DE1098744B - Magnetkernmatrix zum Durchfuehren arithmetrischer Operationen - Google Patents

Description

In den Recheneinrichtungen elektronischer Rechenmaschinen, und anderer Geräte zur automatischen Datenverarbeitung werden zum Durchführen arithmetischer Operationen, wie Addition, Multiplikation, Stellenversetzen, Vergleichen, Codeumsetzen u. dgl., häufig Magnetkernmatrizes verwendet, in welchen für jeden möglichen Wert zweier Operanden je eine Zeile und eine Spalte der Matrix erregt und der Magnetkern im Schnittpunkt dieser beiden Reihen ummagnetisiert wird. Wenn das Ergebnis der Operation zweistellig ist, trägt meist jeder Magnetkern je eine Gruppe von Ausgangswicklungen für die beiden Stellen des Ergebnisses.

Die bisher bekannten derartigen Einrichtungen weisen den Nachteil auf, daß bei ihnen die beiden Stellen des Ergebnisses entweder

gleichzeitig

auf-

teten, so daß eine davon für die Weiterverarbeitung verzögert oder zwischengespeichert werden muß, oder nacheinander in zwei getrennten Arbeitsgängen erzeugt werden müssen, bei denen die Matrix jeweils wieder zurückgestellt werden muß.

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung der l>eschriebenen Art, welche mit geringerem Aufwand aufgebaut ist und schneller arbeiten kann als die bisher bekannten derartigen Einrichtungen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Gruppe von Ausgangswicklungen für die erste Ziffer des Ergebnisses nur beim Einstellen und diejenige für die zweite Ziffer nur beim Rückstellen der Magnetkerne wirksam ist.

Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Zur Erläuterung dienen die Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine idealisierte Darstellung der Hystereseschleife des Materials der Magnetkerne,

Fig. 2 einen Ringkern mit mehreren Wicklungen, Fig. 3 eine UND-Schaltung,

Fig. 4 eine ODER-Schaltung,

Fig. 5 einen Kathodenverstärker,

Fig. 6 ein Flip-Flop,

Fig. 7 eine Matrix für die binäre Addition,

Fig. 8 eine andere Art der Steuerung einer Matrix,

Fig. 9 eine Erweiterung der Matrix nach Fig. 7, welche die Steuerung nach Fig. 8 verwendet,

Fig. 10 eine Umsetzermatrix,

Fig. 11 eine vollständige Addiermatrix,

Fig. 12 das Zeitdiagramm der Matrix nach Fig. 11,

Fig. 13 ein Detail der Fig. 11,

Fig. 14 einen Magnetkern mit seinen Wicklungen, der zum Multiplizieren verwendet werden kann,

Fig. 15 eine Addiermatrix,

Fig. 16 eine Tabelle der den Magnetkernen der Matrix nach Fig. IS zugeordneten Werte,

Magnetkernmatrix zum Durchführen
arithmetrischer Operationen

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m. b. H._r
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. Juni 1957

Munro King Haynes, Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Fig. 17 eine Tabelle ähnlich der nach Fig. 16, jedoch für den Binärcode,

Fig. 18 eine ähnliche Tabelle für eine Multipliziermatrix,

Fig. 19 eine Tabelle einer Addiermatrix, die gleichzeitig ein Prüfbit erzeugt,

Fig. 20 das Gegenstück zu Fig. 19,

Fig. 21 eine Matrix zum Vergleichen und

Fig. 22 eine Matrix zum Stellenversetzen.

Ein Magnetkern aus einem Material mit einer so hohen Remanenz, daß seine Hysteresekurve fast rechteckig ist, wirkt als bistabiles Element. Wenn er magnetisch fast zur Sättigung in einer Richtung getrieben wird, bleibt er unbegrenzt lange in diesem Zustand, bis er durch eine in der entgegengesetzten Richtung wirksame Kraft fast zur Sättigung in dieser anderen Richtung getrieben wird. Infolge der Steilheit seiner Hysteresekurve erfolgt der Übergang aus dem einen Zustand in den anderen sehr schnell, und es entsteht in einer auf dem Kern angebrachten Wicklung ein Ausgangssignal mit steiler Anstiegsflanke, dessen Polarität von der Richtung des Übergangs abhängt. Den beiden stabilen Zuständen können die beiden im binären Zahlensystem verwendeten Ziffern 0 und 1 zugeordnet werden.

Ein Bit ist eine binäre Größe oder ein Signal, welches im Binärcode eine 1 darstellt. Die vier von rechts nach links aufeinanderfolgenden binären Stellen stellen die Dezimalziffern 1, 2, 4 und 8 dar. Die durch die in einem beliebigen binären Code ausgedrückten Bits dargestellte Summe dieser Werte entspricht dem

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dem Wert der dadurch dargestellten Dezimalziffer. material weist zwei stabile Remanenzpunkte α und /

Ein Bit ist daher eine einzelne binäre Größe in einem auf, denen die binäre 0 bzw. 1 zugeordnet sind. Wenn

Code, der zum Ausdrücken eines gegebenen Infor- der Kern zum Punkt α (binäre 0) gebracht worden ist,

mationswertes dient. bleibt er unbegrenzt lange in diesem Zustand. Wenn

Im binär-dezimalen System wird jede der Dezi- 5 durch beliebige Mittel, z. B. durch eine zugeordnete

malzififern einer Zahl getrennt im rein binären Code Wicklung, der Kern durch eine magnetmotorische

dargestellt. Ein Code 1001, der ein 8-Bit und ein Kraft (MMK) von -H₁ oder -2H₁ erregt wird,

1-Bit enthält, stellt also die Dezimalziffer 9 dar. Jede wird sein Zustand nicht verändert, sondern er kehrt

andere Ziffer, deren Wert höher als 9 ist, wird durch bei Nachlassen der Kraft zum Punkt α zurück. Auch

mehr als einen solchen binären Code ausgedrückt, d. h. io bei Erregung mit einer MMK von +H₁, die nicht

durch einen besonderen binären Code für jede Ziffer, ausreicht, um das Knie b der Kurve zu erreichen,

z. B. 0100, 0101, 1001 für die Dezimalzahl 459. kehrt er bei Nachlassen dieser Kraft zum Punkt a

Die Ausdrücke HOCH und TIEF beziehen sich auf zurück. Wenn jedoch eine Kraft von +2H₁ angelegt

Potentiale. In dieser Schaltungsanordnung ist jede wird, wird die Kurve abcde durchlaufen. Beim Nach-,

Komponente, z.B. ein Röhrenkreis, so angeordnet, 15 lassen der Kraft gelangt das Material in den Zustand f

daß sie aktiv ist, wenn das Potential an ihrer Steuer- (binäre 1), aus dem es nur durch eine Kraft von etwas

leitung HOCH ist, und inaktiv, wenn dieses Potential über -H₁ herausgebracht werden kann, durch die das

TIEF ist, In einem Kathodenverstärkerkreis ist z. B. Knie g der Kurve passiert werden kann. Solche bista-

das Potential an der Ausgangsklemme HOCH, wenn bilen Magnetkerne sind klein, können in kompakten

das Potential an der Eirigangsklemme HOCH ist, 20 Matrizes angeordnet werden und bleiben unbegrenzt

und TIEF, wenn das Potential an der Eingangsklemme lange in dem einen oder in dem anderen ihrer

TIEF ist. Man bezeichnet beispielsweise ein Potential Remanenzzustände.

von +5 Volt gegen Masse oder darüber mit HOCH In Fig. 2 ist ein solcher bistabiler Magnetkern als

und ein Potential von —30Volt oder darunter mit Ring dargestellt, durch den mehrere Leitungen hin-

TIEF. Wenn vom Steuergitter einer Vakuumröhre 25 durchgeführt sind. Wenn ein Impuls, der in dem

gesagt wird, daß es TIEF ist, so bedeutet das, daß Kern 1 die Feldstärke +H₁ erzeugt, durch den Ein-

die Spannung am Steuergitter niedriger ist als die gang 2 und gleichzeitig ein ähnlicher Impuls durch den

zum Anodenstromeinsatz erforderliche Gitterspannung. Eingang 3 geleitet wird, wird dieser Kern 1 aus

Ein UND-Kreis ist eine Schaltung, die einen seinem (normalen) Zustand 0 in den Zustand 1 ge-HOCH-Zustand an ihrer Ausgangsklemme nur dann 30 bracht. Beim Durchlaufen der Hystereseschleife enterzeugt, wenn alle ihre Eingangsklemmen HOCH lang bdc wird ein Ausgangsimpuls im Ausgangskreis 4 sind. Eine ODER-Schaltung ist eine Schaltung, die induziert. An sich wird im Ausgangskreis 5 ein einen HOCH-Zustand an ihrer Ausgangsklemme ähnlicher Ausgangsimpuls erzeugt, aber die Schalerzeugt, wenn eine oder mehrere ihrer Eingangs- tung, in der diese beiden Ausgänge verwendet werden, klemmen HOCH sind. 35 ist so angeordnet, daß nur der Impuls am Ausgang 4

In den in den Schaltschemen enthaltenden logischen wirksam ist. Danach bringen zwei gleichzeitig ange-

Diagrammen ist ein UND-Kreis als Rechteck darge- legte Umkehrimpulse in den Kreisen 2 und 3 den

stellt, das die Bezeichnung UND enthält, und ein Kern 1 aus dem Zustand 1 in den Zustand 0 zurück.

ODER-Kreis ist als Rechteck mit der Bezeichnung Auch hier werden beim Durchlaufen der Kurve ghi

ODER dargestellt. 40 Ausgangsimpulse in den Ausgangskreisen 4 und 5

Ein Kathodenverstärker ist eine Röhrenschaltung, induziert, aber in diesem Falle ist der Impuls in

deren Anode fest mit einer positiven Potentialquelle, Leitung 4 unwirksam und der Impuls in Leitung 5

deren Gitter mit dem Eingang und deren Kathode wirksam,

oder Kathodenkreis mit dem Ausgang verbunden ist. Wenn die Eingangsleitung 2 dem Dezimalwert 6

Ein Treiber ist eine Triode, deren Kathode mit 45 und die Eingangsleitung 3 dem Dezimalwert 8 zuMasse und deren Anode über einen Lastwiderstand geordnet ist, so ist die binäre 1 durch den Dezimalmit einer positiven Potentialquelle verbunden ist. Im wert 14 gekennzeichnet. Der Ausgang 4 gibt den inaktiven Zustand (Gitter TIEF) hat seine Anode ein Wert 4 und der Ausgang 5 den Wert 1 (Übertrag) ab. hohes Potential, das nahezu gleich dem Potential der Die entstehenden Impulse sind zeitlich getrennt, der genannten Quelle ist. Die an seine Anode an- 50 eine entsteht beim Einstellen und der andere beim geschlossene Ausgangsleitung ist daher HOCH. Liegt Rückstellen des Kerns, so daß der Ausgang 14 als das Gitter dieser Röhre HOCH, so liegt die Anode zweistellige Zahl aufgezeichnet werden kann.
TIEF, und zwar nahezu auf Erdpotential. Wenn Bei Verwendung dieses Kerns in einer Multiplidaher das andere Ende der Ausgangsleitung an eine kationsmatrix stellt er das Produkt 48 dar. Die positive Potentialquelle angeschlossen ist, deren 55 Ausgangsleitung 4 überträgt die Einerziffer 8 und Potential etwa dasjenige der Anode ist, findet kein danach die Ausgangsleitung 5 die Zehnerziffer 4.
Stromfluß im Ausgangskreis statt, wenn das Gitter Bei Verwendung dieses Kerns in einer Addierder Röhre TIEF ist Wenn jedoch das Gitter HOCH matrix für binäre Zahlen stellt der Kern 1 die binäre und die Anode TIEF liegt, fließt in dieser Ausgangs- Summe 10 dar, wenn an beiden Eingängen 2 und 3 leitung ein Strom. 60 eine binäre 1 eingegeben wird. Der Ausgang 4 über-

Ein Trigger oder Flip-Flop ist eine herkömmliche trägt zuerst die niedrigstellige binäre Ziffer 0 und elektronische bistabile Schaltung, die in der vorliegen- der Ausgang 5 danach die höherstellige binäre Ziffer 1. den Anwendung einen Eingang und zwei Ausgänge Wenn dieser Kern in einer Addiermatrix für duohat. Der eine Ausgang ist stets HOCH und der andere dezimale Zahlen verwendet wird und der Eingang 2 TIEF. Beim Anlegen eines Eingangssignals wird 65 den Wert 11 und der Eingang 3 den Wert 4 darstellt, dieser Zustand umgekehrt. Ein Flip-Flop zeigt also überträgt der Ausgang 4 die niedrigstellige Ziffer 3 an, ob es eine gerade oder ungerade Anzahl von Bits und der Ausgang 5 die höherstellige Ziffer 1. Der empfangen hat. binäre Kern 1 könnte also z. B. verwendet werden,

In Fig. 1 ist die Hystereseschleife eines bistabilen um 11 Pence und 4 Pence zu addieren und das richtige

Magnetkerns idealisiert dargestellt. Das Magnet- 70 Resultat von 1 Shilling und 3 Pence zu bilden.

Zum Betreiben der Vorrichtungen nach der Erfindung werden verschiedene logische und elektronische Schaltungen verwendet. Fig. 3 zeigt die wesentlichen Elemente eines UND-Kreises, in dem die beiden Eingänge 6 und 7 an Stromkreise angeschlossen sind, die normalerweise TIEF sind. Infolge der Polung der Dioden 8 und 9 bleibt der ebenfalls an den Lastwiderstand 11 angeschlossene Ausgang 10 TIEF, bis beide Eingänge 6 und 7 HOCH liegen. Der UND-Kreis ist dadurch gekennzeichnet, daß sein Lastwiderstand mit einer positiven Potentialquelle und die Kathoden seiner Eingangsdioden mit den Eingangsleitungen verbunden sind.

Fig. 4 zeigt einen ODER-Kreis, dessen beide Eingänge 13 und 14 normalerweise TIEF liegen. In diesem Falle sind der Lastwiderstand 12 mit einer negativen Potentialquelle oder Erdpotential und die Kathoden der Eingangsdioden mit der Ausgangsleitung 15 verbunden. Der Ausgang 15 ist HOCH, wenn mindestens einer der Eingänge HOCH ist.

Ein Kathodenverstärker ist in Fig. 5 dargestellt. Hier ist die Anode einer Röhre 16 direkt mit einer positiven Potentialquelle und die Kathode über einen Widerstand 17 mit einer negativen Potentialquelle verbunden. Der Ausgang ist an die Kathode angeschlossen. Wenn der mit dem Gitter verbundene Eingang HOCH ist, ist auch der Ausgang HOCH. Im allgemeinen ist die Röhre des Kathodenverstärkers stets im leitenden Zustand.

