КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Архитектура ЭВМ» Тема: «Оптические, цифровые и аналоговые процессоры»

  • 14 мая 2012 г.
  • 14227 Слова
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Южно-Уральский государственный институт
Кафедра Прикладной математики











КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Архитектура ЭВМ»
Тема: «Оптические, цифровые и аналоговые процессоры»
ММ2204.06.1923





Руководитель работы(_________) Е.Ф. Лепинин

« __ » _________ 2006 г.





Автор работы

Студент группы ММ-374

(_________) П.Н. Калинин

« __ » _________ 2006 г.






Челябинск, 2006

Содержание

Глава 1. 5
ОПТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССОРЫ 5
1.1 Преимущества оптических технологий. 7
1.2 Оптический сигнал 14
1.3 Когерентный аналоговый оптическийпроцессор, использующий методы пространственной фильтрации 17
1.4 Системы ввода информации в оптический процессор 25
1.4.1 Принципиальные схемы ввода информации 25
1.4.2 Метод вывода информации с помощью фотоприёмных матриц 26
1.4.2.1 Фотоматрицы с непосредственным отсчетом 26
1.4.2.2 Фотоматрицы с накоплением заряда 27
1.4.3 Управляемые транспаранты 28
1.4.3.1Транспаранты с управлением электронным пучком 28
1.4.3.2 Жидкокристаллические электрически управляемые транспаранты 29
1.4.3.3 Акустооптические устройства 30
1.4.3.4 Оптически управляемые транспаранты 31
1.5 Оптические логические элементы 34
1.5.1 Волноводные логические элементы 34
1.5.2 Оптический транзистор (трансфазор) 36
1.5.3 Резонатор Фабри-Перо 38
Глава 2. 41
АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕПРОЦЕССОРЫ 41
2.1 Цифровые процессоры 45
2.2 Архитектура ядра DSP 48
2.2.1 Архитектура периферийной части процессора 49
2.3 Вычислительные устройства 54
2.3.1 Арифметико-логическое устройство (ALU) 56
2.3.1.1 Работа ALU 57
2.3.1.2 Флаги состояния 57
2.3.1.3 Поток данных в ALU 58
2.3.1.4 Деление в ALU 60
2.3.1.5 Умножитель 62
2.3.1.6 Устройство сдвига 64
2.4Программный автомат 68
2.4.1 Конвейер команд 71
2.5 Устройство ввода-вывода 73
2.6 Генераторы адреса данных 77
2.7 Таймер 80
2.7.1 Режим широтно-импульсной модуляции (PWMOUT) 85
2.7.2 Генерация сигнала с широтно-импульсной модуляцией 86
2.7.3 Генерация одиночного импульса 87
2.7.4 Режим определения длительности импульса и периода (WDTH_CAP) 88
2.7.5 Режим автоматическогоопределения скорости двоичной передачи 90
2.8 Архитектура памяти 91
2.8.1 Внутренняя память (память на кристалле) 91
2.8.2 Внешняя память (память за пределами кристалла) 92
Литература 96












Аннотация



Глава 1


ОПТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССОРЫ



Рано или поздно кремниевая технология, используемая сегодня для создания процессоров, исчерпает себя, и уже сейчас ей подыскиваютзамену из биокомпьютеров и квантовых вычислений, а наряду с ними - из оптических компьютеров.
Оптические методы позволяют производить как аналоговую, так и цифровую обработку информации. Когерентные аналоговые оптические вычислительные машины широко используются для решения специальных классов задач (обработка радиолокационных сигналов в РЛС с синтезированием апертуры; спектральный икорреляционный анализ, распознавание образов и др.). Характерной чертой оптических аналоговых вычислительных машин является то, что все элементы информации на входе преобразуются в результирующий сигнал на выходе одновременно. Благодаря этому достигается огромная производительность - более 10^13 оп/с. Однако такие вычислительные машины, так же как и электронные аналоговые машины, имеют ограниченную точностьвычислений - порядка 1%.
Интерес к цифровой оптической обработке информации на начальном этапе был вызван необходимостью преодоления тех проблем, с которыми столкнулась аналоговая оптическая вычислительная техника: малая точность вычислений и отсутствие гибкости, присущей электронной технике.
Необходимость создания таких вычислительных систем диктуется...