DE1549481C - Rechenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rechenanordnung zur Inkrementierung bzw. Dekrementierung einer Zahl um Zweierpotenzwerte mit einem Register, dessen bistabile Sturen nach Art eines Zählers zur Weiterleitung binärer Überträge bzw. Borger miteinander verbunden sind und denen über Tore Inkrementier- bzw. Dekrementiersignale zugeführt werden.

Es ist bei Datenverarbeitungsanlagen häufig notwendig, Zahlenwerte wiederholt um einen bestimmten Betrag zu erhöhen bzw. inkremen tieren oder zu verringern bzw. dekrementieren. Dies ist z. B. bei Befehls- oder Datenadressen der Fall, die nach jeder Ausführung eines Befehls jeweils um Eins weiterzuschalten oder um einen anderen festen Wert zu erhöhen sind. Operationen dieser Art werden üblicherweise im Leitwerk einer Datenverarbeitungsmaschine ausgeführt. Zur regelmäßigen Adresseninkrementierung um Eins dienen bei bekannten Anlagen Zähler, die mit jeder Befehlsausführung um Eins weitergeschaltet werden.

Mit derartigen Anordnungen ist es jedoch relativ umständlich, von Eins abweichende Modifizierungen durchzuführen. Beispielsweise sind bei Inkrementierungen um Acht dem Zähler für jede Inkrementierungsoperation acht Weiterschaltimpulse zuzuführen, wofür ein erheblicher Zeitaufwand benötigt wird. Hinzu kommt, daß die Übertragsverarbeitung in einem derartigen Zähler relativ langsam erfolgt, so daß auch bei Inkrementierungen um Eins eine relativ langsame Arbeitsgeschwindigkeit erzielt wird. Es sind deshalb auch bereits Datenverarbeitungsanlagen bekanntgeworden, in denen für diese Operationen ein separates Addier-Subtrahierwerk vorgesehen wird, dem die ursprüngliche Adresse und der Inkrement- bzw. Dekrementwert zugeführt werden und an dessen Ausgang ein Register angeschlossen ist zur Aufnahme der modifizierten Adresse (»Digitale Rechenanlagen« von A. P. Speiser, Berlin, 1961, S. 288). Diese Ausführungsform erfordert einen relativ hohen Aufwand, der einerseits durch das Addierwerk selbst und andererseits durch die Notwendigkeit zusätzlicher Register bedingt ist. Da das Adreßregister nicht in einem Takt zugleich die alte Adresse an den Eingang des Addierwerkes abgeben und die neue Adresse vom Ausgang des Addierwerkes empfangen kann, muß entweder ein Addierwerk mit einem Akkumulatorregister verwendet oder ein zusätzliches Adreßregister vorgesehen werden.

Es sind Zähleinrichtungen bekannt, die ein Zählstandregister und einen an dessen Ausgang angeschlossenen Übertragsgenerator mit einem nachgeschalteten Paralleladdierwerk aufweisen, dessen Ausgänge an die Eingänge des Zählstandregisters zurückgeführt sind (USAi-Patent 3 145 293). Zwei Steuerleitungen, die mit den Eingängen des Übertragsgenerators verbunden sind, liefern Einstell- und Zählsignale für die wahlweise Ausführung der Operationen + 1 und — 1. Eine solche Einrichtung erfordert einen erheblichen Aufwand an Schaltmitteln. Außerdem ist es ungünstig, daß die Signale bis zur Rückspeicherung des inkrementierten oder dekrementierten Wertes in das Zählstandsregister auf Kosten der Zählncschwindigkeit eine relativ große Anzahl Logikstufen zu passieren haben.

