三值光计算机研究综述

三值光计算机的基本思想是用两个偏振方向相互垂直的有光态和无光态3种状态表示三值信息,用物理器件(如液晶和偏振片)实现这3个状态间的转换。经过十数年的努力,三值光计算机的研究取得了较丰富的研究成果。对三值光计算机的研究进展进行全面深入的分析和总结,首先介绍三值光计算机的结构,整理已取得的研究成果,最后分析并展望三值光计算机未来的研究方向。

光计算技术发展概述

1 引言 早在40年代,冯诺依曼就考虑过使用光学元件的数字计算的可能性。60年代激光的问世,兴起了以付里叶光学为基础的模拟光计算的研究。70年代光学传输和非线性光学材料取得重大进展。

迈向21世纪的光互连和光计算机

为了适应２１世纪高度信息化社会的需要，解决目前电子系统中电互连和信息处理技术带来的种种局限，光互连与光计算已成为跨世纪引人注目的话题。文中介绍光互连的特点、功能、形式，以及在光计算机和光神经网络中的作用。

三值光计算机百位编码器的设计与构造

本文介绍一个用市售液晶显示模块构造百位量级的三值光计算机编码器的设计方案,同时介绍用图形点阵液晶显示模块YM12832A制作编码器的核心部件———编码屏的方法,以及驱动和控制该编码屏工作的电路连接和工作原理。文中还简略介绍了百位量级三值光计算机解码器的构造方案。

三值光计算机编码器与解码器原理的实验研究

用普通分离元件(偏振片、液晶、透镜、分光镜)完成了一位三值光信号的编码与解码实验。实验证实了三值光计算机编码器与解码器原理的正确性和可行性。该实验为实现三值光计算机其他核心部件的实验奠定了基础。

三值光计算机多位编码器与解码器的可行性实验研究

该文介绍的实验实现了用普通分离元件(偏振片、液晶、透镜、分光镜)构建三值光计算机的多位编码器与解码器,从而验证了三值光信号编码器与解码器的可行性。为验证三值光计算机理论的后续实验奠定了基础。

三值光计算机解码器的数据采集控制系统

针对三值光计算机解码器数据采集问题,设计开发了一种基于USB2.0的数据采集控制系统,实现了对解码器数据采集设备的自动控制、数据传输、设备状态和数据显示。为了提高数据采集系统的效率和可靠性,在控制系统中采用了异步通信模式和事务处理机制。实验结果表明,系统使用方便、控制灵活、控制效果良好,保证了数据采集系统工作高效稳定。

三值光计算机的对称三进制半加器原理设计

提出了在三值光计算机中采用对称三进制半加器的观点,设计了支持这个观点的半加器结构原理图。与传统二进制电子计算机加法器相比,该设计体现了对称三进制表示将加法运算和减法运算合而为一的优点,避免了补码运算。论述了对称三进制加法运算的规律,介绍了所设计半加器的工作原理,为三值光计算机逻辑运算器以及后续研究提供了理论指导意义。

基于三值光计算机的并行无进位加法

在三值光计算机(其核心是一块体积为38.0×65.5×2.2 mm^3、能耗为0.3mw的单色液晶显示器及其两侧的偏振片)上以全并行方式实现了两向量无进位光学加法。为利用光的并行性,在MSD(Modified Signed-Digit)数字系统上通过定义4个变换,分3步实现了全并行无进位加法。加法所需时间与操作数的位数无关。通过实验证明了三值光计算机并行无进位加法运算的可行性和正确性。该系统能以全并行的方式完成两个680位的MSD数加法运算。

三值光计算机百位量级编码器的实现

文中给出了使用两块液晶阵列和偏振器实现百位量级三态光编码器的方法。该实验中利用MCS-51系列单片机对两块液晶的控制,实现了百位量级电信号表示的二值信息到百位量级光信号表示的三值信息的转换。实验结果证明了三值光计算机编码器理论的正确性。该编码器为三值光计算机后续部件的研究和实现打下了坚实基础。

