Розробка принципів побудови і структурної організації динамічної пам’яті на волоконно-оптичних лініях - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Розробка принципів побудови і структурної організації динамічної памяті на волоконно-оптичних лініяхВикористання електромагнітних коливань оптичного діапазону відкриває нові шляхи побудови надшвидкодіючих обчислювальних структур, у яких шляхом нормування часових затримок на волоконно-оптичних лініях (ВОЛ) часовий зсув імітує виконання найпростіших арифметичних і логічних операцій із швидкістю близькою до швидкості світла. У звязку з тим, що зображення стають масовою продукцією в промисловості і науці, а їх обробка, розпізнавання й аналіз - масовим потоковим виробництвом, - цифрова обробка зображень стає економічно вигідною і необхідною скрізь, де вона технічно можлива. Вирішення проблем обробки і перетворення великих масивів інформації шляхом застосування класичних прийомів програмного керування виявляється важким, особливо при введенні і виведені зображень у ситуаціях, що швидко змінюються. Оскільки адресація в більшості машин послідовна, то дані, що знаходяться в памяті, упорядковані абсолютними значеннями адрес. При розвязанні поставлених задач використовувались методи хвилевої теорії передачі інформації у волоконно-оптичних системах для розробки принципів побудови ДООЗП на волоконно-оптичних лініях, теорії Z - перетворення для побудови математичної моделі елементу памяті, теорії паралельної обробки інформації та теорії багатопроцесорних обчислювальних систем для аналізу систем оптичної памяті на волоконно-оптичних лінях.Якщо дисперсія невелика, то деформація форми імпульсу відбувається повільно, можна стежити за переміщенням окремої амплітуди поля в імпульсі та визначити швидкість, з якою вона переноситься. Найпривабливішим є волокно SMF-LS фірми Corning з відємним значенням хроматичної дисперсії, що дозволить компенсувати поляризаційну модову дисперсію та зберігати без спотворень форми імпульсу в ДООЗП на ВОЛ. Комірка памяті ДООЗП має такі розраховані граничні експлуатаційні параметри: інформаційна ємність-10 Кбіт, організація-10Кбіт х 1, час збереження інформації-100 мкс, тривалість циклу читання/запису-1нс, час доступу при першому звертанні-10пс, темп передачі-10 Тбіт/с, згасання сигналу-16 ДБ, довжина хвилі оптичного сигналу 1550 нм, оптична потужність вхідного сигналу-<10 МВТ. Для елемента памяті, який побудований на рециркуляційній лінії затримки з двома відгалужувачами, маємо: , (9) де - ефективність в випадку, коли X1 є входом , а Y1 виходом; - ефективність в випадку, коли X1 є входом, а Y2 виходом; a1, a0 - коефіцієнти звязку відгалужувачів за інтенсивністю; l1 - коефіцієнт пропускання кільця світловоду за інтенсивністю; l11 - коефіцієнт пропускання світловоду за інтенсивністю в каналі прямого звязку. Стратегія розміщення інформації, що поступає за логічними адресами, може істотно впливати на середній час пошуку інформації в ЗП, оскільки він дорівнює: , (10) де - час пошуку i-ї адреси; - ймовірність звернення до i-ї адреси, яка визначається розподілом ймовірностей вибірки за логічними адресами.Базовим елементом є ЗП кільцевого типу на ВОЛ, в якому інформація циркулює у вигляді цуга оптичних імпульсів по замкнутому волоконному контуру. Для зменшення оптичних втрат використовується робочий діапазон - 1550 нм, для компенсації поляризаційної модової дисперсії - волокно NZDSF типу SMF-LS, для відновлення рівня оптичного сигналу - SOA підсилювач, для введення/виведення оптичних сигналів - електрооптичний направлений відгалужувач. Одержана математична модель функціонування динамічної оптоелектронної памяті на ВОЛ дозволила отримати передаточні характеристики та розрахувати світлову енергетичну ефективність оптичного елементу памяті на ВОЛ. Розроблено методи адресації та розміщення інформації в памяті на ВОЛ, що дозволило використовувати структури динамічної оптичної памяті на ВОЛ для задач розпізнавання образів, обробки та передачі сигналів, створення асоціативної памяті при організації баз даних, для геоінформаційно-енергетичних систем, прикладних око-процесорних систем.

Основний зміст роботи