[发明专利]一种光学数值比较器、数值比较方法及装置

说明书

一种光学数值比较器、数值比较方法及装置。其中的光学数值比较器包括：进行级联的至少两个光学数值比较单元，所述至少两个光学数值比较单元中的各光学数值比较单元包括：光输入端、用于输入待比较信号的信号输入端，以及用于输出等值比较结果的第一光信号输出端；所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第一光信号输出端与其下一级光学数值比较单元的所述光输入端相连。还公开了相应的数值比较方法及装置。采用本发明的一种光学数值比较器、数值比较方法及装置的技术方案，可以基于光信号实现多位数值的比较，且光学数值比较器和数值比较装置的制作工艺简单，与CMOS工艺兼容。

技术领域

本发明涉及光学计算技术领域，尤其涉及一种光学数字比较器、数值比较方法及装置。

背景技术

在过去几十年里，由于科技的发展和工艺技术的进步，微电子芯片的数据处理能力有了很大提高，基于电子的计算机系统的性能也不断得到提升。然而，随着芯片集成度的进一步提高，微电子芯片的性能提升将受到物理极限、制备工艺等多方面的限制，将面临不可避免的发展瓶颈。与电信号处理相比，光信号处理具有高带宽、低功耗、低电磁干扰、高度并行处理的特点，因此，基于光子的计算机系统有望克服电计算的速度瓶颈，也是近年来的研究热点之一。

在电计算中，经常需要利用数值比较器对两个位数相同的二进制数进行比较，以判断它们的相对大小或者是否相等，数值比较器的应用非常广泛。因此，作为一种重要的逻辑单元，光学数值比较器也将会在未来的基于光子的高性能计算系统中发挥重要作用。

如图1所示，为现有技术中的一种光学数值比较器，基于半导体光放大器的结构可以实现光学数值比较器的功能。待比较的两个信号经过多个光学逻辑门单元后，3个输出端会分别输出（A=B）、（A>B）、（A<B）的光信号。其中每个光学逻辑门单元是由半导体光放大器及特定光学结构构成（如马赫曾德干涉仪、偏振器件等）。然而，基于非线性效应的二进制光学数值器要利用材料的非线性效应，对泵浦光要求很高，将会极大增加光源的制作难度和成本。同时，该种结构的制作工艺复杂，与互补金属氧化物半导体(Complementary MetalOxide Semiconductor，CMOS)工艺不兼容，实现难度较大。

发明内容

本发明实施例提供了一种光学数值比较器、数值比较方法及装置，可以基于光信号实现多位数值的比较。

第一方面，提供了一种光学数值比较器，包括：

进行级联的至少两个光学数值比较单元，所述至少两个光学数值比较单元中的各光学数值比较单元包括：光输入端、用于输入待比较信号的信号输入端，以及用于输出等值比较结果的第一光信号输出端；

所述进行级联的至少两个光学数值比较单元中，任一个光学数值比较单元的所述第一光信号输出端与其下一级光学数值比较单元的所述光输入端相连。

在第一种可能的实现方式中，所述各光学数值比较单元具体包括两个信号输入端，其中一个信号输入端用于输入第一待比较电信号，另一个信号输入端用于输入第二待比较电信号。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第一待比较电信号和第二待比较电信号均为多位二进制数；

所述各光学数值比较单元用于按照位数从高到低的顺序，对所述第一待比较电信号和所述第二待比较电信号的每一位分别进行比较以获得比较结果。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述各光学数值比较单元还包括：用于输出非等值比较结果的第二光信号输出端和第三光信号输出端。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述非等值比较结果包括：第一非等值比较结果和第二非等值比较结果；