Швидкодіючі спеціалізовані обчислювачі на базі оптоелектронних напівпровідникових транспарантів

Abstract

Дисертація присвячена підвищенню швидкодії спеціалізованих обчислювачів за рахунок використання паралельного введення – виведення і паралельної обробки інформації, поданої у матричному вигляді. Проаналізовано та наведено класифікацію сучасних спеціалізованих обчислювачів (СО) з паралельним введенням-виведенням і обробкою інформації. Розглянуто елементну базу для їх реалізації, серед якої було обрано напівпровідникові транспаранти для побудови на їх базі СО. Запропоновано метод двохвильового керування оптоелектронним напівпровідниковим транспарантом, що дозволило здійснити керування проходженням інформаційного випромінювання з різними довжинами хвиль через оптоелектронний напівпровідниковий транспарант в залежності від довжини хвилі керувального випромінювання. Запропоновано архітектуру для багатошарового оптоелектронного транспаранта з двохвильовим керуванням для виконання набору логічних операцій над матрицями, що дозволило підвищити швидкодію за рахунок появи вихідних даних з більшою часовою щільністю. Розроблені схеми логічних елементів на оптично керованих електроабсорбційних модуляторах для використання як комірки оптоелектронного транспаранта, в яких усунута невідповідність рівнів вхідних і вихідних оптичних сигналів. Запропоновані схеми побудови СО для виконання операції поелементного множення та додавання двох матриць на основі оптоелектронних напівпровідникових транспарантів. Запропоновано алгоритм та програму роботи багатошарового оптоелектронного транспаранта для виконання набору логічних операцій над матрицями.

Дисертация посвящена повышению быстродействия специализированных вычислителей за счет использования параллельного ввода – вывода и параллельной обработки информации, представленной в матричном виде. Проведен анализ и классификация современных специализированных вычислителей с параллельным вводом – выводом и параллельной обработки информации. Рассмотрена элементная база для их реализации, среди которой были выбраны полупроводниковые транспаранты для построения на их основе специализированных вычислителей. Предложена модель поглощения излучения для оптоэлектронного полупроводникового транспаранта с двухволновым управлением. Предложена архитектура для многослойного оптоэлектронного транспаранта с двухволновым управлением для выполнения набора логических операций: И, ИЛИ, сумма по модулю 2, а также инверсии вышеперечисленных операций с матрицами на основе электроабсорбционных модуляторов.Разработаны схемы логических элементов на оптически управляемых электроабсорбционных модуляторах на основе двойного диода для использования в качестве ячейки оптоэлектронного транспаранта. в предложенных схемах нейтрализовано несоответствие уровней входных и выходных оптических сигналов за счет использования дополнительного постоянного оптического сигнала управления. Предложены структурные схемы построения специализированных вычислителей для выполнения операций поэлементного умножения и прибавления двух многоразмерных матриц на основе оптоэлектронных полупроводниковых транспарантов. Предложены алгоритм и программа работы многослойного оптоэлектронного транспаранта для выполнения набора логических операций с матрицами, что позволило моделировать выполнение логических операций И, ИЛИ, сумма по модулю 2, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, -НЕ с массивами данных.

The thesis is devoted to increase of fast-acting of the specialized computers due to the use of parallel input-output and processing of information, given as a matrix. The modern specialized computers (SC) with parallel input-output and processing of information are analyzed and classified. An element base for their realization, among which semiconductor modulators were select for a construction on their base of SС, is considered. The two-wave-lengths control method for optoelectronic semiconductor modulator is offered, that allowed control passing an informative radiation with different wave-lengths through optoelectronic semiconductor modulator depending on a wave-length control radiation. Architecture for multi-layered optoelectronic modulator with two-wave-lengths control for implementation of set of boolean operations above matrices is offered, that allowed to promote a fast-acting due to appearance of output data with a greater sentinel closeness. The charts of logical elements on optically controlled electroabsorption modulators for the use as cell of optoelectronic modulator are developed. The charts of SС construction to implement operations of memberwise multiplication and modulo sum of 2 on the basis of optoelectronic semiconductor modulator are offered. An algorithm and program of work of multi-layered optoelectronic modulator to implement of set of boolean operations above matrices is offered.