Введение
1 Разработка алготронного подхода к проектированию оцвм на основе трехмерных интегрально-оптических схем 19
1.1. Систематизация прикладных задач по размерности индексного пространства реализации графа потока вычислений. 19
1.1.1. Алготронный подход к пространственно-временному осуществлению вычислений в трехмерных матричных процессорах 19
1.1.2. Особенности отображения параллельных алгоритмов на высокопроизводительные вычислительные системы с массовым параллелизмом 28
1.2. Анализ подходов к реализации трехмерных вычислительных СБИС-структур 39
1.2.1. Анализ текущего состояния технологий изготовления СБИС... 39
1.2.2. Анализ состояния разработок и перспектив развития требуемых для изготовления ТМОИС микроэлектронных, оптоэлектронных и оптических технологий 44
1.2.3. Физические, схемотехнические и алгоритмические ограничения реализаций СБИС 55
1.2.4. Классификация трехмерных СБИС (ТМИС) 70
1.2.5. Функциональные возможности ТМИС и их влияние на архитектуру вычислительной системы 74
2 Отображение параллельных алгоритмов в матричные структуры на основе трёхмерных сбис 80
2.1. Определение нижних и верхних пространственно-временных границ двумерных СБИС. 80
2.1.1 Определение нижних пространственно-временных границ сложности вычислений на двумерных СБИС 82
2.1.2. Нахождение оценок сложности вычислений для двумерных (планарных) СБИС 83
2.2. Вложимость произвольного графа с п вершинами в трёхмерную область вычислений объёмных ТМИС 87
2.2.1. Реализация логических сетей в трёхмерном пространстве 88
2.2.2. Обобщения оценок пространственно-временных границ сложности вычислений для трёхмерных СБИС 91
2.2.3. Отображение вычислительных графов на ТМИС 93
2.3. Размещение схем из объёмных функциональных элементов в трёхмерном пространстве 95
2.4. Исследование графов, применяемых при проектировании цифровых трёхмерных оптических матричных вычислительных структур с массовым параллелизмом 98
2.4.1. Вложение графов в трёхмерное операционное пространство ТМИС 98
2.4.2. N-куб и связанные с ним задачи, возникающие при проектировании цифровых трёхмерных оптических вычислительных структур 103
2.4.3. Синтез характеристик архитектуры проектируемой схемы, соответствующей оптимальному распараллеливанию данного алгоритма 139
2.5. Нижние границы сложности вычислений в d-размерной систолической структуре 111
2.6. Оценка аппаратурной и временной сложности проектирования программируемых логических матриц на основе электрооптических ТМОИС 113
3 Организация выполнения параллельных вычислений в ССОК на основе использования трехмерных оптических интегральных схем 120
3.1. Принципы построения и особенности разработки аппаратных средств на основе ТМОИС для реализации базисных операций компьютерной алгебры 120
3.2. Синтез вычислительных устройств на основе использования трехмерных оптических интегральных схем для выполнения групповых арифметических операций в системе счисления в остаточных классах 131
3.2.1. Оптический трехмерный вычислитель быстрой арифметики в остаточных классах на основе ТМОИС для решения прикладных 133
задач
3.2.2. Функциональные устройства непозиционного процессора для выполнения немодульных операций на основе ТМОИС 145
3.2.3. Реализация на основе ТМОИС операции вычисления полиномов вССОК 150
3.2.4. Оценка производительности ТМОИС для выполнения логи ческих операций в ССОК 152
Выводы по разделу 156
4 Синтез трехмерных оптических систолических вычислителей для цифровой обработки сигналов . 155
4.1. Трехмерный систолический вычислитель дискретного преобразования Фурье на основе кронекеровского произведения матриц с использованием арифметики в остаточных классах 155
4.2. Алгоритмы свертки и умножения полиномов на основе использования ТМОИС 164
4.3. Оценка физических параметров для технической реализации цифровых сигнальных процессоров на основе использования оптоэлектронных трехмерных устройств 177
5 Трехмерный систолический вычислитель быстрого обращения матрицы в поле GF(2m) 185
5.1. Конвейерная структура для умножения в GF(2n) 185
5.2. Распараллеливание алгоритма умножения в GF(2m) в пространстве 188 систолических функций
5.3. Конвейерная структура для быстрого обращения в поле GF(2m) .192
5.4. Синтез электрооптического умножителя в поле GF(2m) 198
5.4.1. Сумматор с последовательным переносом 198
5.4.2. Функциональная схема АЛУ 198
5.4.3. Схема оптических связей сумматора 200
5.4.4. Алгоритм сложения двух чисел с последовательным переносом... 201
5.4.5. Электрооптический динамический регистр сдвига 203
Заключение 208
Список использованных источников
Приложения.