In. Fig. 6 ist ein" Triggerkreis (Flip-Flop) dargestellt. In dieser Schaltung ist entweder die Röhre 18 oder die Röhre 19 leitend. Jeder dieser Zustände wird aufrechterhalten, bis ein Impuls zum Eingang 20 übertragen wird. In der Verbindung zwischen einer negativen Potentialquelle und dem Gitter der Röhre 19 liegt ein Schalter zum Auftrennen dieser Verbindung. Wenn diese A^erbindung unterbrochen wird, wird die Röhre 19 leitend. Ihre Anode und damit auch der Ausgang 1 ist dann TIEF und der Ausgang 0 HOCH. Der Trigger befindet sich dann im Zustand 0. Wenn am Eingang 20 ein Impuls empfangen wird, wird der Zustand umgeschaltet, die Röhre 18 wird leitend und die Röhre 19 gelöscht, so daß nun der Trigger in den Zustand 1 gelangt. Die beiden Ausgänge 0 und 1 führen zu Kathodenverstärkern, die geeignete HOCH- und TIEF-Potentiale für die nachgeschalteten logischen Schaltungen liefern.

Fig. 7 zeigt eine Matrix von bistabilen Magnetkernen für die binäre Addition. Sie enthält je ein Flip-Flop für den Augenden und den Addenden. Wenn an jedes dieser Flip-Flops gleichzeitig ein Impuls übertragen wird, SO' ändert sich deren Zustand, und es können die UND-Kreise 21 und 22 dann wirksam werden. Ein Einstellimpuls auf Leitung 25 bringt dann die Treiber 23 und 24 HOCH, und in den durch den Magnetkern. 27 führenden Leitungen fließt dann ein Strom, der diesen ummagnetisiert. Am Ausgang 28 für den Wert 0 entsteht dadurch ein Impuls. Auch an den Übertragsausgang 29 wird ein Impuls übertragen, da die zugehörige Wicklung aber in entgegengesetzter Richtung durch den Kern 27 verläuft, ist der Impuls unwirksam.

Kurz danach wird unter der Steuerung der nachstehend genauer beschriebenen Zeitsteueranordnungen ein Rückstellimpuls an die Leitung 26 zu den beiden Flip-Flops und. die allen Kernen gemeinsame Rückstelleitung angelegt, wodurch der Kern 27 zurückgestellt wird. Bei dieser Zustandsändereung vom Zustand 1 zum Zustand 0 sendet er einen Impuls an den Übertragsausgang 29. Es ist also zuerst der Ausgang 28 und dann der Ausgang 29 erregt, d. h. die binäre Summe 1 + 1 = 10 gebildet worden.

Wenn den Flip-Flops mehrstellige Binärzahlen zugeführt werden, ist für das binäre Addierwerk eine zusätzliche Schaltungsanordnung erforderlich. Für die Berechnung von 10101 + 11111 = 110100 muß der auf der Ausgangsleitung 29 erzeugte Übertrag mit einem der Matrixeingänge gemischt werden, z. B. dem Addendeneingang. Fig. 7 stellt nur die grundsätzliche Wirkungsweise der Vorrichtung dar.

Fig. 8 zeigt eine Schaltung zum Betätigen eines Magnetkerns einer Schaltkernmatrix, welche als Treiber für eine Rechenmatrix dienen soll. Es sei angenommen, daß ein 1-Bit über die Eingangsleitung 30 dem Flip-Flop 31 zugeführt worden ist und daß der Kathodenverstärker CF 32 HOCH ist. Dann wird ein Sperrimpuls, dessen Dauer lang genug ist, um einen Abfühlimpuls zu verdecken, über die Leitung 33 übertragen. Da beide Eingänge 34 und 35 des UND-Kreises HOCH sind, durchläuft dieses Signal den ODER-Kreis mit den Eingängen 36 und 37 zu dem Treiber 330 und erzeugt auf der Leitung 38 einen Stromimpuls, der jeden der Kerne 39., 40 und 41 in einen solchen Zustand bringt, daß keiner von ihnen auf einen. Betätigungsimpuls anspricht. Wenn nun während dieses Sperrimpulses ein Abfühlimpuls an eine Eingangsleitung 42 angelegt wird, dessen Amplitude groß genug ist, um jeden nicht gesperrten Kern, den er beeinflußt, zu betätigen, wird der Kern 43 ummagnetisiert, jedoch nicht der Kern 40.

Anschließend wird an die Leitung 44 ein Rückstellimpuls gelegt. Dieser durchläuft die ODER-Kreise und betätigt beide Treiber 330 und 440, so daß jetzt alle Kerne 39., 40, 41 und 43 usw. beeinflußt werden. Der eine Kern 43, der vorher im Zustand 1 war, wird jetzt in den Zustand 0 zurückgeschaltet.

Fig. 9 zeigt eine Schaltung ähnlich der nach Fig. 8, die jedoch ein Bit mit einem ankommenden Übertrag kombiniert. Da, wie später genauer beschrieben wird, die von den 8-, 4- und 2-Bits einer ankommenden Ziffer abgeleiteten fünf Zwischenwerte 0, 2, 4, 6 und 8 entsprechend den von dem ankommenden 1-Bit und dem ankommenden Übertragsbit abgeleiteten drei verschiedenen Werten modifiziert werden müssen, enthält diese Schaltmatrix drei Reihen von je fünf bistabilen Kernen.

Zunächst sei angenommen, daß weder ein ankommendes 1-Bit noch ein ankommender Übertrag vorhanden ist. In diesem Falle sind die Flip-Flops 45 und 46 beide im Normalzustand, so daß CF 47 und CF48 HOCH sind. Das Sperrsignal kann daher die UND-Kreise 49, 50 und 51 und anschließend die ODER-Kreise 52 und 53 durchlaufen, so daß die beiden Reihen von Kernen, deren Ausgänge mit 2', 4', 6', 8' und 10 bzw. mit 1, 3, 5, 7 und 9 bezeichnet sind, gesperrt werden. Lediglich die unterste Reihe von Kernen, deren Ausgänge mit 0, 2, 4, 6 und 8 bezeichnet sind, wird nicht gesperrt, so daß bei Ankunft eines Signals an dem (vertikalen) Eingang 6 ein Schaltimpuls über den Ausgang 6 übertragen wird. Wenn sowohl ein Bit als auch ein Übertrag ankommen, wird nur die oberste Reihe von Schaltkernen nicht gesperrt, so daß bei Ankunft eines Signals am vertikalen Eingang 6 der Kern in der oberen Reihe, dessen Ausgang mit 8' markiert ist, betätigt wird.

Wie bei der Schaltung von Fig. 8 durchläuft kurz danach das Rückstellsignal alle ODER-Kreise und treibt so den Kern der Schaltmatrix, der vorher in den Zustand 1 gebracht worden ist, zurück in den Zustand 0.

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Fig. 10 zeigt, wie eine Kombination von ankom-' während der Intervalle 3 bis 7 gesendet. Wenn daher

menden 8-, 4- und 2-Bits in den Flip-Flops registriert der Abfühlimpuls zu Beginn des Intervalls 4 übertra-

und dann in einen, der Zwischenwerte 0, 2, 4, 6 oder 8 gen wird, wird der nicht gesperrte Schaltkern in der

übersetzt wird. Wenn z. B. der Wert 6 eingeführt rechten senkrechten Reihe der Schaltkerne 70 mit der

wird, werden die Flip-Flops 55 und 56 umgeschaltet, 5 Bezeichnung 6 aus seinem normalen Zustand 0 in den

so daß die Kathodenverstärker 57, 58 und 59 HOCH Zustand 1 gebracht. Er überträgt also einen Impuls

sind. Der Abfühlimpuls wird über den UND-Kreis über den 6-Ausgang an den 6-Eingang des bistabilen

60 übertragen, und es entsteht am 6-Ausgang 61 ein Kerns 71.

Signal. Der Augendeingang 8 wird durch die logischen

An Hand des Schaltschemas der Fig. 11 und des io Schaltungen 72 und 73 und die Schaltmatrix über-Zeitdiagramms der Fig. 12 werden die Operationen setzt und an den 8-Eingang des Kerns 71 übertragen, nach Eingabe des Augendwertes 8 und des Addend- Dadurch wird der der Summe 14 zugeordnete Kern 71 wertes 6 und anschließender Eingabe des Augend- aus seinem normalen Zustand 0 in den Zustand 1 gewertes 3 und des Addendwertes 9 erklärt. Hierbei bracht. Der in ihm entstehende Ausgangsimpuls wird wird durch Addition des Addenden 96 zu dem 15 dem Ausgangstrigger 75 zugeführt und durch den Ab-Augenden38 die Summe 134 gebildet. In Fig. 11 ist frageimpuls ausgewertet.

der Addend 6 als positives Impulspaar dargestellt, das Der Ausgamgsimpuls des Kerns 71 wird über einen

über die 4- und 2-Bit-Eingänge zu den Flip-Flops Impulstransformator der Eingangsröhre eines Ver-

62 und 63 übertragen wird. Die Signale schalten diese stärkers zugeführt, welche nur auf positive Impulse

Flip-Flops um und bereiten die logische Schaltung 64 20 anspricht. Ein negativer Impuls, der bei Rückstellung

vor, deren Einzelheiten Fig. 10 zeigt. Hierdurch wird des Kerns 71 entsteht, hat also in dem Trigger 75

der Treiber 65 vorbereitet; er spricht an, wenn der keine Wirkung.

Abfühlimpuls übertragen wird. Das Zeitdiagramm zeigt, daß vor der Rückstellung

Da über den 1-Bit-Eingang kein Signal übertragen des Kerns 71 ein Rückstellimpuls übertragen wird, wurde, wird das Flip-Flop 66 nicht umgeschaltet. Da- 25 der den Übertragstrigger 76 für das Ansprechen auf her sperrt die logische Schaltung 67 (Fig. 9) über die einen Übertrag vorbereitet. Danach wird zu Beginn Treiber 68 und 69 die linke und mittlere senkrechte des Intervalls 9 der Rückstellimpuls übertragen, der Reihe der Schaltkerne 70, so daß in der rechten senk- alle Trigger und jeden betätigten Schaltkern zurückrechten Reihe nur von dem Kern 6 ein Ausgangs- stellt. Daraufhin wird durch die Rückstellung der beimpuls abgeleitet und an den Summenkern 71 über- 30 tätigten Schaltkerne in der Matrix 70 und der Matragen wird. trix74 eine Koinzidenz im negativen Sinne in dem

Die Vorrichtung nach der Erfindung wird durch Kern 71 hergestellt, welche den Kern 71 zurückstellt Steuerimpulse in starr festgelegtem gegenseitigem und die Übertragung eines Übertragsausgangs be-Zeitverhältnis gesteuert. Auch die ankommenden Si- wirkt. Der an, den Trigger 75 übertragene Impuls ist gnale müssen dieser starren Zeitsteuerung unterliegen, 35 unwirksam. Der Tastimpuls zu Beginn des Interdamit der Rechenvorgang in der richtigen Reihenfolge valls 9 betätigt den UND-Kreis 77 und den Überablaufen kann. Sobald die ankommenden Bits in den tragseingangstrigger 76.

Eingangstriggern gespeichert sind, werden die Ma- Im Umlauf 2 bringen die Eingangsbits des Augengnetkerne in der Schaltmatrix, die nicht verwendet den 3 und die Kombination aus dem Übertragsbit und werden, gesperrt. Als nächstes wird ein Abfühlimpuls 40 den Bits des Addenden 9 zwei Schaltmatrixkerne aus durch die Treiber geschickt und ein Magnetkern in dem normalen in den betätigten Zustand. Einer davon der nicht gesperrten Reihe zu einer Zustandsänderung erzeugt ein Signal auf dem waagerechten Wert-10-veranlaßt. Hierdurch wird ein Impuls erzeugt und zur Eingang und der andere auf dem senkrechten Wert-3-Rechenmatrix übertragen, der einen Resultatkern zu Eingang der Rechenmatrix. In diesem Falle werden einer Zustandsänderung veranlaßt. Es entsteht ein 45 zwei Rechenmatrixkerne betätigt, und zwar der Aus-Ausgangsimpuls, der einen Ausgangstrigger einstellt. gangswert-3-Kern durch Koinzidenz und der Aus-Durch einen Abfrageimpuls wird die Stellung der gangsübertragwert-1-Kern durch eine über die Ein-Ausgangstrigger zur Aufzeichnung der Einerziffer des gangswert- 10-Leitung erregte Wicklung doppelter errechneten Ergebnisses weitergegeben. Windungszahl. Im Umlauf 2 wird also eineAusgangs-

Der Abfrageimpuls wird von dem etwas längeren 50 ziffer 3 zur Registrierung übertragen.

Abfühlimpuls überdeckt und dieser wiederum von Im Umlauf 3 sind keine Eingangsbits vorhanden,

dem längeren Sperrimpuls. Auf den Abfühlimpuls hin aber es besteht ein Übertrag, der registriert worden

wird der Schaltkern und nahezu gleichzeitig der Re- ist. Daher wird ein Summenkern des Wertes 01 be-

sultatkern zu einer Zustandsänderung veranlaßt, der tätigt, der einen Einerstellenausgang 1 und keinen

Ausgangstrigger eingestellt und kurz danach vom Ab- 55 Übertrag erzeugt. Daher sind durch die Addition des

tastimpuls abgefragt. Durch einen Rückstell impuls Addenden 96 zu dem Augenden 38 nacheinander die

wird der Übertragstrigger vorbereitet und durch einen Ausgänge 4, 3 und 1 erzeugt worden, die die Summe

weiteren Rückstellimpuls der eine betätigte Schalt- 134 darstellen.

kern und die Eingangs-Flip-Flops zurückgestellt. Fig. 13 ist ein Schaltschema, das Fig. 11 ähnelt, je-

Durch die Rückstellung des Schaltkerns entsteht ein 60 doch bestimmte Schaltungseinzelheiten enthält, die

negativer Ausgangsimpuls, der zusammen mit dem zum Verständnis der Erfindung beitragen sollen. Die

anderen negativen Impuls den einen, vorher betätigten Treiber von Fig. 11, z. B. der Treiber 65, können aus

