三值光学计算机的40位乘法例程

针对三值光学计算机的特点, 利用其运算器可重构、数据位数众多、MSD 加法器无进位延时等优点, 设计并实现了一种用于三值光学计算机的40 位乘法例程. 该例程采用三值光学计算机中通用的MSD数表示数值, 通过三值逻辑中的M变换产生部分积, 再运用两两相加迭代的计算方法对部分积进行了MSD加法求和, 得到乘积, 其中M变换采用了一种比较特殊的快速变换实现方案, 而部分积的MSD 加法求和则采用流水技术来实现. 详细给出了这个乘法例程的具体实现步骤和模拟实验细节, 并与电子计算机中类似的乘法器做了运算复杂度对比分析.     

三值光计算机数据位资源的静态分配策略

以300位量级三值逻辑光学运算器实验系统为管理对象,提出三值光计算机数据位资源的一种静态分配策略,其核心思想是给单任务合理地分配数据位.该项工作是今后进行三值光计算机多用户、多任务条件下数据位资源管理策略研究的基础.讨论了算位宽度的静态指定、对数据位按算位宽度静态分组、为数据位设置多个算位属性以及数据位的分配过程等问题,通过实例说明了应用本策略进行数据位资源分配的过程.     

三值光学计算机自动解码器

解码器是三值光学计算机(ternary optical computer, TOC)中负责将运算器输出的结果从三值光信号变换成对应的电信号的部件. 根据现有三值光学计算机的实际状况, 实现了一款自动千位三值光学计算机解码器系统.该系统由4 个数码摄像头和嵌入式系统组成: 利用摄像头采集三值光学处理器输出的运算结果的图像, 由嵌入式系统处理这些图像以获得运算结果的数值. 嵌入式系统中的软件包括拍照控制、数值生成和输出控制三个主要部分.创建的地址定位技术可解决运算器输出图像与摄像头拍摄图像在像素数量上差别过大的问题. 提出并实现的降蓝技术可解决蓝光对液晶暗状态的严重干扰问题. 建立的自检机制可提高解码结果的准确性和可靠性.     

进位直达并行三值光计算机加法器原理

目前液晶单元从不透光状态变成透光状态需要时间50~100 ms, 本文中推证出: 光通过液晶器件的时间约为1.14×10^−5 ms, 利用这两个时间的巨大差异, 提出了用液晶构成“进位直达”通道来克服进位串行延时的原理, 在进位直达通道中各个进位链的进位直达过程自动并行. 据此完善了用液晶构造三值光计算机加法器的理论, 并设计了这个加法器的理论光路. 同时给出了一个实现进位直达并行器件的方案. 进位直达并行原理以物理方式解决了三值光计算机加法器的进位延时难题. 也为其他种类的光计算机加法器研究提示了新思路.     

内存推移理论及其实验

双空间存储器是2013年发明的新型存储系统,其核心是内存空间在巨大的双空间存储器上的映射理论——内存推移理论.介绍了所构建的第一个双空间存储器实物系统,并在该系统上首次实施了内存推移理论.完成了对双空间存储器和推移锁存器组的实物设计及实现,并在实物实验系统上成功实施了内存推移操作,从而证实了将内存空间在双空间存储器上推移的理论的正确性,成功解决了内存空间与巨大的双空间存储器随机访问空间的对接问题,奠定了构造双空间存储器和实施内存推移理论的实践基础.所构造的实物系统包含一块TQ2440Core 2.0核心板、1 GB双空间存储器和由8个12位推移锁存器组成的推移锁存器组.将该核心板对其2 MB内存空间的随机访问自动落实为对1 GB双空间存储器字空间上指定位置的随机访问,并利用推移指令在双空间存储器的字空间上实现了窗框移动操作.     

三值光学计算机一种限制输入一步式MSD加法器

在已有三值光学MSD加法器研究工作的基础上,对限制输入符号的一步式MSD加法器进行了进一步研究.本文简要介绍了一般一步式MSD加法器的原理,其核心是"中位变换"、中位变换表和对应的中位变换器等概念.通过限制输入符号,得到了简化的2位中位变换表.通过分析这个2位中位变换表,获得了2位中位变换V子变换、U子变换和中位变换器主变换,设计了相应的变换器光路图.在此基础上,根据限制输入一步式MSD加法器原理设计了它的结构.通过对中位变换器和一步式MSD加法器的软件模拟以及实物实验,证明所设计的一步式MSD加法器有效.该加法器将成为三值光学计算机的基本部件之一.     

三值光学计算机解码器的理论、技术和实现

经过十余年发展，三值光学计算机系统的解码器已经形成了一个比较完整的理论．本文从解码器的实践中抽象出三值光学计算机解码器的理论结构，并介绍地址标定、阈值设定、偏色纠正、坏点剔除和目标画面判断等关键技术的要点，阐明了这些技术的内在联系．通过对实用解码器的描述，介绍了从解码器的理论结构到实用结构的合理简化和各项技术的实现方案，以及解码器的工作流程．     

三值光学计算机解码器的通信系统

研究了在三值光学计算机(ternary optical computer,TOC)的解码结果发送和接收部件之间建立通信子系统的问题.建立了数据重发机制和通信系统重启机制,并利用这两个机制来分别提高对通信系统本身以及对周边器件的偶发瞬态故障的容忍能力,还利用附加的标示信息实现了对数据线路发生永久性故障的判定能力.将这些技术结合内部集成电路(inter-integrated circuit,IIC)通信方式,实现了一个用于TOC解码器的实用通信系统,并对这个系统的整体性能进行了详细测试.讨论了对所完成系统的实验研究,包括实验内容的选取、实验软件的设计、测试用例的设置和实验过程等.大量的实验结果证明了该通信子系统的科学性和可靠性.     

三值光学处理器的数据位管理理论和技术

数据位众多是三值光学计算机的突出特点之一，如何有效地管理众多的数据位成为计算机科学领域的新课题．本文通过继承、更新、增补、归纳和梳理相关的研究成果，形成了比较系统的数据位管理理论和技术架构．这个框架包括下列概念和技术：1）数据位管理基本单位“算位”和“算道”，算位用于标记简单数据类型的数据位，算道用于标记复合数据类型的数据位．2）“计算量指标”用于标示一个任务的计算量规模，对大规模、中规模和小规模的任务、系统将采取不同的管理策略．3）“数据位物理形态”指出在数据传送的各个阶段数据位所占用的具体器件．4）“坏位替换”技术实现了用预留的冗余数据位及时替换失效的数据位，依靠这项技术，三值光学计算机具有对数据位软硬件故障的容错能力．5）“整体重构”技术采用定时重构所有数据位的策略，显著减少了重构过程对计算过程的打断次数．6）“数据位分配技术”将对不同规模的任务采用各不相同的规划策略．另外，文中还讨论了用这个理论指导设计三值光学计算机第三个实验系统（SDll）硬件的情况．SDll的设计目标是为探索如何应用三值光学计算机提供实验平台．SDll的光学处理器基本模块有1024个数据位，还有128个冗余数据位，而一个光学处理器可以包含16个基本模块，所以，一个SDll最多可以有16384个数据位，并有2048个冗余数据位．