Es sind auch einfachere Zähleinrichtungen bekanntgeworden, bei denen die Zählsignale den einzelnen stabilen Stufen eines Zählregisters gleichzeitig zugeführt werden (Richards, Arithmetic Operations in digital Computers, Verlag Van Nostrand Company, Incorporated, New York, 1955, S. 195). Dies geschieht über Und-Schaltungen in Abhängigkeit vom binären Speicherzustand aller vorausgehenden Zählstufen. Die Schaltung kann für beide Zählrichtungen durch Verkuppelung der Und-Schaltungen ausgelegt werden. Sie hat aber den Nachteil, daß die Und-Schaltungen der höherstelligen Zählstufen wegen der Abhängigkeit von allen vorausgehenden Stufen eine große Anzahl Eingänge aufweisen müssen. Da die Zahl der Eingänge einer Und-Schaltung je nach Art der zur Anwendung kommenden Schaltkreistechnik begrenzt ist, kann es notwendig sein, die Funktion der Und-Schaltungen dieser Stufen auf mehrere Und-Schaltungen aufzuteilen, was jedoch mit zunehmender Zählstellenzahl den Aufbau der Einrichtung kompliziert.

Die Erfindung beabsichtigt, Zähleinrichtungen der letztgenannten Art unter Vermeidung der oben erläuterten Nachteile zu verbessern. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß jeder Stufe parallel angeordnete Einstell- und Rückstelltore vorgeschaltet sind, daß die binären Null- und Eins-Ausgänge einer jeden Stufe als Konditionierungseingänge an die Einstell- und Rückstelltore der gleichen Stufe rückgeführt sind und außerdem zur Übertragsweiterleitung mit den Einstell- bzw. Rückstelltören der nächsthöheren Stufe verbunden sind, daß die Einstell- und Rückstelltore einer jeden Stufe an eine Inkrementier-Steuerleitung und an eine Dekrementier-Steuerleitung angeschlossen sind, über die die Tore während einer Inkrementierungsoperation für eine Umschaltung und Übertragsweiterleitung bzw. während einer Dekrementierungsoperation für eine Umschaltung und Borgerweiterleitung geöffnet werden, und daß die Einstell- und Rückstelltore der dem Inkrementwert bzw. Dekrementwert zugeordneten Stufen mit einer Inkrementierleitung und einer Dekrementierleitung verbunden sind, über die eine Inkrementier- bzw. Dekrementieroperation auslösende Umschaltsignale zu den betreffenden Stufen geleitet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den Ansprüchen ersichtlich. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Datenverarbeitungsanlage, die mit der erfindungsgemäßen Anordnung ausgestattet ist,

F i g. 2 ein Schaltbild einer bistabilen Stufe, wie sie im Inkrement-Dekrement-Register von F i g. 1 verwendet wird,

F i g. 3 ein detailliertes Blockschaltdbild des Inkremen t-Dekrement-Registers von F i g. 1,
, Fig. 4 ein Blockschaltbild der Inkrement-Vorausschau-Steuerschaltung von F i g. 1,

F i g. 5 ein Blockschaltbild der Dekrement-Vorausschau-Steuerschaltung von F i g. 1 und

F i g. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Modifizierung von Adressen in einer Datenverarbeitungsanlage dargestellt. Die Adressen sind achtstellige Binärzahlen, die wahlweise um einen vorbestimmten festen Wert zu inkrementieren oder zu dekrementieren sind. Eine geeignete Datenverarbeitungsanlage 10 (Fig. 1) liefert die Signale, die die zu modifizierenden Adressen darstellen, auf einer Sammelleitung 41 bis 48. Diese Signale werden

^{3 4}

einem Inkrement-Dekrement-Register 11 zugeführt den Transistor T 4 fließt über den Widerstand 31, so und von dort zu einer Inkrement-Vorausschau-Steuer- daß der Transistor T3 eine Vorspannung in Durchschaltung 12 und einer Dekrement-Vorausschau- laßrichtung erhält, die ihn veranlaßt, leitend zu wer-Steuerschaltung 13 weitergeleitet. Das Register 11 ist den, wodurch die Spannung am Widerstand 33 sinkt ein Acht-Bit-Register, das acht Stufen Bl bis BS auf- 5 und die Leitung 17 ein Potential annimmt, das negaweist, von denen jede ein echtes und ein komplemen- tiver ist als das Potential BX^Die Spannung an der tiertes Ausgangssignal zur Anzeige des jeweils in ihr Basis von T2 ist jedoch gleich der Spannung am Kolgespeicherten Bits liefert. Diese Stufen können durch lektor des Transistors T 4 bis auf den Spannungs"-bekannte Flipflops gebildet werden. Sie sind in bezug abfall an der Basisemitterstrecke des Transistors Π auf den Stellenwert der zugeordneten Adressenziffer io und hat einen solchen Wert, daß der Transistor Tl in aufsteigender Reihenfolge angeordnet, indem der gesperrt wird. Die Leitung 18 nimmt daher über den Flipflop Sl der niedrigsten Ziffernstelle, der Flipflop: Widerstand 32 das Potential von BX an und ist da- B 2 der nächsthöheren Ziffernstelle usw. zugeordnet durch positiver als die Leitung 17. Wenn der Flipist. Der Ausgang 9 des Registers 11 ist mit denjeni- ; flop FF eingestellt ist, d. h. sich im Ein-Zustand begen Teilen der Datenverarbeitungsanlage 10 verbun- 15 findet, sind die vorausgehend erläuterten Bedingunden, in denen die modifizierten Adressen verwendet ' gen umgekehrt: Tl und Tl sind »eingeschaltet«, Γ4 werden. leitet weniger als Tl und ist »ausgeschaltet«, T3 ist

