Главная > Оптика > Оптические вычисления
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

5.4. Заключение

Архитектура с фемтосекундными ультракороткими импульсами, для которой на рис. 5.11 дана принципиальная схема, является подходящим объектом для изложения заключительных замечаний, связанных с пороговым кодированием и взвешиванием в оптических вычислениях. В данной разработке входные данные, включающие информацию об управлении и программировании, закодированы во входном пучке с помощью пространственной и временной модуляции. Оптическая матрица соединений (содержащая голограммы, линзы и т. д.) выполняет операции взвешивания, а матрица нелинейных пороговых устройств (как правило, выполняющая усиление сигнала) осуществляет операции порогового кодирования. Оптическая длина пути в цепи обратной связи превращает все устройства в последовательную вычислительную систему, в которой модулированные по координатам и времени фемтосекундные импульсы света могут циркулировать как «на конвейере». Синхронизация осуществляется либо асинхронно, с тактовой частотой, задаваемой временем пробега в петле обратной связи, либо синхронно, используя внешние тактовые сигналы. При сравнительно низких частотах электрические входные сигналы, подаваемые в нелинейное матричное устройство или в матрицу соединений (в последнем случае, возможно, через электрооптически управляемую решетку), могут подаваться в дополнение к оптическим входным, управляющим и программирующим данным.

Как показано в разд. 5.3.2, архитектура фемтосекундных импульсов эквивалентна схеме пороговых элементов с обратной связью. В некоторых вопросах она эквивалентна схемам, в которых соединения для чисто электронных логических

Рис. 5.11. Общий вид архитектуры устройства для оптических вычислений, в котором используются фемтосекундные ультракороткие импульсы света и внутреннее пороговое кодирование.

вентилей осуществляются оптически, например, в случае оптической междучиповой связи в СБИС [40]. В заключение заметим, что приведенная архитектура исследовалась в связи с нейронными системами [41, 42], которые, как упомянуто в 5.1.1, могут иметь исключительно «интеллектуальные» и гибкие рабочие характеристики. Для любой из этих интерпретаций (и обычно для архитектур, использующих матрицы логических устройств) рассеяние мощности является фактором, ограничивающим выбор рабочих режимов. Например, при максимальной рассеиваемой мощности в минимальной площади устройства в и минимальной энергии переключения на единицу площади в 1 фДж/мкм2 (что соответствует обоснованно ожидаемым характеристикам современной технологии GaAs [32]) удается получить около логических операций в секунду на квадратный сантиметр (), что по величине на два порядка больше, чем намечается получить согласно нынешним планам работ по СБИС. Однако если энергопотребление не представляет столь серьезной проблемы, что может быть либо в случае работы в режимах с малой нагрузкой, либо во «взрывном» режиме, то при минимальных переключающих временах в возможно получить приблизительно переключений - Гц/см2.

В данной главе обсуждались возможности оптических вычислений в рамках представлений о взвешивании и пороговом кодировании, и приведены простые примеры схем с внешним и внутренним пороговым кодированием. Основная особенность оптических методов заключается в том, что они имеют превосходство в реализации соединений или операций взвешивания, но могут не обладать существенными преимуществами над чисто электронными методами при принятии решения или операциях порогового кодирования. Задача исследователей, таким образом, состоит в определении таких архитектур оптических вычислительных устройств, которые позволяют в наибольшей степени использовать возможности систем межэлементных соединений и реализуют преимущества оптических методов.

Часть исследований, рассмотренных в данной главе, получила финансовую поддержку программой СОИ, Агентством по инновации науки и технологии согласно контракту с управлением исследованиями ВМС № 00014-85-К-0479.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление