[发明专利]基于MSD加法器的光学回馈策略

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种基于MSD加法器的光学数据回馈策略。    

背景技术

在2011年出版的《中国科学E辑：信息科学》第5期“三值光学计算机中 MSD 加法器的理论和结构”一文中公开了三值光学计算机MSD加法器三步式加法的理论以及提高加法效率的光学回馈技术，但是却没有严格意义上回馈技术的实现。现有的MSD加法器进行加法操作时，需要根据MSD加法算法的三个步骤进行五次逻辑变换，最后得到结果。不过，现有加法器没有相应的数据回馈区域，无法在液晶或其它具体的物理器件上实现回馈技术。

现有的文献“三值光学计算机中 MSD 加法器的理论和结构”中所描述的MSD加法涉及4中逻辑运算，其真值表如下表所示。

表1：逻辑运算真值表 

表1是T运算，W运算，T'运算和W'运算的真值表。当进行光路运算时，表中的-1对应垂直光，0对应无光，1对应水平光。对于T运算，W运算，T'运算和W'运算的输入和运算结果的取值范围是-1，0，和1。真值表中的a和b是进行逻辑运算的两个操作数中的一位，a列和b行是进行运算的一位操作数的可能取值，两个取值交叉的值是运算结果。例如T运算真值表中a列是-1，b行是-1时对应表中的值-1，表示一位操作数-1和-1进行T运算的结果是-1，也就是输入两路垂直光进行T运算的结果是垂直光。

所述的MSD加法，其具体步骤如下：

1、首先进行数据位数对其操作。将位数较少的数高位补0；

2、对输入的操作数，同时进行T和W变换，第i位的T变换结果写在第i+1位位置，末位则补0，即，，；

3、对 ,的运算结果分别进行T'和W'变换, 第i位的T'变换结果写在第i+1位位置，末位则补0，即，，；

4、对 ，的运算结果进行T变换，得到加法结果，即，。

上述MSD加法器，每位操作数进行逻辑运算时（以T'运算为例），需要一个HH型的液晶点和一个VV型的液晶点。HH型液晶点表示该液晶点的前后偏振片都是水平类型的，H表示水平类型的偏振片，VV型液晶点表示该液晶点前后偏振片都是垂直类型的，V表示垂直类型的偏振片。通过液晶点的后偏振片后面的感光点可以判断每位操作数的运算结果。

设定每个感光点的输出线信号为有光或无光两种，有光用1表示，无光用0表示，该感光点前面偏振片的类型可以判断与该感光点对应的液晶点的输出结果光线的类型，如果感光点前面是V型垂直类型偏振片，并且感光点的输出线信号是1，那么该液晶点对应的输出结果是垂直光；如果感光点前面是H型垂直类型偏振片，并且感光点的输出线信号是1，那么该液晶点对应的输出结果是水平光；如果感光点的输出线信号是0，那么该液晶点对应的输出结果是无光。

如果该VV型液晶点后面对应的感光点输出线的信号是1，那么该液晶点对应的输出结果是垂直类型光线；如果该VV型液晶点后面对应的感光点输出线的信号是0，那么该液晶点对应的输出结果是无光。VV型液晶点对应的输出结果的取值范围是垂直光线和无光。

如果该HH型液晶点后面对应的感光点输出线的信号是1，那么该液晶点对应的输出结果是水平类型光线；如果该HH型液晶点后面对应的感光点输出线的信号是0，那么该液晶点对应的输出结果是无光。HH型液晶点对应的输出结果的取值范围是水平光线和无光。

对于每位操作数的T'运算结果由对应的一位HH型液晶点和一位VV型液晶点的输出结果的光线类型共同决定，如果对应的HH型液晶点的输出结果是水平光，那么该位操作数T'运算的结果对应水平光，也就是1。如果对应的VV型液晶点的输出结果是垂直光，那么该位操作数T'运算的结果对应垂直光，也就是-1。

综上所述，任何逻辑运算都可以通过若干个上述的液晶点完成。完成一次MSD加法运算，需要先进行T运算和W运算，其次运算和运算，至少运行三次重构运算器才能完成一次加法。进行一次加法操作所花费的时间是重构运算器一次运行时间的三倍，影响光计算机运行速度。

发明内容

本发明的目的是利用三值光学计算机MSD加法器特点，提供一种光学回馈策略，它包括把解码器的结果变换成下次输入时编码器控制信息的策略、回馈数据的地址对应策略和中间结果的补0策略。该策略能够使得加法器采用流水线工作方式，进行连续的加法运算，适用于光计算的成百上千位的操作数的运算。