Die Flipflops des Registers 11 sind untereinander gesperrt, Leitung 17 positiv und Leitung 18 ist negagleich ausgebildet, so daß es genügt, einen einzigen an tiy. Der Flipflop FF schaltet von einem Zustand zum Hand von F i g. 2 zu beschreiben. Jede Stufe des Re- so anderen beim Empfang negativer Impulsspitzen auf gisters besteht aus einem Flipflop FF, der eine Ein- j Leitungen 14 oder IS, die von Torschaltungen 19 bis stelleitung 14, eine Rückstelleitung 15, eine Gleich- 24 erzeugt werden. . .
strom-Rückstelleitung 16 und Ausgangsleitungen 17 Die Torschaltungen 19 bis 24 sind untereinander und 18 zur Anzeige der im Flipflop gespeicherten gleich ausgebildet. Jede besteht aus zwei Widerstän-Binärziffer aufweist. Die Ausgangsleitung 17 ist dem as den 34 und 35, die mit einem Kondensator 36 zu Einstellzustand oder der Eins-Seite und die Ausgangs- einem ÄC-Netzwerk geschaltet sind, das über eine leitung 18 dem Rückstellzustand oder der Null-Seite Diode 38 und die zugeordnete Einstell- oder Rückdes Flipflops zugeordnet. Der Flipflop FF besteht stelleitung an dem Emitter der Transistoren Tl oder aus zwei NPN-Transistoren Tl und T4, die so mit- T4 angeschlossen ist. Die Torschaltung 21 besitzt nur einander verbunden sind, daß sie in relativ engen 30 einen Widerstand 37, der mit einem Kondensator 36 Grenzen zwischen zwei stabilen Zuständen umge- parallelgeschaltet ist zur Bildung eines CÄ-Netzwerschaltet werden können, wobei der eine Transistor kes mit kurzer Zeitkonstante, das über eine Diode 38 jeweils einen größeren Stromfluß aufweist als der und die Einstelleitung 14 zum Emitter von Transistor andere Transistor und weder der eine noch der an- Tl geführt ist. Ein Umschaltimpuls wird durch Andere Transistor in den Sättigungszustand oder in den 35 legen eines negativen Konditionierungssignals an Sperrzustand gelangt. Es sind außerdem zwei weitere jeden der Widerstände einer Torschaltung und durch NPN-Transistoren Γ 2 und T 3 vorgesehen, deren Ba- Zuführung einer negativen Stirnflanke eines Rechtecksen an die Emitter der Transistoren Tl und T4 an- impulses zum Kondensator dieser Torschaltung ergeschlossen sind. Während der Umschaltung werden zeugt. Diese Signale werden durch das i?C-Netzwerk die kleinen Übergangsimpulse, die von den Transisto- 40 differenziert; wodurch die Stirnflanke die Diode 38 ren Tl und T4 erzeugt werden, durch die Transisto- passiert und als negative Impulsspitze zur Umschalren T 2 oder T 3 verstärkt und festgehalten, indem tung des Flipflops FF dient. Die den Kondensatoren einer dieser Transistoren jeweils gesperrt und der an- 36 zugeführte negative Flanke wird nachfolgend als dere leitend ist. Die Kollektoren der Transistoren T 2 Übergangssignal bezeichnet. Weder das Übergangsund T 3 sind an die Ausgangsleitungen 17 und 18 an- 45 signal noch die Konditionierungssignale an den Wigeschlossen. Diese Ausgangsieitungen führen stets derstanden 34,35 bzw. 37 können für sich einen Umkomplementär zueinander liegende Potentiale, d.h., schaltimpuls auslösen. .' :
wenn die eine Leitung positives Potential führt, ist Der Umschaltimpuls bewirkt, daß der Flipflop FF das Potential der anderen Leitung negativ. Der Flip- von dem einen stabilen Zustand in den anderen staflop FF befindet sich im Null-Zustand, wenn die Lei- so bilen Zustand übergeht. Dies geschieht dadurch, daß tung 17 ein negatives und die Leitung 18 ein positives der Transistor, zu welchem der Umschaltimpuls gePotential aufweist, und im Eins-Zustand, wenn die langt, z. B. Tl, weiter ausgesteuert wird als der an-Leitung 17 ein positives und die Leitung 18 ein nega- dere Transistor, z. B.T4, wenn dies nicht schon vor tives Potential aufweist. Diesen beiden Schaltzustän- Auftreten des Umschaltimpulses auf Grund des vorden des Flipflops sind die Binärziffern 0 und 1 züge- 55 liegenden Schaltzustandes so ist. Zur Erläuterung soll ordnet. angenommen werden, daß der Flipflop FF sich im

