[go: up one dir, main page]

UA81208C2 - Three-dimensional device for processing information and a method for processing information - Google Patents

Three-dimensional device for processing information and a method for processing information Download PDF

Info

Publication number
UA81208C2
UA81208C2 UAA200706100A UAA200706100A UA81208C2 UA 81208 C2 UA81208 C2 UA 81208C2 UA A200706100 A UAA200706100 A UA A200706100A UA A200706100 A UAA200706100 A UA A200706100A UA 81208 C2 UA81208 C2 UA 81208C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
elements
spatial
buses
information
processing
Prior art date
Application number
UAA200706100A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Yurii Bogdanovych Zarvanytskyi
Original Assignee
Yurii Bogdanovych Zarvanytskyi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yurii Bogdanovych Zarvanytskyi filed Critical Yurii Bogdanovych Zarvanytskyi
Priority to UAA200706100A priority Critical patent/UA81208C2/en
Publication of UA81208C2 publication Critical patent/UA81208C2/en
Priority to PCT/UA2008/000028 priority patent/WO2008147343A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F15/00Digital computers in general; Data processing equipment in general
    • G06F15/16Combinations of two or more digital computers each having at least an arithmetic unit, a program unit and a register, e.g. for a simultaneous processing of several programs
    • G06F15/163Interprocessor communication
    • G06F15/173Interprocessor communication using an interconnection network, e.g. matrix, shuffle, pyramid, star, snowflake
    • G06F15/17337Direct connection machines, e.g. completely connected computers, point to point communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Multi Processors (AREA)

Abstract

The proposed three-dimensional device for processing information and a method for processing information can be used in systems for processing digital information presented on electronic, optical, magnetic, and other information carriers. The proposed device contains control elements, data input/output elements, and logic elements, which are connected according to the specified circuit. These elements are arranged in the nodes of the three-dimensional structure that is formed by three sets of buses arranged in parallel to the mutually perpendicular axes of the coordinate system. The advantage of the proposed device and the method is enhanced performance in performing information input/output and processing operations.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до області обробки цифрової і/або аналогової інформації в електронних, оптичних, 2 магнітних та інших системах і стосується просторового пристрою для обробки інформації, а також способу обробки інформації в просторовому пристрої для обробки інформації.The invention relates to the field of processing digital and/or analog information in electronic, optical, 2 magnetic and other systems and relates to a spatial device for processing information, as well as a method of processing information in a spatial device for processing information.

Ускладнення завдань обробки даних, пов'язаних, наприклад, з розпізнаванням образів, обробкою багатовимірних зображень у реальному масштабі часу, моделюванням нейронних мереж і т.п., пред'являє розробникам обчислювальних пристроїв підвищені вимоги в частині продуктивності і гнучкості структури. 70 Йдеться про оптимальну адаптацію функціональної структури пристроїв для обробки даних до завдань обробки змінних даних.The complexity of data processing tasks related, for example, to pattern recognition, real-time processing of multidimensional images, modeling of neural networks, etc., presents the developers of computing devices with increased requirements in terms of performance and flexibility of the structure. 70 It is about optimal adaptation of the functional structure of data processing devices to the tasks of variable data processing.

На сьогоднішній день пристрої для обробки інформації реалізуються у вигляді площинних (планарних) систем.Today, devices for processing information are implemented in the form of planar (planar) systems.

Спроби створення тривимірних інтегральних схем здійснювалися університетами, дослідницькими 12 лабораторіями і окремими ученими ще з початку 70-х років минулого століття. Крім використання полікристалічного кремнію, зміну структури якого передбачалося здійснювати за допомогою лазерного променя, в цих роботах передбачалися й інші конструктивні рішення, що дозволяють розміщувати декілька двомірних мікросхем одну над іншою.Attempts to create three-dimensional integrated circuits were carried out by universities, 12 research laboratories and individual scientists since the beginning of the 70s of the last century. In addition to the use of polycrystalline silicon, the structure of which was supposed to be changed with the help of a laser beam, these works also envisaged other constructive solutions that allow placing several two-dimensional microcircuits one above the other.

Відомі інтегральні мікросхеми типу "програмована матрична логіка", які дозволяють створювати пристрої для обробки цифрової інформації шляхом зміни внутрішніх міжз'єднань в матрицях елементів "І" при жорстко заданих зв'язках з елементами "АБО". Відомі також інтегральні мікросхеми типу "програмовані логічні матриці", які дозволяють створювати пристрої для обробки цифрової інформації шляхом зміни внутрішніх між з'єднань в матрицях елементів "І" та "АБО".Integrated microcircuits of the "programmed matrix logic" type are known, which allow creating devices for processing digital information by changing internal interconnections in matrices of "AND" elements with rigidly specified connections with "OR" elements. Integrated microcircuits of the "programmable logic matrices" type are also known, which allow creating devices for processing digital information by changing the internal interconnections in the matrices of "AND" and "OR" elements.

Відомі різноманітні пристрої для обробки даних, наприклад оптоелектроні вузли і нейрочіпи/нейропроцесори сA variety of data processing devices are known, such as optoelectronic assemblies and neurochips/neuroprocessors

Інаприклад, патенти РФ Мо2158020 Мо21371921 для обробки потоків оптичної інформації, сегнетоелектричні або (У базовані на інших фізичних принципах пристрої для зберігання і обробки даних.For example, RF patents Мо2158020 Мо21371921 for processing optical information streams, ferroelectric or (U) devices for data storage and processing based on other physical principles.

З (патенту РФ 2248626 МПК" С11Е 11/4193, 511 5/02, опубл. 20.02.2004), відома багатовимірна структура адресації для електронних пристроїв, що містять один чи кілька просторових елементів. Засіб для забезпечення можливості адресації в пристрої, що містить один чи кілька просторових елементів, що є елементами пам'яті, со елементами дисплеїв, діодами, транзисторами і/або перемикальними/модулювальними елементами істворюють «з спільно зі вказаним засобом частину двовимірної або тривимірної матриці у складі вказаного пристрою, містить три набори електропровідних ліній або стрічкових електродів, що створюють додаткову частину вказаної см матриці. Пристрій для зберігання і/або обробки даних або прийому, і/або обробки, і/або відображення сигналів «- містить вказаний засіб і більше, ніж одну матрицю, причому вказані матриці виконані у вигляді стопи, розташованої на основі, а пристрій утворює об'ємну структуру залежно від функціональних властивостей кожної со матриці в стопі.From (patent of the Russian Federation 2248626 IPK" C11E 11/4193, 511 5/02, publ. 20.02.2004), a multidimensional addressing structure for electronic devices containing one or more spatial elements is known. Means for ensuring the possibility of addressing in a device containing one or more spatial elements, which are memory elements, with display elements, diodes, transistors and/or switching/modulating elements create "together with the specified means part of a two-dimensional or three-dimensional matrix as part of the specified device, contains three sets of conductive lines or tape electrodes, creating an additional part of the specified cm matrix. Device for storing and/or processing data or receiving, and/or processing, and/or displaying signals "- contains the specified means and more than one matrix, and the specified matrices are made in the form of of the foot located on the base, and the device forms a three-dimensional structure depending on the functional properties of each matrix in the foot.

Таким чином, об'ємна структура пристрою утворена шляхом розташування у вигляді стопи по суті планарних матриць. Тому в нім здійснюються фактично двовимірна адресація елементів матриць, а також введення і « дю виведення інформації. -оThus, the three-dimensional structure of the device is formed by arranging essentially planar matrices in the form of a foot. Therefore, two-dimensional addressing of matrix elements, as well as input and output of information are carried out in it. -at

Прототипом пристрою, що заявляється, є перепрограмовуваний обчислювач для систем обробки інформації, с відомий з (патенту РФ Мо 2146389 МПК" СО6Е15/00, дата публікації 10.03.20001, що містить схему управління, :з» що е процесором із зменшеним набором команд, входи/виходи якої з'єднані з внутрішньою шиною, до якої приєднані входи/виходи базових обчислювальних елементів, входи/виходи двох масивів локальної статичної 415 пам'яті і входи/виходи контролера системної шини. У цьому обчислювальному пристрої базові обчислювальні о елементи з'єднані між собою лініями зв'язку за принципом "кожен з кожним" і приєднані окремими лініями зв'язку до схеми управління, а до внутрішньої шини приєднані входи/виходи контролера зовнішньої шини, до - входів/виходів якого приєднані входи/виходи блоку високошвидкісних приймачів/передавачів, причому вказаний 7 блок виконаний на високошвидкісних асинхронних приймачах/передавачах, що дозволяють використовувати електричні і оптичні лінії зв'язку і призначених для каскадування базових обчислювальних елементів. («в») Обчислювач призначений для вирішення завдання обробки зображення або будь-якої іншої інформації, що со виконується в масштабі реального часу. Модуль може використовуватися як базовий осередок для реалізації багатошарової нейронної мережі із змінними параметрами.The prototype of the claimed device is a reprogrammable computer for information processing systems, known from (patent RF Mo 2146389 MPK" СО6Е15/00, date of publication 10.03.20001, which contains a control circuit, which is a processor with a reduced set of commands, the inputs/outputs of which are connected to an internal bus to which are connected the inputs/outputs of the basic computing elements, the inputs/outputs of two arrays of local static 415 memory and the inputs/outputs of the system bus controller. In this computing device, the basic computing elements of interconnected by communication lines according to the "one-to-one" principle and connected by separate communication lines to the control scheme, and the inputs/outputs of the controller of the external bus are connected to the internal bus, to the inputs/outputs of which the inputs/outputs of the high-speed receiver block are connected / transmitters, and the specified 7 block is made on high-speed asynchronous receivers/transmitters, which allow the use of electrical and optical communication lines and are intended for cascading of basic computing elements. ("c") The computer is designed to solve the task of image processing or any other information that is performed on a real-time scale. The module can be used as a basic cell to implement a multilayer neural network with variable parameters.

