DE1022395B - Schaltungsanordnung zum Ermitteln der geltenden Stellen einer Zahl in Seriendarstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zum Ermitteln der geltenden Stellen einer Zahl in Seriendarstellung. Eine derartige Schaltungsanordnung wird beispielsweise in Rechenmaschinen od. dgl. benötigt, bei der Wörter, z. B. Zahlen, beliebiger Länge zur Verarbeitung eingeführt werden und bei denen mitunter während des Verarbeitungsprozesses selbst, also beispielsweise während einer Rechnung, die geltenden Ziffern des zu verarbeitenden Wortes (Zahl) festgestellt werden muß. Beispielsweise tritt diese Aufgabe bei der Division in einer Rechenmaschine auf, wenn die Rechnung nicht unnötig lang werden soll, wie das bei einem kleinen Divisor und einem großen Dividenden der Fall ist.

Auch bei dem Umwandlungsprozeß einer Binär- in eine Dezimalzahl ist es von großem Interesse, zu wissen, wieviel geltende Stellen die umzuwandelnde Binärzahl besitzt, damit unnötige Operationen (Divisionen oder Subtraktionen), die den Ausgabevorgang verzögern würden, wegfallen können.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen worden, bei der eine Binärzahl, die in Paralleldarstellung vorliegt, dadurch hinsichtlich ihrer Stellenzahl überprüft werden kann, daß die vor der Binärzahl zur Ängleichung der Zahl an die Kapazität der Maschine vorangestellten Nullen gezählt bzw. angezeigt werden. Die Nullen, die innerhalb der Zahl vorkommen, werden hingegen nicht mitgezählt, da sonst das Anzeigeergebnis verfälscht würde. Bei der vorgeschlagenen Anordnung wird diese Unterscheidung der Nullen innerhalb bzw. vor der Binärzahl dadurch erreicht, daß mit einer Reihe van Sperrgattern, die in einer Abhängigkeitsschaltung angeordnet sind, ein Anzeigen der Nullen innerhalb der zu untersuchenden Zahl sicher vermieden wird.

Verschiedene Rechenmaschinen arbeiten bekanntlich im sogenannten Serienbetrieb, d. h., eine Impulsfolge, die in bekannter Weise mit Hilfe von Impulsen und Impulslücken das elektrische Äquivalent der zu verarbeitenden Zahl darstellt, tritt hinsichtlich ihrer Impulse mit einer bestimmten, durch die Impulsfolgefrequenz festgelegten zeitlichen Verschiebung der einzelnen Impulse auf. Mit Rücksicht auf die Rechenvorgänge liegt hierbei jeweils der der niedrigwertigeren Stelle der Zahl zugeordnete Impuls bzw. Impulslücke zeitlich vor dem der nächsthöheren Stellen.

Die vorgeschlagene Anordnung zur Ermittlung der Stellenzahl ermöglicht nun auch eine Zahl (Wort) innerhalb einer Serienmaschine hinsichtlich ihrer Länge zu überprüfen, doch muß hierzu die Seriendarstellung der Zahl in eine Paralleldarstellung übergeführt werden, wozu eine Reihe von Laufzeit-Schaltungsanordnung zum Ermitteln

der geltenden Stellen einer Zahl

in Seriendarstellung

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
ίο Berlin und München,

München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Walter Heimann, München,
ist als Erfinder genannt worden

gliedern notwendig ist. Der Aufwand, der für diese an sich gut arbeitende Anordnung getrieben, werden muß, ist deshalb verhältnismäßig groß, insbesondere, wenn man berücksichtigt, daß jedem einzelnen Laufzeitglied unter Umständen Koinzidenzgatter und ein Verstärkerglied zugeordnet werden müssen.

Gemäß der Schaltungsanordnung nach der Erfindung soll die Angabe der geltenden Stellen einer Zahl unmittelbar aus der Seriendarstellung heraus ermittelt werden, wobei sich diese Ermittlung ebenso wie bei der vorgeschlagenen Anordnung darauf beschränkt, die vor der Zahl befindlichen Nullen, die durch Vergleich mit einem Taktpuls festgestellt werden, zu zählen. Umgekehrt dürfen selbstverständlich die Nullen innerhalb der Zahl nicht mitgezählt werden.

Man könnte an sich daran denken, in einem ersten Zählvorgang sämtliche Nullen, die überhaupt vorkommen, also auch die, die innerhalb der Zahl einer bestimmten Stelle zugeordnet sind, zu zählen und von diesem Zählergebnis die Nullen, die innerhalb der Zahl vorkommen, abzuziehen. Eine derartige Anordnung wäre jedoch deswegen nicht sehr geeignet, weil, sofern man den Aufwand nicht beliebig hoch treiben wollte, zwei Zählvorgänge hintereinander durchgeführt werden müßten, die aber wertvolle Zeit benötigen.

Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird die Anzahl der geltenden Stellen einer Zahl in einem Zählvorgang ermittelt, wobei der Schaltungsaufwand auf ein Mindestmaß herabgedrückt wird.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung besteht im wesentlichen in einem Zähler, der automatisch auf Nullstellung zurückspringt, wenn eine

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einzuspeichernde Impulsfolge auch nur hinsichtlich eines Impulses unterbrochen wird. Das wird wie folgt erreicht: Für jede »0« innerhalb der zu untersuchenden Zahl wird dem Zähler genau ein Impuls zugeführt. Bei jeder Ziffer außer »0« innerhalb der zu untersuchenden Zahl wird der Inhalt des Zählers gelöscht. Zwangläufig steht dann der Zähler nach Eingabe der ganzen Zahl in einer Stellung, die der Anzahl der Nullen entspricht, die von keiner Ziffer außer »0« mehr gefolgt werden. Das ist also gerade die gesuchte Anzahl der höchstwertigen Nullen.

Beispiel

Stelle: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Zahl 0 0 0 7 0 0 0 0 0 6

Zählerstand 3210543210

Letzter Zählerstand 3.

Am einfachsten liegen die Verhältnisse, wenn die zu untersuchende Zahl in rein binärer Form vorliegt. Es braucht dann dem Zähleingang nur die Negation der Binärzahl und dem Löscheingang diese selbst zugeführt zu werden.

Dies sei an Hand der Fig. 1 der Zeichnung kurz erläutert. Dem Zähler Zl wird vom Ausgang des Sperrgatters Sp 1 jeweils dann ein Zählimpuls zugeführt, wenn von dem Taktpuls ein Impuls das Sperrgatter passieren kann. Dies ist aber nur dann der Fall, wenn der sperrende Eingang nicht ausgesteuert wird, was wiederum heißt, daß die über die Klemme / zuzuführende Information (Zahl) an der entsprechenden Stelle eine »0« besitzt. Der Zähler Zl kann im übrigen durch einen einzigen Impuls unmittelbar zurückgestellt werden, und zwar wird dies jeweils von den Einsen der Information besorgt.

Die Wirkungsweise der Schaltung sei an Hand des in Fig. 2 dargestellten Impulsplanes erläutert. In der ersten Zeile dieses Impulsplanes ist in zeitlicher Folge der Taktpuls aufgezeichnet, wobei die Taktzeiten in Ziffern oberhalb der einzelnen Impulse angegeben sind. Dieser Taktpuls liegt an der Klemme T des Sperrgatters Sp 1 (Fig. 1). Es ist angenommen, daß insgesamt 15 Zeiten zur Verfügung stehen, da beispielsweise die Verarbeitungsmaschine, in die die Schaltungsanordnung nach der Erfindung eingebaut sein soll, eine Kapazität von maximal 15 Stellen besitzen soll. In der zweiten Zeile der Fig. 2 ist die Zahl dargestellt, die untersucht werden soll. Die Zahl heißt in binärer Schreibweise 000001100011001. Die diese Zahl darstellende Impulsfolge wird innerhalb der Maschine so geführt, daß jedem einzelnen Gatter oder sonstigem Element der Maschine jeweils zuerst die niedrigwertigste Stelle, dann die zweitniedrigwertigste Stelle usw. zugeführt wird. Diese Impulsfolge liegt an der Klemme / und somit an dem sperrenden Eingang des Sperrgatters SpI. Das Sperrgatter Sp 1 gibt immer dann einen Impuls ab, wenn die zu untersuchende Zahl gerade eine »0« besitzt. Die Ausgangsimpulse des Sperrgatters Sp 1 sind in der dritten Zeile der Fig. 2 dargestellt (Klemme Z des Zählers). Diese Impulse werden jeweils gezählt, wobei jedoch der Zähler Zl durch Impulse der Information jeweils zurückgestellt wird. Am Ende der 15 Taktzeiten wurden in dem Zähler Zl lediglich fünf Impulse gezählt, was aber genau den der Zahl voranzugehenden Nullen entspricht. Alle die bis zur Taktzeit 3 und 8 innerhalb des Zählers eingelaufenen Impulse wurden durch den zur Taktzeit 4 und 9 auftretenden Rückstellimpulsen wieder gelöscht.

Der zu verwendende Zähler kann an sich in beliebiger Weise aufgebaut werden. Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es jedoch besonders vorteilhaft, den Zähler in an sich bekannter Weise aus einzelnen dynamischen Zählgliedern (Halbaddierern) aufzubauen. Halbaddierer benötigen zum dynamischen Speichern eines Impulses im allgemeinen einen Taktimpuls, der den Umlauf des zu speichernden Impulses jeweils synchronisiert, im Regelfall auch regeneriert. Wird dann an Stelle eines Taktimpulses mit fortlaufender Impulsfolge die von den Nullen der zu untersuchenden Zahl abgeleitete Impulsfolge herangezogen, dann wird selbsttätig der Inhalt der einzelnen dynamischen Register und damit eines ganzen Zählers immer dann gelöscht, wenn beim Auftreten einer »1« diese Impulsfolge unterbrochen wird. Es kann somit letztlich nur der Wert in dem Zähler eingespeichert sein, der der Anzahl der Nullen, die der zu untersuchenden Zahl vorangestellt sind, entspricht,

so vorausgesetzt, daß, falls die Zahl η Impulse lang ist, genau η Taktimpulse zugeführt werden.