Wenn der Flipflop FF rückgestellt ist, sich also im Rückstellzustand befindet und daß es erwünscht ist, Null-Zustand befindet, ist der Transistor Γ4 »ein- ihn durch Anlegen geeigneter Signale an die Torgeschaltet« und führt einen stärkeren Strom als der schaltung 19 in den Einschaltzustand zu überführen. Transistor T1. Unter diesen Umständen entsteht über ^6o Durch Anlegen von Konditionieningssignalen zu den den Widerstand 27 ein größerer Spannungsabfall als ; Widerständen 34 und 35 der Torschaltung 19 und über den Widerstand 26, wodurch der Kollektor des ^! einer darauffolgenden Zuführung des Übergangs-Transistors T 4 negativer ist als der Kollektor des signals zum Kondensator 36 wird ein negativer UmTransistors Tl. Auf Grund der Überkrcuzverbindun- j schaltimpuls erzeugt, der über die Einstelleitung 14 gen der Kollektoren und Basen von Tl und T4 durch 65J zum Emitter des Transistors Tl gelangt. Die Imdie Leitungen 28 und 29 hat T4 größere Vorspan- !pulsspitze verursacht eine momentane Vorspannung nung in Durchlaßrichtung als Tl. Der Schaltzustand in Durchlaßrichtung an diesem Transistor, die ausdes Flipflops FF ist daher stabil. Der Strom durch reichend groß ist, die Stabilität des Flipflops kurz-

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zeitig aufzuheben und eine Umschaltung vom Rück- wird in das Register 11 durch Anlegen geeigneter stellzustand in.den Einstellzustand einzuleiten. Die Konditionierungssignale an die Leitungen 41 bis 48, anfängliche Erhöhung des Stromflusses durch den die zu den Und-Schaltungen 21 führen, und durch Transistor Tl und den Widerstand 26 auf Grund der Anlegen eines Adresse-einschreiben-Signals auf einer Impulsspitze reduziert die Vorspannung in Durchlaß- 5 Leitung 49, die ebenfalls zu den Und-Schalturigen 21 richtung am Transistor Γ 4. Hierdurch wird der Strom- führt, eingestellt. Das Signal auf Leitung 49 wirkt als fluß durch den Widerstand 27 reduziert, so daß sich · .Übergangssignal am Eingang der Torschaltungen 21 die Vorspannung in Durchlaßrichtung am Transistor und veranlaßt diejenigen der Flipflops Bl bis B 6, Tl erhöht, bis der durch die Transistoren Tl und Γ 4 deren Torschaltung 21 ein Eins-Signal auf der Kondifließende Strom den stabilen Einstellzustand des Flip- io tionierungsleitung empfängt, vom Null-Zustand in flops FF erreicht. Nachdem der Umschaltimpuls be- den Eins-Zustand umzuschalten. Das Übergangsendet ist, führt daher der Transistor Tl einen größe- bzw. Einstellsignal wird von der Datenverarbeitungsren Strom als der Transistor Γ4, und der Flipflop : anlage 10 (F ί g. 1) der Leitung 49 zugeführt.
FE befindet sich im Ein-Zustand. Durch Anlegen In jeder der Stufen Bl bis BS verbindet eine Lei-