Базові обчислювальні елементи використовуються для виконання простих арифметичних операцій, таких як додавання, віднімання, множення і обчислення порогових функцій.Basic computing elements are used to perform simple arithmetic operations, such as addition, subtraction, multiplication, and calculation of threshold functions.

Обчислювач реалізований на основі 8 перепрограмовуваних користувачем логічних мікросхем ЕРСА. (Ф) Використання перепрограмовуваних користувачем мікросхем ЕРСА дозволяє вирішувати на одній і тій же платі г задачі різного виду і реалізовувати нейронні мережі різного типу і розміру.The calculator is implemented on the basis of 8 user-reprogrammable ERSA logic chips. (F) The use of user-reprogrammable ERSA microcircuits allows solving different types of problems on the same board and implementing neural networks of different types and sizes.

Недоліком вказаного обчислювача є те, що пристрій виконаний з можливістю з'єднання базових во обчислювальних елементів з утворенням квазіпланарної обчислювальної структури. Надання йому просторової структури, що дозволяє розширити функціональні можливості і поліпшити гнучкість адаптації до виконуваних завдань, в описаному патенті не передбачено.The disadvantage of this calculator is that the device is made with the possibility of connecting basic computing elements to form a quasi-planar computing structure. Providing it with a spatial structure, which allows to expand the functional capabilities and improve the flexibility of adaptation to the performed tasks, is not provided for in the described patent.

У основу винаходу поставлено задачу розробки просторового пристрою для обробки даних, в якому шляхом розміщення структурних логічних елементів у вузлах просторової структури, утвореної шинами, орієнтованими у в5 різних напрямах, і утворення керованих зв'язків між вказаними структурними логічними елементами досягається розширення функціональності, поліпшення гнучкості, швидкодії і компактності пристрою для обробки даних.The invention is based on the task of developing a spatial device for data processing, in which, by placing structural logical elements in the nodes of the spatial structure formed by buses oriented in 5 different directions, and forming controlled connections between the specified structural logical elements, the expansion of functionality, improvement of flexibility is achieved , speed and compactness of the data processing device.

Щодо пристрою завдання вирішується тим, що в просторовому пристрої для обробки цифрової інформації, що містить пристрої керування, пристрої введення/виведення, структурні логічні елементи, такі як логічні пристрої, групи логічних елементів, логічні елементи або компоненти логічних елементів, зв'язані між собою іWith respect to the device, the object is solved in that in a spatial digital information processing device containing control devices, input/output devices, structural logic elements such as logic devices, groups of logic elements, logic elements or components of logic elements are interconnected and

З пристроями введення/виведення інформаційними і адресними шинами, згідно з винаходом структурні логічні елементи розташовані у вузлах просторової структури, кожний з яких утворений щонайменше трьома ізольованими шинами, орієнтованими у різних напрямах, причому кожен вузол містить керовані з'єднувальні елементи, приєднані між шинами, а також між входами і виходами, наприклад, інформаційними, керівними, живлення структурних логічних елементів, причому керовані з'єднувальні елементи виконані зі здатністю 7/0 необоротно або оборотне змінювати свій фізичний стан під дією керуючих сигналів.With input/output devices by information and address buses, according to the invention structural logic elements are located in nodes of a spatial structure, each of which is formed by at least three isolated buses oriented in different directions, and each node contains controllable connecting elements connected between the buses, as well as between inputs and outputs, for example, information, control, power supply of structural logic elements, and the controlled connecting elements are made with the ability 7/0 to irreversibly or reversibly change their physical state under the influence of control signals.

У переважній формі виконання винаходу як структурні логічні елементи використані штучні нейрони, а як керовані з'єднувальні елементи використані штучні синапси.In the preferred embodiment of the invention, artificial neurons are used as structural logical elements, and artificial synapses are used as controlled connecting elements.

У іншій переважній формі виконання винаходу як структурні логічні елементи використані кубіти, взаємодія між якими здійснюється направленими зв'язками квантово-механічної природи. Архітектура зв'язків визначається 7/5 природою використовуваних кубітів і типом структури матеріалу (матриці).In another preferred form of implementation of the invention, qubits are used as structural logical elements, the interaction between which is carried out by directional connections of a quantum-mechanical nature. The architecture of connections is determined 7/5 by the nature of the qubits used and the type of material structure (matrix).

У наступній переважній формі виконання як структурні логічні елементи використані елементи пам'яті.In the next preferred embodiment, memory elements are used as structural logic elements.

Крім того, структурні логічні елементи можуть бути електронними і/або оптичними і/або магнітними елементами.In addition, structural logic elements can be electronic and/or optical and/or magnetic elements.

