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基于行运算器思想的DRSTOP控制信息生成方法

更新时间：2019-12-24 17:01:27 大小：1M 上传用户：守着阳光1985查看TA发布的资源 标签：drstop 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

双旋光结构三值光学处理器(DRSTOP)具有数据位可重构和巨位数并行两大特性,可同时处理数千位的数据,在计算位数宽度很大的运算请求时,速度远远高于电子计算机.DRSTOP的超强运算能力需要依靠相应的控制信息来实现.本文阐述了DRSTOP的原理和结构,提出了基于行运算器思想的DRSTOP控制信息生成方法.基于该方法,DRSTOP可以自动化的完成用户提交的运算请求,进而能够作为一个强大的计算节点,融入并行平台,解决大规模数据计算问题.最后,本文针对所提出的控制信息生成方法进行了一系列实验验证,实验结果表明,该方法正确、完备、可行.


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5
Vol． 46 No． 5  
May 2018  
第
期
电
子
学
报
2018  
5
ACTA ELECTRONICA SINICA  
年
月
DRSTOP  
基于行运算器思想的  
控制信息生成方法  
宋 凯  
(
，
华东交通大学信息工程学院 江西南昌  
330013)  
:
( DRSTOP)  
，
具有数据位可重构和巨位数并行两大特性 可同时处理数千位  
摘
要
双旋光结构三值光学处理器  
， ，  
的数据 在计算位数宽度很大的运算请求时 速度远远高于电子计算机  
． DRSTOP  
的超强运算能力需要依靠相应的控  
DRSTOP ．  
控制信息生成方法 基于该  
．
制信息来实现 本文阐述了  
DRSTOP  
，
的原理和结构 提出了基于行运算器思想的  
，DRSTOP  
， ， ，  
可以自动化的完成用户提交的运算请求 进而能够作为一个强大的计算节点 融入并行平台 解决大规  
方法  
． ， ， ， 、  
模数据计算问题 最后 本文针对所提出的控制信息生成方法进行了一系列实验验证 实验结果表明 该方法正确 完  
、
．
备 可行  
关键词  
中图分类号  
URL: http: / /www． ejournal． org． cn  
:
;
;
;
双旋光结构 三值光学处理器 控制信息 重构指令  
:
TP301; TN29  
:
A
: 0372-2112 ( 2018) 05-1133-06  
DOI: 10． 3969 /j． issn． 0372-2112． 2018． 05． 017  
文献标识码  
文章编号  
电子学报  
DRSTOP Control Information Generation Method  
Based on Row Operation Unit  
SONG Kai  
( School of Information Engineering，East China Jiaotong University，Nanchang ，Jiangxi 330013，China)  
Abstract: Double-rotator-structure ternary optical processor ( DRSTOP) has two characteristics，namely，giant data-  
bits parallel computing and reconfigurable processor，which can handle thousands of data bits in parallel，and can run much  
faster than computers． The super computing power of DRSTOP depends on the corresponding control information． This paper  
describes the principle and structure of DRSTOP，and presents a new control information generation method based on row  
operation unit． Based on this method，DRSTOP can deal with user＇s computing requests automatically，and then it can be used  
as a powerful computing node and integrated into the parallel platform to solve the problem of large-scale data calculation．  
Finally，a series of experiments are carried out to verify the proposed control information generation method． The experimen-  
tal results show that the method is correct，complete and feasible．  
Key words: double rotator structure; ternary optical processor; control information; reconfiguration command  
，
学并行计算方法的研究 其工作重点在于发明新型空  
1
引言  
［14］  
．
间调制器和空间滤波器  
第三个分支是光电混合型  
，
随着科技的进步 人们对于计算速度的要求越来  
，
计算机的研究 其工作重点在于探索适合光学特点的  
［1，2］  
［15 ～ 17］  
．
越高 而电子计算机速度的提升越来越困难  
．
这迫  
．
计算机理论和结构  
三值光学计算机属于上述的  
．
使人们开始考虑其他的新型计算部件 光学计算机成  
，
第三分支 具有数据位数众多和处理器可重构两大优  
