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光再構成型ゲートアレイのデータ書込装置及びデータ書込方法

国内特許コード P110001615
整理番号 37
掲載日 2011年3月7日
出願番号 特願2003-279503
公開番号 特開2005-045130
登録番号 特許第4452821号
出願日 平成15年7月25日(2003.7.25)
公開日 平成17年2月17日(2005.2.17)
登録日 平成22年2月12日(2010.2.12)
発明者
  • 渡邊 実
  • 小林 史典
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 光再構成型ゲートアレイのデータ書込装置及びデータ書込方法
発明の概要

【課題】部分的な論理演算回路の再構成が頻繁に生じる場合においても、ホログラムメモリの利用効率を高くすることが可能な光再構成型ゲートアレイのデータ書込技術を提供する。
【解決手段】照射された光を光電変換し電気信号として出力する受光素子と、受光素子が出力する電気信号に従って論理演算回路の構成を行う論理演算セルと、がアレイ状に配列された光再構成型ゲートアレイ1において、各受光素子に対し論理演算回路の構成情報を含む光パターンの照射を行うデータ書込装置において、光再構成型ゲートアレイ1を複数の区画に分割し、各区画ごとに独立して、当該区画内の受光素子に対して前記光パターンの照射を行う。これにより、光再構成型ゲートアレイ1の1回あたりの再構成が部分的な場合でも、光パターンを記憶するメモリに、不必要に重複した情報を記憶させる必要がなくなるため、光パターンの記憶情報を削減することができる。
【選択図】 図1


従来技術、競合技術の概要


再構成可能なゲートアレイとしては、従来よりFPGA(Field Programmable Gate Array)が広く知られている。FPGAにおいては、プログラム可能な論理演算セルがアレイ状に配列されており、各論理演算セル間を結ぶ配線も、ゲートにより再構成することが可能な構成とされている。しかしながら、FPGAにおいては、各論理演算セルや配線間のゲートに対する再構成データの書き込みは、電気的な配線によって行われる。この電気配線による再構成データの書き込みは、少ない配線リソースを使用してシリアル転送によって行われることから、論理演算回路の再構成に時間がかかるという欠点がある。



一方、近年、再構成可能なゲートアレイにおいて、論理演算回路の再構成データを光パターンを使用して並列的に書き込む光再構成型ゲートアレイ(OPGA : Optically Programmable Gate Array)が研究・開発されている(例えば、特許文献1~4、非特許文献1~4参照)。光再構成型ゲートアレイにおいては、論理演算回路の再構成データを、光による広いバンド幅を利用して並列的に書き込むため、マイクロ秒オーダーでの瞬間的な論理演算回路の再構成が可能となる。



図11は従来の光再構成型ゲートアレイのデータ書込装置の全体構成を表す模式図、図12は論理関数ゲートの構成を表す模式図である。図11において、データ書込装置は、光再構成型ゲートアレイ101の上面にホログラムメモリ102を配置した構成からなる。光再構成型ゲートアレイ101は、図12に示したような、メモリ104及びゲート素子105からなる論理演算セルと、受光素子106とが電気配線107により結合された構成からなる。ホログラムメモリ102に再生照明光を照射すると、ホログラムメモリ102からは、論理演算回路の再構成情報を有する光パターンからなる再生光103が出る。この再生光103は、光再構成型ゲートアレイ101の上面に配置された各受光素子106に照射される。光が照射された受光素子106は光電変換により電気信号を出力する。各論理演算セルは、受光素子106から出力される電気信号により、記憶データを更新する。このようにして、論理演算回路の再構成が行われる。



図13は非特許文献1,3,4に記載の光再構成型ゲートアレイのデータ書込装置の断面図である。図13においては、光再構成型ゲートアレイ101及びホログラムメモリ102は、断面が六角形のキャビティ109内に収納されている。光再構成型ゲートアレイ101がキャビティ109の底面に、ホログラムメモリ102がキャビティ109の上面に実装されており、キャビティ109の底面の両側の上向き斜面には、面発光型レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Lasers)110が実装されている。面発光レーザ110,110から出射された再生照明光は、ホログラムメモリ102に照射され、ホログラムメモリ102で反射されて再生光103として光再構成型ゲートアレイ101に照射される。この際、再生光103には、ホログラムメモリ102に記録されたマスクパターンが再生され、論理演算回路の再構成情報を有する光パターンが光再構成型ゲートアレイ101に照射されることになる。面発光レーザ110,110から照射される再生照明光の照射角を変更することにより、ホログラムメモリ102に記録された複数のマスクパターンを再生光103に選択的に再生することができる。このようにして、論理演算回路の再構成情報を有する光パターンの切り換えが行われる。

【特許文献1】特開2002-353317号公報

【特許文献2】米国特許第5959747号明細書

【特許文献3】米国特許第6057703号明細書

【特許文献4】米国特許第6072608号明細書

【非特許文献1】J. Mumbru, G. Panotopoulos, D. Psaltis, X. An, F. Mok, S. Ay, S. Barna, and E. Fossum, "Optically Programmable Gate Array", Proc. SPIE of Optics in Computing 2000, The International Society for Optical Engineering, May 2000, Vol. 4089, pp.763-771