一套二进制向量-矩阵乘法运算的光计算系统

对计算机前沿领域的光计算进行了讨论研究,介绍了光计算的核心运算器——光学向量-矩阵乘法器的工作原理,从实验角度出发,设计出了一套性能稳定的可实现二进制向量-矩阵乘法运算的光计算系统,并分析了此套系统的光学原理和性能特点。此系统具有矩阵乘法运算、数码显示、电压输出等功能,是一套实用性很强的教学科研演示产品,对光学乘法器以及光计算的研究具有一定的指导意义。

三值光计算机的数值表示及其基本算法

分析和比较了几种适合三值光计算机实现的数值表示及其基本算法,将基于平衡三进制的数值表示及其运算方法引入了三值光计算机,为研究和实现三值光计算机的各种算术运算部件提供了数学理论基础。采用平衡三进制,正负数的表达形式具有统一性和对称性,消除了符号位,有效简化了有符号数的数值处理过程,加减法运算使用同一部件实现,可设计出各种简单、高效且具有对称性的算术运算部件,简化了三值光计算机的硬件结构和指令系统。

C51单片机在三值光计算机编码器中的应用

采用C51单片机作为三值光计算机编码器的控制核心,实现了可以长时间稳定工作的三值光计算机编码器模型。C51单片机主要完成了与上位机通信和控制液晶单元工作的功能。文中从硬件和软件两个方面对使用的单片机系统进行了详细讨论,着重介绍了单片机系统中硬件的设计、实现方法和软件流程及核心程序段。实验结果表明该系统性能稳定可靠,目前已在360位的三值逻辑光学处理器模拟机中使用。

三值光计算机高数据宽度的管理策略

光学计算机必将拥有很高的数据宽度,以刚刚建成的360位三值光计算机运算器模型为背景,就高数据宽度的管理问题提出了6项基本策略.为建立这些策略,定义了算位、算道、算位类型和算道类型等新概念.这组管理策略借鉴了现行计算机操作系统管理内存的一些基本思想,使其可实现性有了基本保证.

光计算的四十年

光计算的四十年母国光（南开大学现代光学研究所，天津３０００７１）发掘光学在计算方面的功能是现代光学研究中一个很重要的领域，它的发展经历了四个阶段。最早可追溯到本世纪五十年代的傅里叶光学，那时开始注意到一个简单透镜的傅里叶交换功能。一定的光学系统具有模...

一种新型高速四进制光计算算法研究

提出了一种面向多级调制格式的先进高速光计算算法,利用高非线性光纤中超快简并和非简并四波混频(FWM),采用100Gb/s正交相位调制(DQPSK)信号,仿真实验实现了50Gbaud/s高速光计算,包括加法、双定向减法、补码、加倍等光计算功能。当比特误码率(BER)为10-9时,测得高速光计算的功率代价小于4dB。

三值光计算机基本原理和实验

三值光计算机研究是众多新型计算机研究中的一种,笔者的研究目的是尽快构造出充分发挥光的优点、实际可行、通用性强的光计算机。这项研究一方面在理论上较全面地论证了三值光计算机的原理及其主要部件的结构、所用器件和工作原理,阐明了用现有器件实现这个光计算机的可行性。另一方面在实验上由简入繁不断验证理论研究的结果,完成的一系列实验为最终制作样机打下基础。目前在理论和实验上获得的结果都支持"三值光计算机是比较容易实现的未来计算机系统"这一结论。

光计算机——光子学进展之四

光计算机是正在研制发展中的一种新型计算机,它以光子作为信息载体,用光信号进行数学运算、逻辑操作、信息存贮和处理,它具有电子计算机所不具备的很多优点。它将是光子学高度发展的成果。

光计算机的开拓现状与未来

光计算机在目前虽然仍是个尚未解决的十大科学问题之一,然而.到21世纪光信息处理技术将遍及各个领域,光计算机对人类贡献之大将无与伦比.因此,开拓光计算机已是大势所趋,刻不容缓.本文评述光计算机及其相关技术的发展现状.展望开拓光计算机技术的深远意义与美好前景.

光致各向异性记录介质在光计算中的应用

本文利用光致各向异性材料的偏振特性,采用两个互相垂直的线偏振态作0态和1态,可以用这种材料实现“非”、“与”、“或”的逻辑运算。