3D ФЭ матричная ЭВМ с 256 ПЭ
Базовой архитектурой 3D М ФЭ ПМ является 3D ФЭ матричная ЭВМ с 256 ПЭ потоковой пространственно-временнóй перестраиваемой архитектуры (см. рис. 21), в состав которой входят:
- мезонинная LTCC-плата – 1 шт.;
- микросхемы 3D М ФЭ СБИС МП с 3D ФЭ СБИС ПЛ – 4 шт.;
- параллельный корпус 3D М ФЭ КП с линзовыми растрами – 1 шт.;
- микросхемы 3D М ФЭ СБИС НК с 3D ФЭ СБИС ПЛ – 2 шт.;
- цилиндрический корпус 3D М ФЭ КЦ с линзовыми растрами – 2 шт.;
- оптический мультиплексор 3D М ФЭ ОМ с призмами – 2 шт.;
- процессор 1892ВМ14Я с электронными схемами – 1 шт.;
- многоканальный электрический разъём для электрического питания и функциональных электрических интерфейсов – 1 шт.
Пропускная способность 512 матричных фотонных бесконтактных линий связи – 819,2 Гбит; пропускная способность 256-канальных фотонных волоконных линий связи – 25,6 Гбит; число удалённых абонентов с двухсторонней связью и электромагнитной защитой – 64.
Достоинство 3D М ФЭ ПМ состоит в дистанционной программно перестраиваемой под конкретный алгоритм решаемой задачи архитектуре без извлечения 3D М ФЭ ПМ из базового изделия, в отличие от аппаратной прошивки в системах с ПЛИС.
Области применения: мобильные и стационарные информационно-вычислительные и радиофотонные объекты для гражданского и военного применения, в том числе сухопутного, авиационного и морского.
3D ФЭ матричная ЭВМ с 1024 ПЭ
Ещё одно решение – 3D ФЭ матричная ЭВМ с 1024 ПЭ потоковой пространственно-временнóй перестраиваемой архитектуры (см. рис. 22), в состав которой входят:
- базовый 3D М ФЭ ПМ – 4 шт.;
- оптический мультиплексор 3D М ФЭ ОМ с призмами – 4 шт.
Пропускная способность 2048 матричных фотонных бесконтактных линий связи – 3276,8 Гбит; пропускная способность 256-канальных фотонных волоконных линий связи – 102,4 Гбит; число удалённых абонентов с двухсторонней связью и электромагнитной защитой – 256.
Области применения: мобильные и стационарные информационно-вычислительные и радиофотонные объекты для гражданского и военного применения, в том числе сухопутного, авиационного и морского.
3D ФЭ матричный кластер с 4096 ПЭ
Другим решением является 3D ФЭ матричный кластер с 4096 ПЭ потоковой пространственно-временно¢й перестраиваемой архитектуры (см. рис. 23), в состав которого входят четыре 3D ФЭ матричных ЭВМ с 1024 ПЭ.
Пропускная способность 8192 матричных фотонных бесконтактных линий связи – 13 107,2 Гбит; пропускная способность 256-канальных фотонных волоконных линий связи – 102,4 Гбит; число удалённых абонентов с двухсторонней связью и электромагнитной защитой – 256.
Области применения: мобильные и стационарные информационно вычислительные и радиофотонные объекты для гражданского и военного применения, в том числе сухопутного, авиационного и морского.
Матричная нейронная ЭВМ на базе 3D М ФЭ ПМ с 256 ПЭ
3D М ФЭ ПМ с трёхмерной архитектурой позволяют реализовать масштабируемые матричные нейронные ЭВМ с функциями искусственного интеллекта (см. рис. 24), такие как матричная нейронная ЭВМ на базе 3D М ФЭ ПМ с 256 ПЭ и функциями искусственного интеллекта на основе пространственной фотонной сети (см. рис. 25), в состав которой входят:
- базовый 3D М ФЭ ПМ – 3 шт.;
- оптический волоконный многоканальный пространственный преобразователь – 6 шт.;
- фотонный сумматор (оптическая линза) – 3 шт.
Функция обработки – трёхуровневая, аналогово-цифровая; пропускная способность 1536 матричных фотонных бесконтактных линий связи – 2457,6 Гбит.
Области применения: мобильные и стационарные информационно-вычислительные и радиофотонные объекты с искусственным интеллектом для гражданского и военного применения, в том числе сухопутного, авиационного и морского.
256-канальный радиофотонный матричный вычислитель для ФАР Х-диапазона
3D М ФЭ ПМ – базовый 256-канальный радиофотонный матричный вычислитель с наращиваемой архитектурой для фазированных антенных решёток Х-диапазона (см. рис. 26). Он обеспечивает 256-канальный радиофотонный приём сигналов в Х-диапазоне частот с применением оптического гетеродина и БПФ-функции обработки.
3D матричная пространственно-временнáя потоковая вычислительная среда с 4096 ПЭ
К числу архитектур на базе 3D М ФЭ ПМ относится 3D матричная пространственно-временнáя потоковая вычислительная среда с 4096 ПЭ и многоканальными мультиплексными оптическими элементами (см. рис. 27).
Пропускная способность такой вычислительной среды с 4096 ПЭ и 8192 многоканальными фотонными бесконтактными линиями связи (см. рис. 28) составляет 13 107,2 Гбит.
На рисунке 29 показана процессорная плата стандарта 3U с 16 электронными портами 64-разрядного интерфейса EMIF и управляющим процессором 1892ВМ14Я для матричной пространственно-временнóй потоковой вычислительной среды.
Объектовая информационно-вычислительная система
В состав объектовой информационно-вычислительной системы (см. рис. 30) входят:
- 3D ФЭ матричная ЭВМ с 1024 ПЭ (архитектура – реконфигурируемая конвейерно-кольцевая; вычислительный процесс построен по принципу программирования ПЛИС, где процессорные схемы матричных СБИС выстраиваются непосредственно под вычислительные алгоритмы коммутированием фотон-электронных каналов с АЦП, ЦАП и информационной связью «точка – точка»;
- общая полупроводниковая память;
- коммутационная сеть SpaceWire из 256 DS-линков с волоконными линиями связи и 8 DS-линков с электрическими линиями связи;
- базовые 3D М ФЭ ПМ с датчиками.
Заключение
Предложенная кремниево-фотонная технология для создания 3D М ФЭ ПМ не изменяет принципа вычислительного процесса, заложенного в микропроцессорах, но увеличивает пропускную способность фотонных каналов обмена информацией, формирует устройства с трёхмерной архитектурой и обеспечивает повышенную защищённость информационно-вычислительных и радиофотонных устройств от воздействия электромагнитного импульсного оружия.