【非特許文献2】J.Mumbru, G.Zhou, X.An, W.Liu, G.Panotopoulos, F.Mok, and S.Psaltis, "Optical memory for computing and information processing", Proc. SPIE on Algorithms, Devices, and Systems for Optical Information Processing III, The International Society for Optical Engineering, July 1999, Vol.3804, pp.14-24

【非特許文献3】J. Mumbru, G. Panotopoulos, D. Psaltis, X. An, G. Zhou, F. Mok,"Optically Reconfigurable Gate Array", Proceedings of the 29th Applied Imagery Pattern Recognition Workshop (AIPR‘00), IEEE Computer Society, October 16-18, 2000, pp.84

【非特許文献4】Jose Mumbru, George Panotopoulos, Arrigo Benedetti, Demetri Psaltis, Pietro Perona, "Optically Programmable FPGA Systems", [online], 2001年12月13日, California Institute of Technology Division of Engineering and Applied Science, [平成15年7月21日検索], インターネット<URL : http://www.cnse.caltech.edu/Research02/reports/panotopoulos2full.html>

産業上の利用分野


本発明は、光再構成型ゲートアレイに対して論理演算回路の構成情報を含む光パターンの照射を行い回路構成データの書き込みを行うデータ書込技術に関し、特に、光パターンが記録されたホログラムメモリの利用効率が高いデータ書込技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
照射された光を光電変換し電気信号として出力する受光素子と、前記受光素子が出力する電気信号に従って論理演算回路の構成を行う論理演算セルと、がアレイ状に配列された光再構成型ゲートアレイにおいて、前記各受光素子に対し論理演算回路の構成情報を含む光パターンの照射を行うデータ書込装置であって、
光パターンを生成する情報が記録された光学的メモリと、
前記光再構成型ゲートアレイの各区画ごとに独立して、光学的メモリに対し各光パターンを再生するための再生照明光を照射する再生光照射手段と、を備え、
前記再生光照射手段は、前記光再構成型ゲートアレイを複数の区画に分割し、各区画ごとに独立して、当該区画内の前記受光素子に対して前記光パターンの照射を行うものであり、
前記光学的メモリは、各時間帯において前記光再構成型ゲートアレイの各々の区画に再生照明光の照射を行うか否かに関する情報が記録された照射情報記録エリアを備えており、
前記照射情報記録エリアを通過した再生光を受光素子により光電変換して得られる電気信号により、各時間帯における前記光再構成型ゲートアレイの各々の区画に再生照明光の照射を行うか否かの制御を行う再生光照射制御手段を備えたことを特徴とするデータ書込装置。

【請求項2】
前記光学的メモリは、光パターンを生成するマスクパターンが記録されたホログラムメモリであり、
前記再生光照射手段は、前記光再構成型ゲートアレイの各区画ごとに独立して、各マスクパターンごとに決められた照射角で前記ホログラムメモリに対し再生照明光を照射することを特徴とする請求項記載のデータ書込装置。

【請求項3】
照射された光を光電変換し電気信号として出力する受光素子と、前記受光素子が出力する電気信号に従って論理演算回路の構成を行う論理演算セルと、がアレイ状に配列された光再構成型ゲートアレイにおいて、前記各受光素子に対し論理演算回路の構成情報を含む光パターンの照射を行うデータ書込方法であって、
前記光再構成型ゲートアレイの各々の区画に前記光パターンの照射を行うにあたり、
光パターンを生成する情報が記録された光学的メモリに対して、前記各区画ごとに独立して、前記光学的メモリに対し各光パターンを再生するための再生照明光を照射することにより、複数の区画に分割された前記光再構成型ゲートアレイの各々の区画に対して、各区画ごとに独立して、当該区画内の前記受光素子に対し前記光パターンの照射を行い、
且つ、前記光学的メモリは、各時間帯において前記光再構成型ゲートアレイの各々の区画に再生照明光の照射を行うか否かに関する情報が記録された照射情報記録エリアを備えており、
前記照射情報記録エリアを通過した再生光を受光素子により光電変換して得られる電気信号により、各時間帯における前記光再構成型ゲートアレイの各々の区画に再生照明光の照射を行うか否かの制御を行うことを特徴とするデータ書込方法。

【請求項4】
前記光学的メモリは光パターンを生成するマスクパターンが記録されたホログラムメモリであり、
前記光再構成型ゲートアレイの各々の区画に前記光パターンの照射を行うにあたり、前記各区画ごとに独立して、当該区画における各マスクパターンごとに決められた照射角で前記ホログラムメモリに対し再生照明光を照射することを特徴とする請求項記載のデータ書込方法。
産業区分
  • 固体素子
  • 光学装置
  • 記憶装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003279503thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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