[发明专利]可重构的三值光学处理器

说明书

技术领域

本发明涉及一种三值光学计算机的三值光学处理器，特别是一种可重构的三值

本可重构的三值光学处理适用于三值光学计算机和类似的其他多值计算机。本

发明以三值光学计算机为研发平台，实现三值光学处理器的快速重新配置。本发明能把三值光学处理器的一组指定单元构造成满足用户需求的逻辑运算器，当用户运算完毕，这些单元又可被重新配置。当不同区域的单元被配置成不同的运算器时，三值光学处理器整体上成为复合运算器。

背景技术

本发明以三值光学计算机为硬件平台，以降值设计理论为基础。金翊教授于2000 年提出的三值光学计算机理论用偏振方向正交的两种光偏振状态（例如水平偏振光和垂直偏振光）和无光态来分别表示三个不同的值，利用液晶和偏振片来实现这三种状态的转换。三值光学计算机原理结构示意图见附图1 。

附图1 中的主要模块有：光源、主光路编码器、三值光学处理器（它包括用H

表示的三个水平偏振片、用V 表示的两个垂直偏振片和有四个分区（HH 区，HV区，VV 区和VH 区）的处理器液晶阵列）、解码器、控制光路编码器、重构器、监控系统和用户界面。图中的细实箭头线表示自然光，细虚线表示三态光信号，其中，主光路编码器和三值光学处理器之间的虚线是用户输入光信号A ，控制光路编码器和重构器之间的虚线是用户输入光信号B ；位于三值光学处理器和解码器之间的细虚线是输出三态光信号C ；粗箭头线所示为电信号。称主光路编码器、三值光学处理器和解码器构成的光路为主光路，而控制光路编码器和重构器构成的光路为控制三值光学计算机的工作过程如下：光源持续发出稳定的自然光束，自然光垂直2穿过主光路编码器和控制光路编码器；主光路编码器根据用户送入的两路数据之一（例如A 路数据），将光束调制成表达用户输入数据的三态光信号（光信号A ），而控制光路编码器根据用户送入的另一路数据（即B 路数据），将光束调制成表达相应输入数据的三态光信号（光信号B ）；输入数据B 的三态光束（光信号B ）射入重构器；重构器按当前的自身结构对来自控制光路编码器的三态光信号进行自动筛选和引导，产生对三值光学处理器液晶阵列的作用信号，这个“作用信号”就是输入数据B 对输入数据A 的作用；输入数据A 的三态光束（光信号A ）射入三值光学处理器，此时该处理器已由重构器按照用户提交的计算要求重构成具体的运算器，重构过程发生在用户提交计算要求之后，且输入计算数据之前的时间段中；在重构器送来的“作用信号”参与下，三值光学处理器中液晶阵列的各像素通过改变穿过各自的光束的偏振状态来完成运算；由三值光学处理器射出的光束（光信号C ）即为运算结果，即输出数据C ；解码器接收运算结果的三态光束，并将光信号转换成相应的电信号，计算结果的电信号被回传到三值光学计算机的监控系统；监控系统再把计算结果回馈到用户界面。

本发明所述可重构的三值光学处理器主要由图1 中的三值光学处理器和重构器构成，同时涉及到主光路编码器、控制光路编码器、解码器和监控系统来配合工作。

可重构三值光学处理器的理论依据是严军勇博士、金翊教授和左开中博士提出的降值设计理论。该理论指出：19683 个两输入三值逻辑运算器中的任何一个都可以通过组合18 种运算基元中的不多于6 个来构造。于是，在一个三值逻辑运算系统中，只要准备好足够数量的18 种运算基元，就可以按用户的要求随时构造出任一个三值逻辑运算器。将该理论应用到三值光学计算机，得出三值光学逻辑运算基元的典型结构——两个偏振片夹一个液晶像素的主光路和对液晶像素的控制光路，我们称之为三值光学处理器典型结构。将2 个或者3 个运算基元合并在一起的一个典型结构称为复合基元，使用复合基元可以有效减少运算器使用典型结构的数量。在此之前，本团队用软件模拟方式证实了上述可重构三值光学处理器理论正确性和技术可行性，却未给出硬件结构，未能构建实用的可重构的三值光学处理器。

发明内容

本发明的目的：针对已有技术存在的缺陷，提供一种可重构的三值光学处理器，

给出能实现实时地构建满足用户需要的三值光学运算器，把三值光学处理器的单元迅速地构建成用户需要的运算基元或复合基元。

为达到上述目的，本发明的构思是：