三值光计算机的对称三进制半加器原理设计

提出了在三值光计算机中采用对称三进制半加器的观点，设计了支持这个观点的半加器结构原理图。与传统二进制电子计算机加法器相比，该设计体现了对称三进制表示将加法运算和减法运算合而为一的优点，避免了补码运算。论述了对称三进制加法运算的规律，介绍了所设计半加器的工作原理，为三值光计算机逻辑运算器以及后续研究提供了理论指导意义。     

Decrease-radix design principle for carrying/borrowing free multi-valued and application in ternary optical computer

In this paper a new theory referred to as the decrease-radix design （DRD） is proposed, which is found in the research of logic units of ternary （tri-valued） optical computer. Based on the theory proposed, the principles and the regulations of the DRD for making operation units of multi-valued operation with carrying/borrowing free are also presented. The research work has come to the following important conclusion： let D be a special state contained in n physical informative states, then one may figure out any multi-valued processors within n^（n×n） carrying/borrowing free n-valued units by the composition some of n×n×（n-1） simplest basic operating units according to the regulations of DRD proposed in this paper. The detailed systematic way of our design regulations is highlighted step by step in the paper with an example of design of a tri-valued logic optical operating unit. The real architecture, the procedure, and the experimental results of our sample in tri-valued logic operating unit are given. Finally, a re-constructible model of ternary logical optical processor is introduced. The theory proposed in the paper has laid down a solid foundation for the design of re-constructible carrying/borrowing free operating units in ternary optical computers and can be widely used as the designing reference in a variety of multi-valued logic operating units.     

三值光计算机的数值表示及其基本算法

分析和比较了几种适合三值光计算机实现的数值表示及其基本算法，将基于平衡三进制的数值表示及其运算方法引入了三值光计算机，为研究和实现三值光计算机的各种算术运算部件提供了数学理论基础。采用平衡三进制，正负数的表达形式具有统一性和对称性，消除了符号位，有效简化了有符号数的数值处理过程，加减法运算使用同一部件实现，可设计出各种简单、高效且具有对称性的算术运算部件，简化了三值光计算机的硬件结构和指令系统。     

三值光计算机半加器结构的简化

半加器是三值光计算机设计中的重要器件,需要尽量设计至最优.通过"剔除光电转换器"有效地简化了半加器结构.该项化简依靠统一设计编码器和半加器来实现,使半加器简化成类似两个液晶阵列和两层偏振片的的叠放.该项化简不仅使半加器的工程实现更容易,而且缩短了半加器的工作周期,从而提高了三值光学计算机完成算术运算的速度.实验结果表明该项化简是成功的.     

三值光计算机的数值表示及其基本算法

分析和比较了几种适合三值光计算机实现的数值表示及其基本算法,将基于平衡三进制的数值表示及其运算方法引入了三值光计算机,为研究和实现三值光计算机的各种算术运算部件提供了数学理论基础。采用平衡三进制,正负数的表达形式具有统一性和对称性,消除了符号位,有效简化了有符号数的数值处理过程,加减法运算使用同一部件实现,可设计出各种简单、高效且具有对称性的算术运算部件,简化了三值光计算机的硬件结构和指令系统。     

三值光学计算机数据位与运算部件像素的映射技术

为有效利用运算部件像素资源,在介绍了降值设计理论.三值逻辑光学运算部件结构、三值逻辑光学运算器使用像素的情况等问题之后,提出并详尽讨论了三值光学计算机数据位与光学运算部件像素之间的一种映射方法.该方法包含了"以像素位为单位"进行映射,"像素组合互补性优先"、"定时映射"等策略.采用了"定时映射等待队列一、"构造像素组合互补运算器组"等关键技术.描述了相应程序的流程,并给出了相应的实验方法,验证了该方法的可行性和有效性.     

三值光学计算机模拟器的设计与实现

三值光学计算机(ternary optical computer, TOC)作为一种新体系结构的计算机,具有处理器位数众多且易扩展、位功能可重构、位可分组使用等特点,在海量或复杂数据的快速处理方面有很大潜力,但它的应用开发探索尚处于初期。为了扩展其应用范围,提出了一种基于三值光学计算机体系架构的模拟器TOCSim设计方案。该方案通过软件形式模拟TOC的运行过程,并在普通PC机上实现其雏形。TOCSim主要模拟TOC处理器的重构策略、处理器位的分配策略、中间结果解码以及运算效果模拟等过程。通过本模拟器的模拟效果图与TOC原型机上的运行结果光图进行对比,表明该模拟器的设计方案是正确的、可行的。     

基于三值光学处理器的加法算法研究

加法运算是最基本的运算。随着运算数字长度的增加,级联加法器所产生的进位传播导致计算速度的严重下降,学者们提出多种多样的解决方法,其中使用光学方法解决加法进位问题因其并行性独具优势而受到肯定。文中对加法的实现方法进行了分析,并指出简单套用先行进位等算法思想对于三值光计算机不适合,探索适合三值光计算机的光学处理器的加法算法-MSD加法,结合处理器液晶阵列104以上的数据位数,找到更适合三值光计算机特点的加法算法。     

三值光计算机百位量级编码器的实现

文中给出了使用两块液晶阵列和偏振器实现百位量级三态光编码器的方法。该实验中利用MCS-51系列单片机对两块液晶的控制,实现了百位量级电信号表示的二值信息到百位量级光信号表示的三值信息的转换。实验结果证明了三值光计算机编码器理论的正确性。该编码器为三值光计算机后续部件的研究和实现打下了坚实基础。     

基于三值光学计算机的旅行商问题的求解实现*

根据三值光计算机具有的巨并行性特点,对给定城市数的旅行商问题进行研究.首先将旅行商问题进行预处理,并转换为改进的符号数(modified signed-digit,MSD)表示形式;然后根据三值光学计算机的位数众多和MSD加法的无进位过程,建立了相应的计算方法,用自主开发的三值逻辑光处理器系统进行求解.结果表明,在数据...