установний вхід, вхід запуску і шину тактови х імпульсів пристою, кожна розрядна комірка оптоелектронних регістрів містить оптоелектронний квантуючий модуль, причому в кожній розрядній комірці перший електричний вхід оптоелектронного квантуючого модуля підключений до шини живлення, а другий електричний вхід оптоелектронного квантуючого модуля є інформаційним входом запису відповідної розрядної комірки, вихід першого елемента АБО-НІ з'єднаний з виходом ознаки присутності різниці в першому оптоелектронному регістрі пристрою, а вихід другого елемента АБО-НІ з'єднаний з виходом ознаки присутності різниці в другому оптоелектронному регістрі пристрою, другі входи першого і другого елементів АБО-НІ з'єднані з прямим виходом RS-тригера, S-вхід якого підключений до входу запуску пристрою, входи дозволу запису і зчитування пристрою з'єднані з відповідними входами оптоелектронних квантуючих модулів розрядної комірки обох оптоелектронних регістрів, до яких також підключені установний вхід і шина тактових імпульсів пристрою, введено третій елемент АБОНІ, причому виходи ознаки нуля оптоелектронного квантуючого модуля розрядної комірки першого і другого оптоелектронних регістрів підключені до перших входів першого і др угого елементів АБО-НІ відповідно і до відповідних входів елемента АБО, вихід якого з'єднаний з R-входом RS-тригера та інверсним входом елемента І, прямий вхід якого з'єднаний з прямим виходом RS-тригера, а вихід підключений до входу зчитування оптоелектронно 5 34464 го квантуючого модуля розрядних комірок обох оптоелектронних регістрів, інверсний вихід RSтригера з'єднаний з виходом сигналу „Кінець" пристрою, входи третього елемента АБО-НІ з'єднані з виходами першого і другого елементів АБО-НІ, а його вихід з'єднаний з виходом ознаки рівності операндів. На кресленні зображено схему оптоелектронного пристрою. Оптоелектронний пристрій містить два оптоелектронні регістри 1 і 2, кожний з яких представлений розрядною коміркою, що містить оптоелектроний квантуючий модуль 3 розрядністю m, три елементи АБО-НІ 4-6, елемент АБО 7, елемент І 8, RS-тригер 9. Оптоелектронні квантуючі модулі 3 розрядних комірок оптоелектронних регістрів 1 і 2 електрично підключені до шини 10 живлення. В розрядних комірках обох оптоелектронних регістрів 1 і 2 ви хід 11 ознаки нуля оптоелектронного квантуючого модуля 3 електрично з'єднаний з першим входом елементів АБО-НІ 4, 5 відповідно, а також з відповідним входом елемента АБО 7. Др угі входи елементів АБО-НІ 4, 5 з'єднані з прямим виходом RS-тригера 9, який також з'єднаний з прямим входом елемента І 8, інверсний вхід якого з'єднаний з виходом елемента АБО 7, а також з R-входом RS-тригера 9. Вихід елемента І 8 з'єднаний з входом 12 зчитування оптоелектронного квантуючого модуля 3 розрядних комірок оптоелектронних регістрів 1 і 2, S-вхід RS-тригера 9 з'єднаний з входом 13 запуску пристрою, виходи елементів АБО-НІ 4, 5 з'єднані з виходами 14, 15 ознаки присутності різниці в оптоелектронних регістрах 1 і 2 відповідно. Входи 16 і 17 є відповідними входами дозволу запису і зчитування пристрою і з'єднані з відповідними входами оптоелектронних квантуючи х модулів 3 розрядних комірок оптоелектронних регістрів 1 і 2, до яких підключені також установний вхід 18 і шина 19 тактових імпульсів пристрою, а інверсний вихід RS-тригера 9 з'єднаний з виходом 20 сигналу „Кінець" пристрою. Електричний вхід оптоелектронного квантуючого модуля 3 є входом 21 запису відповідної розрядної комірки оптоелектронних регістрів 1 і 2, входи елемента АБО-НІ 6 з'єднані з виходами елементів АБО-НІ 4 і 5, а його вихід з'єднаний з виходом 22 ознаки рівності операндів. Оптоелектронний пристрій працює таким чином. Перед початком роботи пристрою на його установний вхід 18 подається сигнал, який встановлює оптоелектронні квантуючі модулі 3 розрядних комірок обох оптоелектронних регістрів 1 і 2, які підключені до шини 10 живлення, у початковий стан. По входу 21 запису розрядних комірок оптоелектронних регістрів 1 і 2 при наявності відповідного сигналу на вході 16 дозволу запису пристрою у розрядних комірках оптоелектронних регістрів 1 і 2 відбувається запис відповідних операндів А і В в одиничному нормальному коді: в оптоелектронний регістр 1 записується операнд А, в оптоелектронний регістр 2 - операнд В. При цьому задіяно шину 19 тактових імпульсів пристрою. Наприклад, цифра 7 в оптоелектронний квантуючий модуль 3 записується у такому вигляді: 111111100...0. Після цього можливе виконання операції віднімання 6 двох m-розрядних чисел А і В, що зафіксовані у відповідних оптоелектронних регістрах 1 і 2. При надходженні з входу 13 запуску пристрою на S-вхід RS-тригера 9 одиничного сигналу тривалістю 1t відбувається спрацьовування RS-тригера 9 і поява на його прямому виході одиничного сигналу, що надходить на відповідні входи елементів АБО-НІ 4,5 та І 8. При відсутності одиничного сигналу на виході елемента АБО 7, що можливо у випадку, коли в розрядних комірках обох оптоелектронних регістрів 1, 2 знаходиться інформація, нульовий сигнал з виходу елемента АБО 7 надходить на інверсний вхід елемента І 8, в результаті чого одиничний сигнал на виході елемента І 8 викликає спрацьовування (обнуления) розрядних комірок обох оптоелектронних регістрів 1 і 2, оскільки одночасно подається на вхід 12 зчитування оптоелектронного квантуючого модуля 3 розрідних комірок в обох оптоелектронних регістрах 1 і 2 при наявності відповідного сигналу на вході 17 дозволу зчитування пристрою. Останнє призводить до занулення відповідних розрядів оптоелектронного квантуючого модуля 3, починаючи зі старшого mго розряду, у розрядних комірках обох оптоелектронних регістрів 1 і 2. Одиничний сигнал надходить з прямого виходу RS-тригера 9 доти, поки не з'явиться одиничний сигнал на його R-вході, тобто на виході елемента АБО 7. Таким чином в оптоелектронних квантуючих модулях 3 розрядних комірок обох оптоелектронних регістрів 1 і 2 відбувається послідовне зменшення (зчитування) інформації доти, поки один з двох оптоелектронних регістрів 1, 2 не обнулиться повністю. Наприклад, раніше це відбувається в оптоелектронному регістрі 1. Тоді одиничний сигнал з виходу 11 ознаки нуля оптоелектронного квантуючого модуля 3 розрядної комірки цього оптоелектронного регістра, проходячи через елемент АБО 7, викликає занулення RS-тригера 9 і припиняє надходження одиничного сигналу через елемент І 8 на входи 12 зчитування оптоелектронних квантуючи х модулів 3 розрядних комірок обох оптоелектронних регістрів 1 і 2 з одночасним формуванням одиничного сигналу „Кінець" на виході 20 пристрою. Таким чином, оптоелектронний регістр 1 є зануленим, а в оптоелектронному регістрі 2 записана різниця операндів А і В. Про те, що різниця знаходиться в оптоелектронному регістрі 2, свідчить наявність одиничного сигналу на виході елемента АБО-НІ 5, а отже на виході 15 ознаки присутності різниці в оптоелектронному регістрі 2. У протилежному випадку одиничний сигнал присутній на виході 14 ознаки присутності різниці в оптоелектронному регістрі 1. В обох випадках на виході елемента АБО-НІ 6, а отже, на виході 22 ознаки рівності операндів присутній нульовий сигнал. У випадку, коли обидва операнди А і В мають однакову величину, після закінчення операції зчитування інформації в оптоелектронних регістрах 1 і 2, вони обидва одночасно є зануленими. В результаті на вихода х обох елементів АБО-НІ 4 і 5 присутні нульові сигнали через наявність одиничних сигналів на виходах 11 ознаки нуля обох оптоелектронних регістрів 1 і 2. А це, в свою чергу, 7 34464 викличе появу одиничного сигналу на виході елемента АБО-НІ 6, тобто на виході 22 ознаки рівності операндів. Операція віднімання m-розрядних чисел виконується безпосередньо на оптоелектронних регістрах, де зберігаються операнди, за рахунок паралельного зчитування інформації на відміну від відомих суматорів, на яких операція віднімання виконується в результаті запису послідовно споча Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 8 тку першого операнда в прямому коді, а потім другого у доповняльному коді з відповідного регістра. Крім того, скорочення апаратних витрат в оптоелектронному пристрої досягається за рахунок використання у розрядних комірках обох оптоелектронних регістрів одного m-розрядного оптоелектронного квантуючого модуля, що дозволяє зменшити кількість логічних елементів. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601