Resultatkern zurückstellt. Dabei entsteht ein Über- der Röhre 78 bestehen, deren Gitter von der logischen

tragsimpuls, der zusammen mit einem Tastimpuls Schaltung 64 bzw. vom Ausgang 61 (Fig. 10) aus be-

einem UND-Kreis zugeführt wird und den Übertrags- 65 tätigt werden kann. Die Röhre 78 steuert einen Ein-

trigger betätigt. Der Übertragstrigger bleibt in diesem gangskreis für die bistabilen Kerne 79 und 80. Wenn

Zustand, bis die nächste Ziffer empfangen wird. das Gitter dieser Röhre 78 HOCH ist, fließt in den

Gemäß Fig. 12 werden die Eingangswerte im zwei- durch die Kerne führenden Eingangsleitungen ein

ten Intervall eingegeben, die Trigger 62 und 63 also Strom; wirkt dem Strom der Röhre 78 in dem Kern

zu diesem Zeitpunkt eingestellt. Der Sperrimpuls wird 70 79 ein Sperrimpuls entgegen, so wird in diesem eine

Zustandsänderung verhindert. Der nicht gesperrte Kern 80 dagegen wird aus seinem normalen Zustand 0 in den Zustand 1 durch die Koinzidenz des Signals aus der Röhre 78 mit einem Signal auf dem senkrechten Eingang durch den Kern 80 umgeschaltet. Infolgedessen wird ein Impuls in dem durch die Kerne 80 und 81 verlaufenden geschlossenen Stromkreis 82 induziert. Dieser Impuls allein genügt nicht, um den Kern 81 zu einer Zustandsänderung zu veranlassen, aber bei gleichzeitiger Übertragung eines ähnlichen Impulses über den Stromkreis 83 wird der Kern 81 betätigt. Dabei wird ein Impuls im Stromkreis 84 erzeugt, der den Kern 81 und den Impulstransformator 85 durchsetzt. Der Ausgang des Impulstransformators steuert die Eingangsröhre 86 eines Verstärkers, von dem aus ein Ausgangstrigger eingestellt werden kann.

Außerdem wird zu dieser Zeit ein Impuls über den Ausgangskreis 87 und den Impulstransformator 88 zu dem Verstärker 89 übertragen. Dieser ist jedoch so gepolt, daß er das Gitter der Verstärkerröhre negativer macht, und ist daher in diesem Übertragungskreis unwirksam.

Wie in Fig. 9 gezeigt, wird jetzt der folgende Rückstellimpuls an alle Kerne der Schaltmatrix übertragen. Der Kern 80 und der den Stromkreis 83 speisende werden zurückgestellt, und es entsteht eine negative Koinzidenz in dem bistabilen Kern 81 und stellt diesen in den normalen Zustand zurück. Bei dieser Operation werden wiederum Impulse über die Stromkreise 84 und 87 übertragen, aber diesmal ist der Impuls über Stromkreis 84 unwirksam und der über Stromkreis 87 wirksam. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Tastimpuls zu dem UND-Kreis 90 übertragen, so daß eine Koinzidenz darin entsteht und der Übertragstrigger 91 betätgt wird.

Fig. 14 zeigt die Anordnung eines Magnetkerns in einer Multiplikationsmatrix, in welcher das Ergebnis binär-dezimal verschlüsselt und mit einer Prüfziffer versehen werden soll. Durch gleichzeitiges Erregen des Wert-9-Multiplikandeinganges und des Wert-4-Multiplikatoreinganges wird der Wert-36-Matrixkern zuerst in den Zustand 1 und danach zurück in den normalen Zustand 0 getrieben. Beim Einstellen dieses Kerns werden die Einerziffer-Ausgangsleitungen für das 2-Bit und das 4-Bit und die Leitung für das Prüfbit und beim Rückstellen die Zehnerziffer-Ausgangsleitungen für das 1-Bit und das 2-Bit und die Leitung für das Prüfbit erregt.

Fig. 15 ist die Darstellung einer Addiermatrix für das Dezimalsystem. In der Matrix sind 101 bistabile Magnetkerne in zehn waagerechten Reihen mit elf Kernen in der ersten Reihe und zehn Kernen in jeder der anderen neun Reihen und zehn senkrechten Reihen von je zehn bistabilen Kernen angeordnet. In jeder Richtung sind zehn Ziffernwerteingänge vorhanden, der elfte Kern in der obersten waagerechten Reihe hat den Wert 10. In diesere Figur ist ein bistabiler Kern schraffiert gezeichnet. Dies ist der Ausgangskern mit dem Wert 14, der — wie oben beschrieben — durch die Koinzidenz des waagerechten Eingangs mit dem Wert 6 und des senkrechten Eingangs mit dem Wert 8 betätigt wird. Durch diesen bistabilen Kern führen eine 4-Bit-Ausgangsleitung und eine Ausgangsübertragleitung. Die Matrix von Fig. 15 ist so angeordnet, daß sie im Gegensatz zu der einfachen Anordnung mit Dezimalausgang in Fig. 16 das Ergebnis in verschlüsselter Form abgibt.