［3 ～ 6］  
．
，
根据研究的侧重点不同  
为人们关注的焦点之一  
， ． ，  
势 并且能耗极低 相对于现有的三值光学处理器 双旋  
［7 ～ 10］  
．
目前的光学计算机研究可归纳为三个分支  
第一  
( Double-Rotator-Structure Terna-  
光结构三值光学处理器  
ry Optical Computer: DRSTOP)  
，
个分支是全光计算机的研究 其工作重点在于研究新  
在重构速度和效率等方具  
［11 ～ 13］  
．
型光学材料实现全光运算器件  
第二个分支是光  
， ，  
有一定优势 在处理大规模数据时 它的运算能力估计  
: 2017-03-30;  
: 2017-08-28; :  
责任编辑 马兰英  
收稿日期  
修回日期  
:
基金项目 国家自然科学基金  
( No． 61672006) ;  
( )  
江西省自然 青年 科学基金  
( No． 20151BAB217017) ;  
( No． GJJ160494)  
江西省教育厅科研基金  
1134  
2018  
年
电
子
学
报
［9］  
1
表
真值表形式  
控制光路输入  
CPU，  
且能耗极低  
．
，DRSTOP  
的超  
相当于数百颗  
当然  
．
强运算能力需要依靠相应的控制信息来实现 本文提  
a
b
c
输出  
行号  
主光路输入  
W
W
W
V
W
V
c11  
c12  
c13  
c21  
c22  
c23  
c31  
c32  
c33  
DRSTOP  
．
控制信息的生成方法 基于该方  
出了一种新的  
，DRSTOP  
1
2
3
，
可以在保持低能耗的前提下 实现任意千  
法
H
W
V
，
位量级二元三值逻辑运算 能够作为一个强大的计算  
， ，  
节点 融入并行平台 提升电子计算机系统的计算能力  
，
V
．
解决大规模数据计算问题  
V
H
W
V
H
H
H
2
相关工作  
H
，DRSTOP  
就目前的研究阶段而言  
PC  
的工作过程仍然  
( : DRSTOP-PC) ，  
机 控 制 称 为 用户 通 过  
需要一个  
1 ，  
由表 可知 二元三值逻辑运算的真值表从  
c11 ～  
［17］  
DRSTOP-PC  
TOC  
以
请求文件 的方式来提交运算请  
c33  
，c11、c12  
c13  
和 对应的主光路输入值  
有九个输出值  
，DRSTOP-PC  
，
生成相应的控制信息 并将控制信息发  
求
a
W， ，  
我们将其看作一行 行号为  
1; c21、c22  
c23  
和
均为  
， ，  
送至下位机 最后从下位机获取解码结果 并以  
TOC  
结
a
V，  
，
对应的主光路输入值 均为  
2; c31、c32 c33 a H，  
对应的主光路输入值 均为  
我们将其看作一行 行  
［17］  
， 1  
果文件 的方式回送给用户 如图 所示  
．
号为  
和
， 3． (  
我们将其看作一行 行号为 每行所对应的运算器 称  
) 2  
为行运算器实例 都可以用不多于 位液晶像素来实  
． ，  
现 为了描述的方便 我们将这种以行为单位构造的运  
，
．
算器 称为行运算器  
行运算器的划分是按照主光路输入值的不同而定  
W、V  
，
H ，  
态时 对应分别  
的 当主光路输入值分别为  
和
W、V  
H
．
行运算器 当主光路输入值为  
W
，
称为  
和
态时  
W V ，  
引入 态转换为 态的部件 该转换器件被称为  
WtoV  
．
部件 基于行运算器构成的光学处理器的逻辑结构如  
DRSTOP  
，
的工作过程中 控制信息的生成和格式  
在
2
． ，  
所示 图中实线是光信号的传输通路 虚线是电信  
，
化工作最为重要 相关的工作方法不仅会影响整个控  
图
，
号传输通路 控制部件包含了  
DRSTOP  
，
制过程的便利性 也会影响数据转换的速度和重构的  
的重构电路以及  
，
控制光路的光电转换部件 叠合部件执行降值设计理  
，
效率 进而将影响  
DRSTOP  
．
整体的工作速度和效率 下  
［8］  
．
中所定义的叠合功能  
．
论
文将重点论述控制信息生成和格式化的方法  
3
DRSTOP  
控制信息生成方法  
:
三值光计算机控制信息主要包括三种类型 主光路  
、 ．  
控制信息 控制光路控制信息以及重构指令 根据降值设  
［8］  
， ，  
计理论 控制信息的生成过程中 确立用户逻辑字符与  
，
物理光状态的对应关系是第一个必须解决的环节 而这  
种对应关系是由用户逻辑字符在真值表中输出值的出现  
． ，  
频率决定的 这就意味着在同一个用户请求中 不同的运  
，
当基于行运算器思想来生成重构指令时 每个运  
，
算将会导致不同的对应关系 这将为控制信息的生成以  
算真值表都将根据其主光路输入值的情况被拆分为三  
，
及运算请求的统筹管理带来很大的困难 也成为三值光  
．
个不同的行运算器实例 在构造这些行运算器实例时  
，
．
计算机自动化运行和实际应用的一大障碍 本文将采用  
可直接根据真值表的表头顺序建立用户逻辑字符与三  
，
基于行运算器思想的方法 结合  
DRSTOP  
，
的硬件特点 形  
，
种物理光状态的对应关系 从而实现了对应关系的统  
．
成一套新的控制信息生成方法  
3． 1  
行运算器  
， ，  
一化 简化了重构指令的生成过程 也为不同用户运算  
．
请求的统筹管理带来了便利  
3． 2  
基于行运算器思想的重构指令生成方法  
(
三值光学计算机系统采用三种物理状态 无光态  
，
)
．
垂直偏振光和水平偏振光 来表示三值信息 三种物理  
W、V H ． ，  
来表示 为方便讨论 采用  
( 1)  
重构指令中各位的作用  
W、V H ， V  
三种 下面将通过 行运算  
状态分别用符号  
和
行运算器有  
和
1
．
所示形式表达真值表  
表

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