Структурні логічні елементи і керовані з'єднувальні елементи можуть бути виконані енергонезалежними.Structural logical elements and controlled connecting elements can be made non-volatile.

Крім того, завданням винаходу є розробка способу обробки інформації в просторовому пристрої для обробки інформації, при якому шляхом цілеспрямованої дії на керовані з'єднувальні елементи між структурними логічними елементами, розташованими в різних просторових напрямах, здійснюють зміну просторової структури обчислювального пристрою з метою адаптації вказаної структури до виконуваного завдання.In addition, the task of the invention is to develop a method of processing information in a spatial device for processing information, in which, by purposefully acting on the controlled connecting elements between structural logical elements located in different spatial directions, the spatial structure of the computing device is changed in order to adapt the specified structure to the task being performed.

Згідно з винаходом задача вирішена в способі обробки інформації в просторовому пристрої для обробки сч ов інформації, що включає введення/виведення оброблюваних даних і керування власне процесом обчислень, тим, що згідно з винаходом подають сигнали керування фізичним станом керованих з'єднувальних елементів за і) протоколом, при цьому входи і виходи одних логічних елементів з'єднують з входами і виходами інших логічних елементів, розташованих у різних просторових напрямах, з формуванням функціональної структури просторового пристрою для обробки інформації, адаптованої до завдання обробки інформації. со зо Завдяки просторовій структурі пристрою для обробки даних, згідно із запропонованим способом є можливість подачі масивів вхідних сигналів на будь-яку кількість шин вибраної площини (площин), і зняття масивів о вихідних сигналів одночасно з будь-якої кількості шин вибраної площини (площин) без проміжного буферування, с чим досягається збільшення швидкодії введення/виведення і обробки багатовимірної інформації в реальному масштабі часу. --According to the invention, the problem is solved in the method of information processing in a spatial device for processing information, which includes input/output of the processed data and control of the calculation process itself, by the fact that, according to the invention, control signals of the physical state of the controlled connecting elements according to i) protocol, while the inputs and outputs of some logical elements are connected to the inputs and outputs of other logical elements located in different spatial directions, with the formation of a functional structure of a spatial device for processing information, adapted to the task of processing information. Thanks to the spatial structure of the data processing device, according to the proposed method, it is possible to supply arrays of input signals to any number of buses of the selected plane (planes), and remove arrays of output signals simultaneously from any number of buses of the selected plane (planes). without intermediate buffering, thus increasing the speed of input/output and processing of multidimensional information in real time. --

Винахід ілюструється фігурами, на яких зображено: соThe invention is illustrated by the figures, which show: so

Фіг.1 Тривимірний просторовий вузол;Fig. 1 Three-dimensional spatial node;

Фіг.2 Фрагмент тривимірного просторового пристрою для обробки інформації, в якому обчислюються добутки вхідних змінних, необхідні для обчислення суми трьох змінних;Fig. 2 Fragment of a three-dimensional spatial device for processing information, in which the products of input variables are calculated, which are necessary for calculating the sum of three variables;

Фіг.3 Фрагмент тривимірного просторового пристрою для обробки інформації, в якому обчислюються суми « добутків і визначається сума трьох змінних; з с Фіг.А4 Тривимірний просторовий пристрій для обробки інформації, який обчислює суму трьох вхідних логічних змінних. ;» Опис наведений на прикладі структури і функціонування одного просторового вузла, який містить структурні логічні елементи (відповідають базовим обчислювальним елементам прототипу), які можуть бути виконані уFig.3 Fragment of a three-dimensional spatial device for information processing, in which sums of products are calculated and the sum of three variables is determined; from c Fig. A4 Three-dimensional spatial device for information processing, which calculates the sum of three input logical variables. ;" The description is given on the example of the structure and functioning of one spatial node, which contains structural logical elements (corresponding to the basic computational elements of the prototype), which can be performed in

Вигляді окремих функціональних компонентів логічних елементів. У простому випадку - це, наприклад, діоди.Views of individual functional components of logical elements. In the simplest case, these are, for example, diodes.

Го! Вузли просторової обчислювальної структури утворені трьома ізольованими шинами, які орієнтовані в ортогональних напрямах. Завдяки керованим з'єднувальним елементам, шини можуть бути з'єднані одна з іншою - через діоди відповідно до заданого протоколу.Go! The nodes of the spatial computing structure are formed by three isolated buses, which are oriented in orthogonal directions. Thanks to the controlled connecting elements, the buses can be connected to each other - through diodes according to a given protocol.