Wie aus Fig. 9 und 11 ersichtlich ist, kann ein Wert-i0-Ausgang durch die Einführung einer 9 in das Addendeingangsregister und die gleichzeitige Einführung eines Übertrags erzeugt werden. Um dieser Situation gerecht zu werden, bei der es sich um nichts mehr oder weniger als um einen Übertrag handelt, ist ein zusätzlicher bi stabiler Kern vorgesehen. Die Leitung für die Übertragung eines so erzeugten Bits führt durch dieselben Kerne wie der Wert 0. Auf diesem zusätzlichen Kern weist die Wicklung die doppelte Windungszahl auf, da er nicht in der normalen Weise durch Koinzidenz zweier Signale, sondern nur durch die Einwirkung des einzelnen Signals am Wert-10-Eingang betätigt wird.

Fig. 16 zeigt eine Tabelle für die Summiermatrix nach Fig. 15, in welcher jedem bistabilen Kern ein Kästchen zugeordnet ist. In jedem Kästchen ist der zugehörige Dezimalsummenwert angegeben, und zwar die Einerziffer unten und die Zehnerziffer oben im Kästchen (ausgenommen dort, wo· die Zehnerziffer eine 0 ist).

Fig. 17 entspricht Fig. 16, mit der Ausnahme, daß die Ausgänge verschlüsselt sind wie in Fig. 15 und die Überträge, die alle einen Wert haben, durch den Buchstaben C gekennzeichnet sind.

Fig. 18 zeigt die Tabelle für eine Multiplikationsmatrix mit nach Fig. 14 geschalteten Magnetkernen. Hier sind der Einer- und der Zehnerausgang binär verschlüsselt.

Fig. 19 zeigt die Tabelle einer Summiermatrix, in der eine Ausgangsleitung zur Erzeugung eines Prüfbits derart durch eine Anzahl von Kernen führt, daß immer eine ungerade Anzahl von Ausgangsbits übertragen wird, und Fig. 20 die Tabelle einer ähnlichen Matrix, in welcher jedoch immer eine gerade Anzahl von Bits übertragen wird.

Fig. 21 zeigt eine Dezimalmatrix zum Vergleichen zweier Angaben. Durch die Kerne sind drei Ausgangsleitungen geführt, die angeben, ob die horizontale Angabe kleiner (H <C V), gleich (H = V) oder größer (H>V) als die Vertikale ist.

Fig. 22 zeigt eine Matrix zum S teil en versetz en. Ein auf dem Eingangskanal 5 ankommendes Bit kann durch ein Signal auf der Steuerleitung 3 zum Erscheinen auf Ausgangsleitung 8, also um drei Stellen verschoben, veranlaßt werden. Die Bits auf den Eingangskanälen werden einzeln stellenverschoben, aber die Operation geht sehr schnell vor sich. In dieser Anordnung haben sowohl die waagerechten Eingangsleitungen als auch die senkrechten Steuerleitungen jede einen anderen Ziffernwert. Die !Nummern der Ausgänge entsprechen den Eingängen, die Ausgänge sind jeweils durch diejenigen Kerne geführt, die durch einen Ziffernwert identifiziert sind, welcher der Summe der Werte der Eingangs- und der Steuerleitung entspricht. Falls also der Eingang eine 1 und die Stellenverschiebesteuerung eine 3 ist, ist der Ausgang eine 4, d. h., wenn ein Bit in Spalte 1 steht, wird es nach Spalte 4 verschoben. Wenn der Eingang eine 8 und die Steuerung eine 3 ist, ist der Ausgang eine 1, d. h., der Einerwert der Summe 11 und ein in Spalte 8 enthaltenes Bit werden zur Ausgangsspalte verschoben.

In einer Schiebeoperation werden die Eingänge 1 bis 10 nacheinander wirksam, während eine einzige Steuerung nacheinander und koinzident erregt wird, so daß jeder Informationswert einheitlich stellenverschoben wird. Eine Stellenverschiebungsmatrix kann so viele waagerechte Eingänge und Ausgänge haben, wie Stellen in den Codes vorhanden sind (manchmal bis zu 66), und so viele senkrechte Eingänge, wie Stellen verschoben werden müssen.

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Magnetkernmatrix zum Durchführen arithmetischer Operationen, in welcher für jeden möglichen. Wert der beiden Operanden je eine Zeile und eine Spalte der Matrix erregt und der Magnetkern im Schnittpunkt dieser beiden Reihen ummagnetisiert wird und jeder Magnetkern zwei Gruppen von Ausgangswicklungen für die beiden Ziffern des Ergebnisses der Operation aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe von Ausgangswicklungen für die erste Ziffer des Ergeb-

   nisses nur beim Einstellen und diejenige für die zweite Ziffer nur beim Rückstellen der Magnetkerne wirksam ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 900 281, insbesondere
   Abb. 1;

   »The Annals of the Computation Laboratory of Harvard University«, Vol. XXVI, Cambridge 1951, insbesondere S. 25 bis 27;

   »Elektronische Rundschau«, Jg. 9, H. 10, 1955, S. 349 bis 353.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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