eines Umschaltimpulses an die Rückstelleitung 15 ,15 rung 54 die Ausgangsleitung 17 mit je einem Eingang wird der Flipflop FF vom Ein-Zustand zum Null- _j der Torschaltungen 19 und 20, und ebenso verbin-Zustand in analoger Weise zurückgeschaltet. 1 det eine Leitung 55 die Ausgangsleitung 18 mit je

Die Gleichstrom-Rückstelleitung 16 dient zur Rück- ; einem Eingang der Torschaltungen 22 und 23, so daß stellung des Flipflops FF durch ein negatives Gleich- ein aktives Signal auf den Leitungen 17 oder 18 die strom-Rückstellsignal. Die Leitung 16 ist an die Basis ao entsprechenden Eingänge der Torschaltungen 19 und des Transistors T4 angeschlossen, so daß, wenn der 20bzw. 22 und 23 konditionieren. Der Zweck dieser Transistor Γ4 »eingeschaltet« ist und der Flipflop . Schaltung wird nachfolgend erläutert.
FF seinen Einstellzustand einnimmt, ein negatives Das Register 11 kann beispielsweise dazu bestimmt

Signal auf der Leitung 16 die Basis des Transistors 4 werden, eine Zahl, die in dieses Register eingespeiin Sperrichtung vorspannt und dadurch den Tran- »5 chert wird, um den Zuwachs von 1 oder 8 zu inkresistor Γ 4 nichtleitend macht, wodurch sich der mentieren oder um eine Reduzierung von 1 zu dekre-Stromfluß durch den Transistor Tl erhöht. Wenn das mentieren. Abweichend von dert angegebenen Zu-Rückstellsignal auf Leitung 16 abidingt, nimmt der wachs- oder Reduktionswerten können beliebige an-Flipflop FF den stabilen Rückstellzustand ein, in wel-^; dere fest vorbestimmte Inkrementierungen oder Dechem der Transistor Π einen größeren Strom als der 30 krementierungen verwendet werden. Die vorerwähn-Transistor TA führt. ten Werte werden lediglich als Beispiel zur Erläute-

Vorausgehend wurde das Beispiel eines Flipflops rung der Arbeitsweise der Erfindung benutzt. Um beschrieben, der in der dargestellten, bevorzugten einen im Registern enthaltenen Wert um Eins zu Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. An inkrementieren, liefert die Datenverarbeitungsanlage Stelle des erläuterten Flipflops kann auch eine be- 35 10 ein Inkrement-um-Eins-Konditionierungssignal zur liebige andere Flipflop-Schaltung oder bistabile Leitung 51 und ein Inkrement-ausführen-Signal zur Schaltung benutzt werden, sofern sie zum Betrieb in Leitung 53. Die Leitungen 51 und 53 sind an die Tor-Verbindung mit den in Fig.2 dargestellten Ein- schaltungen 19 und 23 der Flipflop-Stufe Bl angegangs- und Ausgangsleitungen geeignet ist. schlossen. .Da außerdem, wie oben angeführt, die eine

Die Fig. 3A bis 3C zeigen den Aufbau des In- 40 oder die andere der Torschaltungen 19 und 23 stets krement-Dekrement-Registers 11 in Form eines Block- durch ein aktives Signal auf den Rückführleitungen Schaltbildes. Die Eintragung 5 bezeichnet diejenigen 54 oder 55 aktiviert ist, wird bei Anlegen der Signale Eingangsleitungen, auf denen das Obergangssignal an die Leitungen 51 und 53 der Flipflop B1 umgeauftritt. Diese Leitungen werden nachfolgend Einstell- schaltet. Die Rückführleitungen 54 und 55 bewirken leitungen genannt. Im Gegensatz hierzu sind die nicht 45 somit eine Steuerung der Eingangssignale, so daß jemit einem 5 bezeichneten Leitungen Konditionie- weils bei Auftreten derartiger Eingangssignale der rungsleitungen. Für den in F i g. 2 dargestellten Flip- Flipflop vom einen Zustand in den anderen geschalflop haben die aktiven Signale negatives Potential tet wird, unabhängig davon, welchen Zustand er vor

und auch die Übergangssignale sind negative Impuls-/ Auftreten der Signale einnimmt. :..

flanken. Es ist jedoch klar, daß statt dessen auch po- 5° Wenn der Flipflop FFl während einer Inkremensitive Impulse bzw. Impulsflanken in Verbindung mit tierung vom Ein-Zustand in den Null-Zustand umgeentspfechend abgewandelten Flipflops benutzt wer- schaltet wird, tritt eine Übertragsbedingung auf, den können. In den Fig. 3A bis 3C werden jedoch die darin besteht, daß ein Übertrag von der Stufe Bl in Analogie zu Fig. 2 die aktiven Signale durch ne- zu den StufenB2 und B3 gelangen kann und daß ein gative Impulse oder Impulsflanken verkörpert. Jede 55 Vorausschauübertrag in der Stufe B 4 und B 5 auftre-Stufe des Registers weist Torschaltungen 19 bis 24 - ten kann, der daraufhin unter geeigneten Bedinaunauf, die als ein Inkrement-Einstelltor, ein Dekrement- gen die Stufen B 6 bis B 8 durchlaufen kann. Zum Einstelltor, ein Adressen-Eingabetor, ein Dekrement- Zwecke der Übertragsausbreitung von Bl zu B 2 Rückstelltor und ein Inkrement-Rückstelltor wirken. undB3 ist die Leitung 54 von Bl durch eine Leitung

Die der Leitung 16 von F i g. 2 entsprechenden 60 54' verlängert, die an die Einstelleitungen der Tore 19 Gleichstrom-Rückstelleitungen der Flipflops Bl bis und 20 von B 2 angeschlossen ist. Hierdurch wirkt B 8 (F i g. 3 A bis 3 C) sind an eine Leitung 40 ange- das negative Signal, das beim Übergang des Flipschlossen, so daß ein von der Datenverarbeitungs- flops FFl in den Null-Zustand auf der Ausgangsanlage 10 zur Leitung 40 geliefertes Register-rückstel- leitung 17 auftritt, als Übergangssignal für die Umlen-Signal eine Umschaltung aller Flipflops Bl bis 65 schaltung von B 2. Ebenso ist die Leitung 54 von B 2 B 8 in ihren Null-Zustand bewirkt, wenn sie zu einem über eine Leitung 54' mit den Torschaltungen 19 und solchen Zeitpunkt nicht bereits diesen Zustand ein- 23 von B 3 verbunden, wodurch die Umschaltung von genommen haben. Die zu modifizierende Adresse FF2 in den Null-Zustand ein Übergangssignal am

Eingang der Und-Schaltungen 19 und 23 von 53 aus- 64) und die Ausgangsleitung 18 von Stufe 54 sind ah löst. Die Leitung 51 ist ebenfalls an die Torschaltun- eine Und-Schaltung 65 (F i g. 4) angeschlossen, deren gen 19 und 23 der Stufen B 2 und 53 angeschlossen, Ausgang über die Oder-Schaltung 62 mit der Leitung so daß ein Inkrement-um-Eins-Signal auf Leitung 51 63 verbunden ist, um ein Inkrement-Vorausschaudiese Torschaltung teilweise konditioniert. Zusam- 5 signal auf dieser Leitung zu erzeugen, wenn die Stufe men mit der Rückführungskonditionierung wird so BA im Eins-Zustand steht und ein Inkrement-umein Übertragssignal von einer niedrigstelligen Stufe Acht-Signal vorliegt. Wie vorausgehend bereits erläuzu der nächsthöheren Stufe übertragen. tert wurde, bewirkt das Inkrement-Vorausschausignal