ГІ На фіг1 зображений тривимірний просторовий вузол. Вузол утворений трьома, наприклад, електропровідними ізольованими одна від іншої шинами 1, 2, З, орієнтованими, наприклад, уздовж осей о прямокутної системи координат. Між кожною парою шин 1, 2, З приєднані компоненти логічних елементів, с наприклад, у вигляді діодів 4, 5, 6, 7, 8, 9. Діоди приєднані до шин через керовані з'єднувальні елементи (наприклад, ключі) 10, 11, 12, 13, 14, 15. Ключі здатні оборотне або необоротно змінювати свій провідний стан. У простому випадку як керовані з'єднувальні елементи можуть бути використані плавкі перемички, які необоротно змінюють свій фізичний провідний стан унаслідок "пропалювання" при програмуванні пристрою для обробки інформації.GI Figure 1 shows a three-dimensional spatial node. The node is formed by three, for example, electrically conductive busbars 1, 2, Z, isolated from each other, oriented, for example, along the axes o of a rectangular coordinate system. Between each pair of buses 1, 2, C are connected components of logical elements, for example, in the form of diodes 4, 5, 6, 7, 8, 9. Diodes are connected to the buses through controlled connecting elements (for example, keys) 10, 11 , 12, 13, 14, 15. Keys can reversibly or irreversibly change their conductive state. In a simple case, fusible links can be used as controlled connecting elements, which irreversibly change their physical conductive state as a result of "burning" during programming of the information processing device.

Ф) Даний просторовий вузол залежно від наявності керованих з'єднувальних елементів і потенціалів на шинах ка здатний виконувати прості логічні операції "І" чи "АБО", тобто реалізовувати ці логічні елементи.F) This spatial node, depending on the presence of controlled connecting elements and potentials on the buses, is capable of performing simple logical operations "AND" or "OR", that is, implementing these logical elements.

Реалізація елементу "І. У початковому стані ключі 10, 11, 12, 13, 14, 15 розімкнені. На шини 1 і2 бо подаються вхідні змінні, на шину З через резистор подається напруга Е (наприклад «5 В). Замикаються ключі 11 і 13. Тоді на шині З буде сформовано логічний добуток вхідних змінних.Implementation of element "I. In the initial state, keys 10, 11, 12, 13, 14, 15 are open. Input variables are supplied to buses 1 and 2, and voltage E (for example "5 V) is supplied to bus C through a resistor. Switches 11 and 13. Then a logical product of the input variables will be formed on bus Z.

Реалізація елементу "АБО". У початковому стані ключі 10, 11, 12, 13, 14, 15 розімкнені. На шини 1 і 2 подаються вхідні змінні на шину З через резистор подається напруга "спільної шини" (напруга 0 В).Implementation of the "OR" element. In the initial state, keys 10, 11, 12, 13, 14, 15 are unlocked. Input variables are supplied to buses 1 and 2, and the "common bus" voltage (voltage 0 V) is supplied to bus C through a resistor.

Замикаються ключі 10 і 14. Тоді на шині З буде сформована логічна сума вхідних змінних. 65 Для доказу універсальності пропонованого просторового пристрою для обробки інформації пропонується приклад організації суматора трьох логічних змінних --Х1ї-хХ2ї-Х3). Таблиця істинності суми трьох логічних змінних має вигляд хі хо їхав. ооо о оо т о тро ого поро то піст по оKeys 10 and 14 are closed. Then a logical sum of the input variables will be formed on bus C. 65 To prove the universality of the proposed spatial device for information processing, an example of the organization of the adder of three logical variables --X1i-xX2i-X3) is offered. The truth table of the sum of three logical variables has the form hi ho jel. ooo o oo t o tro ogo poro to post po o

КЕНЕKENE

Функція алгебри логіки у вигляді диз'юнктивної нормальної форми, записана на підставі таблиці істинності, має вигля щі в-хтюта-кюхютиювтиююаьххах ссThe function of the algebra of logic in the form of disjunctive normal form, written on the basis of the truth table, looks like

На фіг.2 показаний фрагмент тривимірного просторового пристрою для обробки інформації, в якому обчислюються добутки вхідних змінних х1 х2Х3, х1Х2 х3,Х1 х2 х3, ХІ1Х2ХЗ згідно з формулою (1). Для спрощення тут показані тільки задіяні діоди; самі комутатори також не показані. Тобто на фіг.2 показаний тільки результат комутації.Fig. 2 shows a fragment of a three-dimensional spatial device for processing information, in which the products of the input variables x1 x2X3, x1X2 x3, X1 x2 x3, X1X2X3 are calculated according to formula (1). For simplicity, only the diodes involved are shown here; the switches themselves are also not shown. That is, only the switching result is shown in Fig. 2.

На шини 16 і 19 подана шляхом зовнішньої комутації змінна хЗ на 18 и 21 - ХЗ, на 23 - Х2, на 26- х2, на 17 с -Х1, на 20- х1. ' х оOn buses 16 and 19, the variable xZ is applied by external switching to 18 and 21 - ХЗ, to 23 - Х2, to 26 - х2, to 17 s - Х1, to 20 - х1. ' x o

Формування добутку хХ1Х2Х3 на шині 22. Для цього на шину 23 подається змінна Х2, на шину 20 - хХ1.Formation of the product xX1X2X3 on bus 22. For this, variable X2 is applied to bus 23, xX1 to bus 20.

