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千位三值光学处理器理论、结构和实现

作　者: 谌章义
导　师: 金翊
学　校: 上海大学
专　业: 计算机应用
关键词: 三值光学计算机三值光学处理器三进制并行液晶阵列
分类号: TP38
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 6次
引　用: 1次
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内容摘要

三值光学计算机将光强与偏振方向结合起来表示三值信息,并且充分利用成熟的电子设备和光学元件来构造各部件,具有光传送、光运算、电控制和电存储等特点。千位三值光学处理器是三值光学计算机的核心部件,主要包括三部分:编码器、运算器和解码器。编码器根据用户输入的二值电信号调制出对应的三态光信号,并送入运算器。运算器通过不同光信号间的转换来实现信息的光学处理器。解码器将运算器输出的结果三态光信号转换成二值电信号返回给用户。编码器和运算器主要组成器件是偏振片和液晶,解码器的主要组成器件是感光阵列和配套的存储单元。本课题主要研究千位三值光学处理器的构造理论,设计可行的体系结构,实现能并行处理千位三值数据的光学处理器系统。这项研究已经取得的主要成果和创新点有:1)研发成功第一款千位三值光学处理器的光学组件,包括以自主研发的并行液晶阵列为核心的光学硬件和相应控制软件。2)将360位三值光学计算机实验系统的解码器成功移植到千位三值光学处理器。3)将光学组件和解码器部件集成为一个完整的千位三值光学处理器系统,并完成了系统的软硬件调试和检测。4)设计了三值光学运算器的第一个重构控制电路。作者的工作改进了千位三值光学处理器的体系结构,简化了运算器的构造过程,丰富了三值光学处理器的构造理论。在该系统上,研究团队的其他成员进行了进行了三值光学计算机MSD加法、矩阵向量乘、元胞自动机等研究实验,进一步证明了本系统的正确性和有效性,展示了千位三值光学处理器巨位数并行处理的优势和广阔的应用前景。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-23
  1.1 课题来源  13
  1.2 课题研究目的和意义  13-14
  1.3 国内外研究应用现状  14-20
    1.3.1 国外研究现状  14-17
    1.3.2 国内研究现状  17-19
    1.3.3 目前的主要问题  19-20
  1.4 三值光学计算机研究现状  20-21
  1.5 论文的主要研究内容及创新点  21-22
  1.6 本章小结  22-23
第二章千位三值光学处理器原理和结构  23-47
  2.1 相关光学基础  23-25
  2.2 三值光学处理器  25-28
    2.2.1 三值光学计算机概念结构  26-27
    2.2.2 三值光学处理器的部件  27-28
  2.3 千位三值光学编码器  28-31
    2.3.1 三值光学编码器原理  28-29
    2.3.2 千位三值光学编码器设计  29-31
  2.4 千位三值光学运算器  31-40
    2.4.1 三值光学运算器原理  32-37
    2.4.2 千位三值光学运算器设计  37-40
  2.5 千位三值光学解码器  40-43
    2.5.1 三值光学解码器原理  41-42
    2.5.2 千位三值光学解码器设计  42-43
  2.6 千位三值光学处理器结构和工作流程  43-45
  2.7 千位三值光学处理器特点  45-46
  2.8 本章小结  46-47
第三章核心器件——并行液晶阵列的研制  47-62
  3.1 千位三值光学处理器的旋光器件  47-50
  3.2 液晶盒的结构和驱动方式  50-53
    3.2.1 液晶盒结构和工作原理  50-52
    3.2.2 液晶的驱动方式  52-53
  3.3 并行液晶阵列设计与实现  53-59
    3.3.1 选择液晶类型  54-55
    3.3.2 并行液晶阵列控制电极模板设计  55-56
    3.3.3 并行液晶阵列的控制芯片  56-57
    3.3.4 液晶盒与控制芯片的连接  57-58
    3.3.5 研制的并行液晶阵列成品  58-59
  3.4 并行液晶阵列接口与像素控制  59-61
  3.5 本章小结  61-62
第四章千位三值光学处理器各部件的实现  62-77
  4.1 光学组件制作  62-64
  4.2 光学组件控制系统硬件  64-66
  4.3 光学组件嵌入式系统软件  66-68
  4.4 千位三值光学解码器结构  68-70
  4.5 千位三值光学解码器硬件  70-72
  4.6 千位三值光学解码器软件  72-75
  4.7 本章小结  75-77
第五章千位三值光学处理器系统集成与测试  77-89
  5.1 千位三值光学处理器系统集成  77-78
  5.2 千位三值光学处理器系统测试  78-83
    5.2.1 测试数据  79
    5.2.2 定标和阈值设置  79-81
    5.2.3 光学组件测试  81-83
  5.3 千位三值光学处理器系统自检  83-85
  5.4 千位三值光学处理器性能  85-87
  5.5 基于千位三值光学处理器系统的实验  87-88
  5.6 本章小结  88-89
第六章千位三值光学运算器重构单元  89-112
  6.1 重构单元设计  89-98
    6.1.1 重构单元结构  91-93
    6.1.2 重构单元电学控制部分设计与重构命令  93-97
    6.1.3 重构电路缺省输出  97-98
  6.2 重构单元构造三值光学运算器  98-103
  6.3 重构单元的解码模块设计  103-105
  6.4 重构单元电学控制部分的另一种设计  105-108
  6.5 改进的千位三值光学处理器结构  108-110
  6.6 千位三值光学处理器重构单元的分组管理  110-111
  6.7 本章小结  111-112
第七章结论与展望  112-115
  7.1 结论  112-113
  7.2 展望  113-115
参考文献  115-126
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文  126-127
作者在攻读博士学位期间所作的项目  127-128
致谢  128-129

千位三值光学处理器理论、结构和实现

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