Die Fig. 3 zeigt dies in anschaulicher Weise, wobei die Ausgangsimpulse des Sperrgatters Sp 2, das ebenso wirkt wie das Sperrgatter SpI in Fig. 1, den einzelnen dynamischen Zählgliedern Z1... Zn sowohl als Zählimpuls als auch als treibende Taktimpulse zugeführt werden.

Die Fig. 4 zeigt zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eine Schaltungsmöglichkeit, und zwar sind die innerhalb der einzelnen dynamischen Zä'hlglieder Z2 in Fig. 3 verwendeten Schaltelemente durch eine strichpunktierte Linie I umgrenzt. Der Aufbau eines dynamischen Registers und damit eines Zählgliedes ist an sich bekannt, und es sei deshalb im folgenden nur kurz die Wirkungsweise erläutert. Das dynamische Zählglied I enthält das Koinzidenzgatter K1, das Mischgatter Ml und das Sperrgatter Sp4 und im übrigen ein taktgesteuertes Laufzeitglied L. Das in diesem Laufzeitglied anzuordnende Koinzidenzgatter ist herausgezeichnet und dem Laufzeitglied als Koinzidenzgatter K2 nachgeschaltet. Dieses Koinzidenzgatter stellt somit gegenüber den bekannten Zählgliedern keinen Mehraufwand dar.

Wird von dem Sperrgatter Sp3, das dem Zählglied vorgeschaltet ist, ein Impuls abgegeben, dann kann dieser über das Mischgatter Ml in das Zählglied gelangen. Dieser Ausgangsimpuls erscheint dann um eine Taktzeit verspätet am Eingang des Koinzidenzgatters K 2 und kann dieses Koinzidenzgatter nur dann

passieren, wenn gleichzeitig wiederum vom Sperrgatter Sp 3 ein Impuls abgegeben wurde, was dann und nur dann der Fall ist, wenn die zu untersuchende Zahl auch an dieser Stelle eine »0« hatte.

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß dann, wenn eine »1« an der Klemme / auftritt, der gesamte Inhalt des Zählers gelöscht wird, weil in diesem Moment das Koinzidenzgatter K2 und alle die Koinzidenzgatter, die an derselben Stelle der weiteren Zählglieder angeordnet sind, nicht ausgesteuert werden, so daß der

Inhalt des Zählgliedes vernichtet wird. Zu einem genau festgelegten Zeitpunkt, gemäß der Fig. 2 einer Taktzeit nach der Zeit 15, wird über die Klemme TA ein Impuls zur Anzeige des Zählergebnisses gegeben, und es können dann über die Koinzidenzgatter K 3 Impulse in die Anzeigeglieder A einlaufen, sofern sie gerade das Sperrgatter Sp4 des Zählgliedes durchlaufen konnten. Dies ist aber nur dann der Fall, wenn über das Mischgatter Ml der zu sperrende Eingang ausgesteuert wurde und das Sperrgatter über den sperren-

den Eingang nicht von dem Koinzidenzgatter Kl her

gesperrt wurde, weil gerade ein Übertrag abgegeben werden sollte.

Wenn die zu untersuchende Zahl keine reine Binärzahl, sondern z. B. auf vier parallelen Kanälen aus sogenannten Tetraden aufgebaut ist, ändert sich die Schaltung nur insofern, als an Stelle des Sperrgatters SpI eine Schaltungsanordnung z.B. aus Koinzidenz- und Sperrgatter tritt, die für jede »0« der Zahl einen Impuls liefert.

IO

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Ermitteln der Wortlänge innerhalb einer Nachrichtenverarbeitungsmaschine (Rechenmaschine) durch Abzählen der »hochwertigen Nullen« der Impulsfolge in Reihendarstellung, bei der jeweils die den einzelnen Stellen zugeordneten Impulse, von der niedrigstwertigen Stelle beginnend, zeitlich nacheinander vorliegen, durch Vergleich mit einem Taktpuls, gekennzeichnet durch einen Zähler, der so ausgebildet und geschaltet ist, daß diesem Zähler für jede »0« der Zahl ein Zählimpuls zugeführt und bei jeder Ziffer ungleich »0« der Zähler in die Ausgangsstellung zurückgeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zur Verarbeitung von Binärzahlen, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktpuls über die Sperrgatter, an dessen sperrenden Eingang die Impulsfolge liegt, einem Zähler zugeführt wird, der abhängig von der Impulsfolge immer dann zurückgestellt wird, wenn ein einer Ziffer außer »0« äquivalenter Impuls auftritt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler aus einzelnen, über ein Laufzeitglied zurückgekoppelten Halbaddierern aufgebaut ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Zählers, z. B. der einzelnen Halbaddierer, taktgesteuerte Laufzeitglieder verwendet werden.

5. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuertakt für die Laufzeitglieder eine durch die Nullen erzeugte, von dem Taktpuls abgeleitete Impulsfolge verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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