SD16的三值逻辑光学运算器理论和结构

为推进三值光学计算机产业化应用,同时提高现有运算器的效率和稳定性,本文论述了三值逻辑光学运算器(Ternary Optical Logic Unit,TOLU)的相关理论、工作原理和实际结构.依据降值设计理论,设计了基元特征结构,优化后形成了简洁的TOLU的光路和电路结构,并以制作成功的TOLU为核心,建成三值光学计算机原型系统SD16.在此基础上,提出了运算器实现18种三值逻辑运算基元的重构方法及重构码生成的创新思想,分析了复合运算基元的重构码,建立了复合运算基元与行运算器的关联,解决了任意三值逻辑运算器重构码生成的关键技术难题.实验表明,SD16的三值逻辑光学运算器的构造理论和结构切实可行,运算结果准确,运行稳定可靠,同时验证了三值光学运算器位数众多、按位可分配、按位可重构的优势.

一位可重构三值光学处理器的设计和实现

文中对可重构三值光学处理器的原理和基本结构进行了详细的实验研究,证明了这种处理器的可重构性和重构电路的有效性.本次研究设计了实用的重构电路,使用小规模FPGA芯片、笔段式液晶显示器和高速光强传感器等元件,成功构造了一个像素位的可重构三值光学处理器.在实现的实验系统上,通过精心选择的50个实验用例,对三值光学处理器的全部42个基元和28个代表性逻辑运算器进行了研究.50个实验用例覆盖了所有可能的输入状态和各种基元组合情况.该文是对降值设计理论的第一次全面实践,为可重构三值光学处理器从理论到实际应用提供了实验基础和技术支持.

一种实现MSD加法的光学方法

三值光学计算机系统结合光强与光的偏振方向表示三值信息,其核心器件——三值逻辑光学处理器是按照降值设计理论完成的,该处理器能完成所有19683种二元三值逻辑运算.本文旨在提出一种实现加法运算的新方法——用三值逻辑光学处理器实现加法.为了解决加法的串行进位延时问题,使用改良符号数表示进行数据编码,从而实现全并行无进位加法.用三值光学计算机与改良符号数表示相结合的方法实现加法既能够充分发挥三值光学计算机位数巨大的优势以及三值逻辑光学处理器能完成所有二元三值逻辑运算的特性,同时又发挥了改良符号数加法的无进位特点.经实验证明该方法具有可行性和正确性,是实现光学加法器的一种新思路.

三值光学处理器研究综述

三值光学处理器是三值光学计算机的核心器件之一,它是光学运算的物理承载体,是一种光运算、电控制的新型处理器,其明显特点是处理器可重构、数据位众多易扩展。经过十余年的不懈努力,三值光学处理器的研究取得了丰富的研究成果。对三值光学处理器的研究进展进行了深入总结和分析,首先介绍三值光学处理器及其工作原理,整理已取得研究成果,最后分析三值光学处理器下一步的研究方向。

可重构三值光学处理器的原理、基本结构和实现

文中论述了三值光学处理器的重构原理、重构结构和重构操作,给出了三值光学运算器和运算基元的典型结构、分类、命名、重构电路、重构指令和重构例程.文中还对三值光学计算机的高速度性能和低功耗性能作了简单分析.最后描述了一位运算基元的重构实验,实验结果表明本文论述的可重构三值光学处理器原理正确,重构器件和重构指令有效.