Современная электроника №9/2018

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 14 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2018 Кремниевая и арсенид-галлий-алюминиевая технология Часть 10. Концепция построения оптического процессора Рис. 77. Процессор Multiclet R1 Рис. 76. Электронно-оптический векторно-матричный умножитель Десятая часть статьи продолжает рассказ о возможных способах построения оптических процессоров, реализующих структуру векторно- матричных умножителей, и процессоров с мультиклеточной структурой. В статье показана концепция построения многопроцессорной аналоговой и цифровой векторно-матричной вычислительной архитектуры с наращиваемой 3D-платформой вычислительных ядер и оптоэлектронными многоканальными коммутаторами стандарта SpaceWire на основе электронной базы 3D М ФЭФ М (3D многоканальный фотон-электрон-фотонный модуль). Валерий Сведе-Швец (ooooes@mail.ru) , Владислав Сведе-Швец, Максим Зиновьев (Москва) Кремниевая технология, применя- емая сегодня для создания процессо- ров, приближается к своему пределу, и ей на смену приходит оптическая тех- нология, разрабатываются оптические фотонные процессоры. Оптическая технология, созданная на основе лазеров, фотодетекторов и оптических волокон, позволяет пере- давать информацию целыми масси- вами, многоканально или даже изо- бражениями, используя разные сре- ды передачи, хранения и обработки информации. Обработка передавае- мой информации во время её переда- чи через оптическую систему возмож- на практически мгновенно. На пере- дачу информации оптическим путём тратится минимальная энергия, и при этом обеспечивается скрытность информации, поскольку оптический сигнал является однонаправленным и ничего не излучает в окружающую среду. Все эти преимущества достигаются благодаря тому, что в качестве носите- лей информации используются фото- ны, а не электроны. Преимуществами оптических вычис- лителей являются: ● малое время срабатывания переклю- чателей; ● высокий параллелизм; ● распространение сигнала со скоро- стью света; ● возможность прохождения большо- го количества световых сигналов по одной и той же области пространства без влияния друг на друга; ● практически полное отсутствие из- лучений во внешнюю среду. С ТРУКТУРА ОПТИЧЕСКОГО ВЕКТОРНО - МАТРИЧНОГО УМНОЖИТЕЛЯ Векторно-матричный умножитель – это простейший по своей природе оптический процессор, имеющий средства для выполнения параллель- ного умножения матриц, которые требуются для работы большинства искусственных нейронных сетей. Параллельная природа вычислений в таком случае сохраняется и может быть описана математически в виде последовательных умножений векто- ра на матрицу – одна операция умно- жения в каждом слое. Таким образом, входной вектор умножается на матри- цу весовых коэффициентов, образуя вектор NET . Затем к нему приклады- вается функция активации F , обра- зуя вектор OUT , являющийся выхо- дом слоя: Циклические линзы Световой источник для строки 1 Фотодетектор для столбца 5 Фотодетектор для столбца 1 Маска весовых коэффициентов Световой источник для строки 6 w 11 w 12 w 15 w 61