Цирульник Сергій Михайлович

Вінницький національний технічний університет

Розміщення інформації в пам’яті на волоконно-оптичних лініях зв’язку

Оптичні нейрокомп’ютери використовуються в якості спеціалізованих обчислювачів з високою швидкодією для розв’язування стандартних задач великої розмірності, розпізнавання образів, обробки сигналів [1].

Згідно з архітектурою побудови нейронної мережі [2] вона містить короткочасну пам’ять. Короткочасна пам’ять забезпечує збереження невеликої інформації, завантажується швидко, час збереження – до 30 секунд. Одним з найпростіших способів побудови короткочасної пам’яті є застосування часових затримок, які можна реалізувати на оптичний елементній базі – волоконно-оптичних лініях зв’язку (ВОЛЗ).

Оптоелектронний запам’ятовуючий пристрій на ВОЛЗ (ООЗП) [3, 4] представляє собою замкнуте кільце ВОЛЗ, в якому інформація в вигляді цуга оптичних імпульсів циркулює по замкнутому контуру. Для введення та виведення інформації використовуються 2 електрооптичних комутатора LiNbO₃ [4, 5].

Для роботи з ООЗП на ВОЛЗ застосовується спеціальна система адресації: зберігання адрес сумісне з інформаційними блоками і пошук адреси за спеціальним маркером.

Розміщення інформації в ООЗП на ВОЛЗ характеризується розподілом логічних адрес за реальними фізичними адресами інформаційних блоків і розподілом інформації, що надходить за логічними адресами. Фізичні адреси розташовуються послідовно за накопичувальними регістрами. Для зменшення часу виконання багатоблокових звернень і поліпшення ряду інших параметрів швидкодії ЗП використовують спеціальний розподіл за фізичними адресами логічних адрес, що задаються ззовні (системою або користувачем) при зверненні.

Можливі три способи розподілу логічних адрес за фізичними: послідовний, «через один» і «через інтервал».

Рис. 1. Розподіл логічних адрес за фізичними в ООЗП на ВОЛЗ з послідовною структурою: а) послідовний розподіл, б) розподіл «через один», в) розподіл «через інтервал»

При послідовному розподілі (рис. 1, а) логічні адреси розташовуються послідовно одна за одною, тобто збігаються з фізичними адресами блоків. Такий розподіл забезпечує простоту адресації, оскільки не вимагається перетворення логічних адрес у фізичні. Проте послідовний розподіл вимагає великих витрат часу на установлення початку наступного інформаційного блока, що необхідно, зокрема, при адресації із зберіганням адрес блоків. Потрібно також багато часу для відновлення перерваних операцій багатоблокового звернення, оскільки в загальному випадку можлива втрата інформації при припиненні просування і для відновлення перерваного багатоблокового звернення необхідне просування інформації практично на всю довжину накопичувального регістра. В зв'язку з цим послідовний розподіл логічних адрес за фізичними використовується в ООЗП переважно для одноблокових звернень.

При розподілі логічних адрес за фізичними «через один» (рис.1, б) перша половина адрес розташовується послідовно за парними фізичними адресами, а друга - за непарним. Розподіл «через один» значно зменшує час відновлення перерваних операцій багатоблокового звернення, але майже удвічі збільшує час багатоблокового звернення, оскільки після вибірки кожного блока – необхідно чекати просування цілого блока для звернення до наступного.

При розподілі логічних адрес за фізичними «через інтервал» (рис. 1, в) між адресами, що послідовно розташовуються, залишаються рівні інтервали. Розподіл через інтервал в порівнянні з розподілом через один значно зменшує час багатоблокового звернення і час відновлення перерваних операцій, оскільки після вибірки кожного блока необхідно чекати просування тільки на довжину інтервалу для звернення до наступного блока. Проте при розподілі через інтервал неефективно використовується корисна ємність пам'яті. Тому довжина інтервалу вибирається компромісно, щоб досягти максимальної швидкодії і одночасно максимального використання ємності пам'яті.

Запропоновані способи розміщення інформації в ООЗП на ВОЛЗ дозволяють проектувати структури динамічної оптичної пам’яті для задач розпізнавання образів, обробки та передачі сигналів, геоінформаційно-енергетичних систем, прикладних око-процесорних систем.

1. Степанов Н. Оптические нейрокомпьютеры: современное состояние и перспектива // Зарубежная электроника. – 1997. –№2. – С. 32-55.

2. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. – 1104 с.

3. Кожем’яко В.П., Лисенко Г.Л., Цирульник С.М. Організація оперативної пам’яті багатофункціонального паралельного процесора // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. – 2005. – №2(10). – С. 80-86

4. Цирульник С. М. Застосування оптичної пам’яті на ВОЛЗ в системах підготовки та сортування даних інформаційно-обчислювальних систем // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2006. – №1. – С. 32-36.

5. Цирульник С. М. Інформаційні запам’ятовуючі структури на ВОЛЗ // Матеріали ІІ міжнародної конференції «Сучасні проблеми мікроелектроніки, радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування – 2006». – Вінниця: Універсум-Вінниця.– 2006.– С. 112-113.