Добуток Х1Х2 формується на шині 39 завдяки діодам, включеним в стрічному напрямі між шинами 23 і 39, 20 і 39, і зовнішній комутації шини 39 до джерела напруги Е через резистор (утворюється двовходовий логічний со зо елемент 7"). Далі добуток Х1Х2 на шині 39 і змінна, яка подається на шину 19, формують завдяки зустрічно включеним діодам між шинами 39 і 22, 19 і 22, і зовнішній комутації шини 22 до джерела напруги Е через резистор, добуток Хх1Х2 Х3 (утворюється двовходовий логічний елемент "1"7). сThe X1X2 product is formed on bus 39 thanks to diodes connected in the strip direction between buses 23 and 39, 20 and 39, and the external switching of bus 39 to the voltage source E through a resistor (a two-input logic circuit element 7 is formed). Next, the product X1X2 on the bus 39 and the variable that is supplied to bus 19 is formed due to the oppositely connected diodes between buses 39 and 22, 19 and 22, and the external switching of bus 22 to the voltage source E through a resistor, the product Xx1X2 X3 (a two-input logic element "1"7 is formed) . with

Аналогічно формується решта добутків Х1 х2Х3 на шині 27, Х1 х2Х3 на шині 25, ХІХ2ХЗ на шині 24. --Similarly, the rest of the products X1 x2X3 on bus 27, X1 x2X3 on bus 25, XIX2XZ on bus 24 are formed. --

На фіг.3 показаний фрагмент тривимірного просторового пристрою для обробки інформації, в якому с обчислюються суми добутків і визначається сума трьох змінних.Figure 3 shows a fragment of a three-dimensional spatial device for processing information, in which sums of products are calculated and the sum of three variables is determined.

Приклад формування суми Х1 х2 хЗ ї- х1Х2 х3 на шині 31. Добуток Х1 х2 хХЗ на шині 25 і добуток Х1 х2 ХхЗ на шині 22 подаються на шину 31 через діоди, включені в прямому напрямі. До шини 31 для формування суми «An example of the formation of the sum X1 x2 xZ i- x1X2 x3 on bus 31. The product X1 x2 xXZ on bus 25 and the product X1 x2 XxZ on bus 22 are fed to bus 31 through diodes connected in the forward direction. To bus 31 to form the amount "

Х1 х2Х3 -- х1Х2 х3 також підключається через резистор "спільна шина". - й и , сд- . 5 с Аналогічним чином формується сума х! х2хХ3 ї- Х1Х2Х3 на шині 33. І, остаточно, сума (Х1 х2 х3 - х1Х2 хХ З) "з (х1 х2ХЗ ї- Х1Х2ХЗ) - 5 на шині 37. п . - . . - -X1 x2X3 -- x1X2 x3 is also connected through a "common bus" resistor. - и и , sd- . 5 s Similarly, the amount x is formed! х2хХ3 и- Х1Х2Х3 on bus 33. And, finally, the sum (Х1 х2 х3 - х1Х2 хХ З) "with (х1 х2ХЗ и- Х1Х2ХЗ) - 5 on bus 37. p. - . . . - -

На фіг.4 показаний приклад тривимірного просторового пристрою для обробки інформації, який обчислює суму трьох вхідних логічних змінних. Ця фігура утворена в результаті об'єднання окремих фрагментів на фіг.2 і со 45 фіг.3.Figure 4 shows an example of a three-dimensional spatial device for processing information, which calculates the sum of three input logic variables. This figure is formed as a result of combining individual fragments in fig. 2 and so 45 of fig. 3.

Наведений вище приклад тривимірного здійснення винаходу методами напівпровідникових технологій не є - вичерпним і не обмежує об'єму правової охорони. Виготовлення подібних тривимірних пристроїв допускає з використання сучасних технологічних методів, зокрема флексоніки, тобто пошарового друку об'ємних структур.The above example of the three-dimensional implementation of the invention by methods of semiconductor technologies is not exhaustive and does not limit the scope of legal protection. The production of such three-dimensional devices allows the use of modern technological methods, in particular flexonics, that is, layer-by-layer printing of three-dimensional structures.

Згідно з винаходом структурні логічні елементи можуть бути також оптичними і/або магнітними елементами. ав | 20 При цьому як шини можуть бути використані, наприклад, світловоди або електропровідні доріжки, а як со функціональні елементи - наприклад, мікродзеркала і мікрокотушки індуктивності відповідно.According to the invention, structural logic elements can also be optical and/or magnetic elements. av | 20 At the same time, as buses can be used, for example, light guides or conductive tracks, and as co-functional elements - for example, micromirrors and microcoils of inductance, respectively.

