Элементная база Enlight256
Гибридный характер вычислителя требует двух процедур преобразования -- "цифры в значение" и "значения в цифру". Оконечный элемент цепей трансформации 8-битного числа в интенсивность светового потока в Enlight -- лазерный диод специального исполнения, так называемый VCSEL (Vertical Cavity Surface-Emitting Laser -- лазер поверхностного излучения с вертикальным объемным резонатором). Этот полупроводниковый прибор оригинален сам по себе: в отличие от "обычных" лазерных диодов, излучающих "с торца" кристалла, VCSEL обладает рядом достоинств -- он одновременно технологичнее и дешевле стандартных лазерных диодов. Распределенные рефлекторы Брэгга" -- состоящие из десятков слоев полупроводниковые структуры, формирующие "зеркало" с отражательной способностью свыше 99,99% и излучает более "качественный" луч (в сечении -- практически идеальный круг). Множество VCSEL можно разместить на одном кристалле. Именно такая линейка из 256 лазерных излучателей и является одним из "регистров" оптического АЛУ (арифметико-логического устройства) процессора Enlight. Второй "регистр" фактически играет роль одновременно и регистра, и АЛУ. Название функционального вычислителя -- пространственный оптический модулятор на основе многоквантовой ямы (MQWSLM -- Multi-Quantum Well Spatial Light Modulator). В реальном исполнении это также однокристальная микросхема, содержащая матрицу однопиксельных модуляторов. В Enlight256 MQWSLM представляет собой пиксельную матрицу 256 x 256, работающую "на отражение". Она позволяет электрически управлять интенсивностью проходящего через каждый пиксель света (в более общем случае пространственные модуляторы могут изменять разные параметры проходящей волны, а не только интенсивность). Главная отличительная черта матрицы-модулятора Enlight -- низкая инерционность, допускающая изменение "элементов матрицы" управляющими напряжениями с частотой порядка нескольких мегагерц. Последний элемент -- естественно, светочувствительный, обеспечивающий возврат световых потоков к электрическим напряжениям и токам. Он так же, как и "входной преобразователь", выполнен в виде линейки, содержащей 256 фотодиодов.
Излучение каждого из 256 лазерных диодов линейки "входного преобразователя" проецируется на соответствующий "столбец" пикселов матрицы MQWSLM. Прошедшее через матрицу излучение попадает на линейку фотодиодов -- каждый фотодиод принимает излучение от соответствующей строки матрицы. Результирующая энергия, полученная фотодиодами, как раз и является результатом "выполнения процедуры" умножения вектора на матрицу. В остальном Enlight не сильно отличается от обычных цифровых процессоров: -высокоскоростные формирователи внешних шин, -встроенный "кэш" для быстрой загрузки векторов, -и прочие "цифровые артефакты". Очевидное узкое место в такой архитектуре -- естественно, внешние шины. Существует множество задач, специфика решения которых предъявляет исключительно высокие требования именно к производительности процессора, при этом потоки обрабатываемой информации могут быть "скромными" (в кавычках, потому что все-таки полоса пропускания у внешних шин Enlight -- 32 Gbps).
Применение Основные сферы применения EnLight256 – это военная промышленность и обработка видео в реальном времени – обе сферы требуют высокой производительности. один процессор EnLight 256 способен заменить несколько схем с большим количеством стандартных DSP-процессоров. Один процессор такого типа способен в реальном времени обрабатывать до 15 видеоканалов стандарта HDTV, может использоваться для распознавания голоса, человеческих лиц, обработки изображений и т.д. Процессор в силу своих характеристик прекрасно подходит для распознавания образов в радио- и гидролокации, быстрое управление военными радарами высокого разрешения и массивами антенн с синтезируемой апертурой, так и для решения "мирных" задач -- от повышения эффективности работы сетей GSM за счет применения тех же "умных" антенных систем до многопотокового кодирования мультимедийной информации. Кроме того, размеры EnLight256 (15х15х7 см3) позволяют размещать его на транспортных средствах. Оптический модуль, выполняющий все вычисления, получил название Ablaze. По информации компании Lenslet, Ablaze может использоваться и как отдельное устройство для обработки информации. Среди возможных применений компания выделяет устройства большой емкости для хранения информации и широкополосные каналы ввода/вывода. Lenslet занимается внедрением модуля Ablaze как средства для кодирования видеосигнала для HDTV каналов.
|
