Особливості оптоелектронних івс. Приклад структури паралельної оптоелектронної івс обробки зображень
Сьогодні існуючі структури мікроелектроніки і мікропроцесорів ІВС не можуть забезпечити якісние розвязування багатьох задач, які повязаны з необхідністю отримання та обробки значних потоків інформації в реальному часі з необхідною точністю та продуктивністю. Тому, якщо носієм інформаціїї в ІВС буде світло, то можна на два три порядки підвищити продуктивність обчислень за рахунок таких факторів:
світло дозволяє фізично організувати інформацію, яка обробляється у вигляді двовимірних просторових кадрів значних розмірів (1024 на 1024 пікселя) на відміну від електричних сигналів, які дозволяють фізично організувати оброблену інформацію у вигляді одномірних часових послідовностей напруги.
промені світла перетинаються в тривімірному просторі без взаємодії, тому для досягнення вищої швидкодії можливе застосування широкосмугових зєднань з передачею інформації по хвилеводах або по вільному простору.
оптична елементна база долволяє повністю паралельно виконувати над двовимірними кадрами арифметичні операції додавання, віднімання, нелінійні перетворення, тому можливим є повністю паралельне оптич не обчислення двовимірного вихідного сигналу.
Оптоелектронна елементна база дозволяє працювати, як з бінарними двовимірними сигналами (0,1), так і з аналоговими двовимірними сигналами. Апаратно можна реалізувати до 8-10 градацій яскравості на одному пікселі.
Нижча точність подання данних в оптиці в порівнянні з електронікою має менше значення ніж можливість організації в обмеженому обємі значну кількість незалежних паралельних каналів звязку.
Швидкість розповсюдження оптичних сигналів приблизно рівна швидкості світла, в той час як швидкість розповсюдження електричних сигналів складає 0,5% від швидкості світла.
Оптичний сигнал можна модулювати не лише за амплітудою, як електричний, а й за фазою, за поляризацією. Записувати тривимірні голограми з однією довжиною хвилі, а зчитувати – з іншою довжиною хвилі. Це розширює можливості розробників ІВС.
В одному й тому ж обємі за той же проміжок часу оптика потенційно дозволяє обробляти більше інформації ніж електроніка.
Оптична елементна база менш чутлива до дефектів матеріалу, з яких воно виготовляється і до радіації.
В серйозних системах обробки та передачі інформації військовго і комерційного значення важливою є характеристика, як можливість ІВС протистояти до несанкціонованого доступу до інформації, яка зберігається. Електронні системи фізично і командно до цього пристосовані, оскільки носієм інформації є струм, який викликає в платах компьютерів паразитне електромагнітне випромінювання, яке промодульовано поточною інформацією. Кожний провідник або ЧІП є передавальною антеною, що розповсюджує паразитне радіовипромінювання, яке можна перехопити і розшифрувати. Щоб цього уникнути паразитне випромінювання слід глушити спеціальними шумовими сигналами. Така апаратура складна і громіздка, і може перевищити вартість ІВС. Якщо носієм інформації є світло, то паразитного випромінювання немає, адже фотони мають нульовий заряд.
Приклад структури паралельної оптоелектронної ІВС обробки зображень.
Проц. для обробки зображень використовує представленя оптичного зображення у вигляді наборів цифрових бінарних розрядних зрізів.
В цій схемі представлено такі блоки:
пристрої паралельного введення оптичн. напівтонових зображень в якості яких може затосовуватись АЦП картиного типу. На виході такого АЦП можна отримати набір бінарних розрядних зрізів, які є оптичними бінарними зображеннями.
Може також застосовуватися постійний запамятовуючий пристрій картинного типу, операт. Запамятовуючий пристрій картинного типу (ОЗП).
Виходи вказаних блоків звязані з входами комутатора оптичних цифрових картин. За допомогою КОЦК комутується необхідна оптична цифрова картина. Така картина записується і зберігається в блоці Д-тригерів картиного типу. З виходу блоку Д-триг. ОЦК поступає на регістр опт. цифров. картин. З вихода регістра ОЦК інформація поступає на вхід блоку обробки, який керується оптичними цифров. картинами, в яких закладена інформація про функцію, яка має бути виконана, та її послідовність виконання в часі. БФБО може працювати за принципом керуючих операцій. Оброблений результат формується у вигляді оптичних цифрових картин і може бути або записаний в ОЗП або виведений через пристрій паралельного виведення.
Білет№12