[发明专利]用于光学向量-矩阵乘法器并行信息加载和提取的系统

权利要求书

1.一种用于光学向量-矩阵乘法器并行信息加载和提取的系统，其特征在于，包括：

输入向量数据缓存模块，用于缓存输入的向量原始数据；

输入矩阵数据缓存模块，用于缓存输入的矩阵原始数据；

数据预处理模块，用于：(a)对所述向量原始数据和矩阵原始数据的分辨率分别进行调整，使两者的位数与光学向量-矩阵乘法器性能相匹配；(b)对所述向量数据和矩阵数据进行分块，使向量数据和矩阵数据的阶数与光学向量-矩阵乘法器的输入端通道数相匹配；

向量数据加载模块阵列，用于接收所述前端数据预处理模块输出的向量数据，并将向量数据中的每个数据元素转换为电流信号，分别供给至激光器阵列中相应的激光器；

激光器阵列，包括若干个激光器，其中每个激光器用于接收前端对应向量数据加载模块输出的调制电流开关信号，为光学向量-矩阵乘法器提供阵列光源向量算子；

矩阵数据加载模块，用于：(a)接收所述前端数据预处理模块中输出的低分辨率和低阶数的矩阵数据，并将矩阵数据中的每个数据元素转换成DVI视频编码格式数据；(b)接收DVI视频编码格式数据，完成空间光调制器每个像素数据的加载，为光学向量-矩阵乘法器提供矩阵算子；

探测器阵列，用于接收来自向量-矩阵乘法器输出的表征运算结果的阵列光信号，探测器阵列中的单个探测器单元，将接收到的光信号转换为光电流信号后，将光电流信号输出到运算结果信息提取模块中；

运算结果信息提取模块阵列，用于接收前端探测器阵列的n路光电流信号，并将每路光电流信号转换为数字信号，输出至数据后处理模块中；

数据后处理模块，用于：(a)接收运算结果信息提取模块阵列所产生的数字信号，对数字信号进行滤波，去除数字信号中的噪声，形成平滑的离散数字量；(b)将滤波后的平滑离散数字量在每个时钟周期进行高斯平均，得到某周期内表征运算结果的特征量；(c)将某周期内的表征运算结果的特征量与所设定的灰度阶门限进行比较和判决，得到表征向量-矩阵乘法结果的灰度阶值；

提取信息内存空间，用于暂存数据后处理模块对数据进行滤波、高斯平均、灰度阶判别等运算所涉及的中间临时数据；

结果向量数据缓存模块，用于缓存数据后处理模块得到的表征向量-矩阵乘法结果的灰度阶值，并将其经过RapidIO高速串行接口送出。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据后处理模块和数据预处理模块由一片XC5VLX50T型FPGA器件及其外围PROM存储器实现，两者的功能由该FPGA器件中的硬件语言实现。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输入向量数据缓存模块和输入矩阵数据缓存模块分别由相应的CY7C009型双口RAM实现。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述向量数据加载模块阵列包括：并列设置的n个向量数据加载模块；每个向量数据加载模块为一路激光器提供电流信号激励，包括：

MAX9371型电平转换芯片，用于接收前端数据预处理模块输出的低分辨率和低阶数的向量数据，并将其转换为MAX3669电流输出型驱动芯片输入端能够识别的逻辑电平信号；

MAX3669电流输出型驱动芯片，用于根据MAX9371型电平转换芯片所产生的逻辑电平信号产生控制对应激光器调制电流的开关信号，来激励相应的激光器。

MAX5497型数字电位器芯片，内含两个可变电阻，这两个可调电阻分别与MAX3669的偏置电流和调制电流控制端相连，该MAX5497型数字电位器芯片用于接收数据预处理模块中FPGA所产生的控制字指令，通过该指令来控制其内部两个可变电阻的大小，通过调节这两个电阻值的大小来控制MAX3669电流输出型驱动芯片的输出偏置电流和调制电流值；

MAX5496型数字电位器芯片，其内部的一个可变电阻与MAX3669电流输出型驱动芯片的自动功率控制端相连，该MAX5496型数字电位器芯片用于接收前端数据预处理模块中FPGA所产生的控制字指令，通过该指令来控制其内部可变电阻的大小，通过调节该电阻值来控制MAX3669电流输出型驱动芯片的输出功率。