При використанні елементів пам'яті як структурні логічні елементи може бути реалізований просторовий запам'ятовуючий пристрій, виконаний з можливістю гнучкої зміни його структури.When using memory elements as structural logical elements, a spatial memory device can be implemented, made with the possibility of flexible changes in its structure.

Як структурні логічні елементи можуть бути використані складніші, ніж в описаному прикладі виконання, 22 елементи,As structural logical elements, more complex than in the described implementation example can be used, 22 elements,

ГФ) Так, просторовий пристрій згідно з винаходом придатний також для формування просторових нейронних юю мереж, що моделюють функцію людського мозку. При цьому як структурні логічні елементи використовуються штучні нейрони, а як керовані з'єднувальні елементи - штучні синапси.GF) Yes, the spatial device according to the invention is also suitable for forming spatial neural networks simulating the function of the human brain. At the same time, artificial neurons are used as structural logical elements, and artificial synapses are used as controlled connecting elements.

У загальному випадку шини можуть бути орієнтовані уздовж осей косокутної системи координат, кількість 60 яких може бути довільною і обмежується лише технологічними можливостями реалізації.In the general case, the tires can be oriented along the axes of the oblique coordinate system, the number of which can be arbitrary and is limited only by the technological possibilities of implementation.

Завдяки запропонованій об'ємний структури пристрою для обробки інформації досягнута компактність розміщення структурних логічних елементів і функціональних вузлів за рахунок того, що логічні елементи розташовані у вузлах просторової структури і своїми входами і виходами можуть бути з'єднані за допомогою керованих з'єднувальних елементів з шинами, які сходяться у вузлі і які орієнтовані в різних напрямах об'єму бо пристрою. Це дає можливість реалізації будь-якої кількості зв'язків між елементами і функціональними вузлами,Thanks to the proposed three-dimensional structure of the information processing device, the compactness of the placement of structural logical elements and functional nodes has been achieved due to the fact that the logical elements are located in the nodes of the spatial structure and their inputs and outputs can be connected using controlled connecting elements with buses , which converge at the node and which are oriented in different directions of the volume of the device. This makes it possible to implement any number of connections between elements and functional nodes,

побудови цифрових схем довільної складності. Об'ємна структура дозволяє пристрою завантажувати, обробляти і виводити інформацію групами (шарами), комутувати окремі структурні логічні елементи у різних напрямах.construction of digital circuits of arbitrary complexity. The three-dimensional structure allows the device to load, process and display information in groups (layers), to switch individual structural logical elements in different directions.

Таким чином, запропонований просторовий пристрій для обробки інформації має розширену функціональність, підвищену швидкодію і гнучкість адаптації до виконуваних завдань обробки складних видів інформації, наприклад, багатовимірної графічної інформації, в реальному масштабі часу.Thus, the proposed spatial device for information processing has extended functionality, increased speed and flexibility of adaptation to the performed tasks of processing complex types of information, for example, multidimensional graphic information, in real time.

Claims (8)

Формула винаходу й що ., а. Щі , .The formula of the invention and what ., a. Also, . 1. Просторовий пристрій для обробки цифрової і/або аналогової інформації, що містить пристрої керування, пристрої введення/виведення, групи логічних елементів, зв'язані між собою і з пристроями введення/виведення інформаційними і адресними шинами, який відрізняється тим, що групи логічних елементів розташовані у вузлах просторової структури, кожен з яких утворений щонайменше трьома ізольованими шинами, орієнтованими у різних напрямах, причому кожен вузол містить керовані з'єднувальні елементи, приєднані між шинами і виводами логічних елементів, причому керовані з'єднувальні елементи виконані із здатністю необоротно або оборотно змінювати свій фізичний стан під дією керуючих сигналів.1. A spatial device for processing digital and/or analog information, containing control devices, input/output devices, groups of logical elements, connected to each other and to input/output devices by information and address buses, which is characterized by the fact that groups of logical elements are located in the nodes of the spatial structure, each of which is formed by at least three isolated buses oriented in different directions, and each node contains controlled connecting elements connected between the buses and the outputs of the logical elements, and the controlled connecting elements are made with the ability of irreversible or reversibly change their physical state under the influence of control signals. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як логічні елементи використані штучні нейрони, а як керовані з'єднувальні елементи використані синапси.2. The device according to claim 1, which differs in that artificial neurons are used as logical elements, and synapses are used as controlled connecting elements. З. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як логічні елементи використані кубіти.Q. The device according to claim 1, which differs in that qubits are used as logic elements. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що логічні елементи є електронними і/або оптичними, і/або магнітними елементами.4. The device according to claim 1, which differs in that the logical elements are electronic and/or optical and/or magnetic elements. 5. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що логічні елементи і керовані з'єднувальні елементи є енергонезалежними. сч5. The device according to claim 1, which is characterized by the fact that the logic elements and controlled connecting elements are non-volatile. high school 6. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що кожна шина бере участь в утворенні щонайменше двох просторових вузлів. о6. The device according to claim 1, which is characterized by the fact that each bus participates in the formation of at least two spatial nodes. at 7. Спосіб обробки інформації в просторовому пристрої для обробки інформації за пп. 1-6, який включає введення/виведення оброблюваних даних і керування власне процесом обчислень, який відрізняється тим, що подають сигнали керування фізичним станом керованих з'єднувальних елементів за протоколом, при цьому со зо Входи і виходи одних логічних елементів з'єднують з входами і виходами інших логічних елементів, розташованих в різних просторових напрямах. о7. A method of processing information in a spatial device for processing information according to claims 1-6, which includes input/output of the processed data and control of the calculation process itself, which is characterized by providing control signals for the physical state of the controlled connecting elements according to the protocol, while so z The inputs and outputs of some logical elements are connected to the inputs and outputs of other logical elements located in different spatial directions. at 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що масиви вхідних сигналів подають на шини вибраних площин с просторового пристрою відповідно до протоколу, а масиви вихідних сигналів знімають одночасно з шин вибраних площин відповідно до протоколу. - г)8. The method according to claim 7, which differs in that arrays of input signals are applied to the buses of the selected planes from the spatial device in accordance with the protocol, and arrays of output signals are removed simultaneously from the buses of the selected planes in accordance with the protocol. - d) - . и? (ее) - іме) («в) ІЧ е) іме) 60 б5- and? (ee) - name) («c) IR e) name) 60 b5
UAA200706100A 2007-06-01 2007-06-01 Three-dimensional device for processing information and a method for processing information UA81208C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200706100A UA81208C2 (en) 2007-06-01 2007-06-01 Three-dimensional device for processing information and a method for processing information
PCT/UA2008/000028 WO2008147343A1 (en) 2007-06-01 2008-05-28 Three-dimensional information processing device and an information processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200706100A UA81208C2 (en) 2007-06-01 2007-06-01 Three-dimensional device for processing information and a method for processing information

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA81208C2 true UA81208C2 (en) 2007-12-10

Family

ID=39228645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA200706100A UA81208C2 (en) 2007-06-01 2007-06-01 Three-dimensional device for processing information and a method for processing information

Country Status (2)

Country Link
UA (1) UA81208C2 (en)
WO (1) WO2008147343A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO972803D0 (en) * 1997-06-17 1997-06-17 Opticom As Electrically addressable logic device, method of electrically addressing the same and use of device and method
NO973993L (en) * 1997-09-01 1999-03-02 Opticom As Reading memory and reading memory devices
NO315728B1 (en) * 2000-03-22 2003-10-13 Thin Film Electronics Asa Multidimensional addressing architecture for electronic devices
US7075817B2 (en) * 2004-07-20 2006-07-11 Unity Semiconductor Corporation Two terminal memory array having reference cells

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008147343A1 (en) 2008-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11410017B2 (en) Synaptic, dendritic, somatic, and axonal plasticity in a network of neural cores using a plastic multi-stage crossbar switching
US20200034687A1 (en) Multi-compartment neurons with neural cores
Huang Parallel algormiivls for optical digital computers
US20160196488A1 (en) Neural network computing device, system and method
JP6912491B2 (en) Energy-saving multiple neural core circuits, methods and neurosynaptic systems
US10901939B2 (en) Computer architecture with resistive processing units
JP2021507349A (en) A method for storing weights in a crosspoint device of a resistance processing unit array, its crosspoint device, a crosspoint array for performing a neural network, its system, and a method for performing a neural network. Method
JP2004517386A (en) Method and apparatus
Lehtonen et al. Applications and limitations of memristive implication logic
CN109863477A (en) Matrix processor with localized memory
KR102514931B1 (en) Expandable neuromorphic circuit
US8390321B2 (en) Reconfigurable logical circuit
WO2017020165A1 (en) Self-adaptive chip and configuration method
US12106822B2 (en) Memory array with programmable number of filters
Imam et al. Neural spiking dynamics in asynchronous digital circuits
UA81208C2 (en) Three-dimensional device for processing information and a method for processing information
WO2020095347A1 (en) Reconfigurable circuit
Cılasun et al. An Inference and Learning Engine for Spiking Neural Networks in Computational RAM (CRAM)
Karkowski Circuit delay optimization as a multiple choice linear knapsack program
RU2558613C2 (en) Method of organising parallel-pipeline computations in homogeneous computing environment with switch-stream control
Ito et al. Triple modular redundancy on parallel-operation-oriented optically reconfigurable gate arrays
Papandroulidakis et al. Heterogeneous memristive crossbar for in-memory computing
JPH09223011A (en) Arithmetic unit
Krasilenko et al. A rank analogue pre-processor based on iterative sorting node for image nonlinear processing
Furukawa et al. Direct optical communication on an optically reconfigurable gate array