Der Vorausschauübertrag zu Stufe B 4 wird durch die zusammen mit dem Imkrement-ausf ühren-SignaK auf Inkrement-Vorausschau-Steuerschaltung 12 (F i g. 1) io Leitung 53 eine Umschaltung der Stufe B 5 vom Einsausgeführt. Der Aufbau dieser Schaltung ist aus dem in den Null-Zustand, wobei ein Übertragssignal erBlockschaltbild von Fig. 4 ersichtlich. Die Aus- zeugt wird, das gegebenenfalls durch die StufenB6, gangsleitungen 18 der Stufen Bl bis 53 und die Lei- Bl und BS laufen kann.

tung 51 (Überleitung 57) sind an eine Und-Schaltung Eine Dekrementierung um Eins wird eingeleitet

56 angeschlossen.. Auf den Leitungen 18 treten je- 15 durch ein Dekrement-ausführen-Signal auf Leitung 66 weils dann Signale auf, wenn sich die Flipflops FFl und ein Dekrement-um-Eins-Signal auf Leitung 67 bis FF 3 in ihrem Eins-Zustand befinden und dadurch von der Datenverarbeitungsanlage 10. Die Leitungen anzeigen, daß ein Übertrag zu den nächsthöheren ' 66 und 67 sind an die Torschaltungen 20 und 22 der Wertstellen zu leiten ist. Der Ausgang der Und- · Stufe B1 angeschlossen,- so daß die Koinzidenz beider Schaltung 56 führt zu einer Oder-Schaltung 59, die 20'Signale eine Zustandsänderung des Flipflops FFl ein Inkrement-Torsignal auf einer Leitung 60 liefert. zur Folge hat. Bei einer Umschaltung vom Null-Dies geschieht jeweils dann, wenn ein Inkrement-um- Zustand zum Eins-Zustand tritt ein subtraktiver Über-Eins-Signal vorliegt und die Stufen Bl bis 53 Eins- ; trag bzw. eine Borgerbedingung auf. Eine solche Be-Ausgangssignale aufweisen. Die Leitung 60 ist mit dingung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Borger den Torschaltungen 19 und 23 von Stufe B4 verbun- 25 durch die Stufen BI bis BA laufen kann, daß ein den. An diese Torschaltungen ist außerdem die Lei- Vorausschauborger in der Stufe BS auftreten kann tung 53 angeschlossen, auf welcher das Inkrement- und daß ein Borger die Stufen B 6 bis B 8 durchlaufen ausführen-Signal erscheint, so daß das Signal von Lei- kann, wenn der Flipflop FF 5 vom Null- in den Einstung 60 und das Signal von Leitung 53 eine Umschal- Zustand geschaltet wird. Es sei daran erinnert, daß die tung der Stufe B 4 von dem einen Zustand in den an- 30 Umschaltung vom Null- in den Eins-Zustand ein negaderen Zustand bewirken. tives Ausgangssignal auf Leitung 55 erzeugt und daß

In der Steuerschaltung 12 sind die Ausgangsleitun- ein derartiges Signal als Übergangssignal am Eingang gen 18 der Stufe B 4 und der Ausgang der Und- verschiedener der Und-Schaltungen 19 bis 23 wirk-Schaltung 56 an eine Und-Schaltung 61 geführt, die sam werden kann. Zur Erzielung des Vorausschauausgangsseitig mit einer Oder-Schaltung 62 verbun- 35 borgers sind die Ausgangsleitungen 17 der Stufen B1 den ist, auf deren Ausgangsleitung 63 ein Inkrement- bis B 4 und die Leitung 67 an eine Und-Schaltung 68 Übertragsvorausschausignal jeweils dann erscheint, (F i g. 5) angeschlossen. Dies geschieht in der Dekrewenn die Stufen J51 bis J54 alle im Eins-Zustand ste- ment-Vorausschau-Steuerschaltung 13 (Fig. 1), für hen und das Inkrement-um-Eins-Signal auf Leitung die die Fig. 5 den detaillierten Aufbau angibt. Die 51 anwesend ist. Die Leitung 63 führt zu den Tor- 40 Und-Schaltung 68 liefert ein Dekrement-Vorausschaltungen 19 und 23 von Stufe B 5, die auch an die schausignal zur Leitung 69, wenn die Stufen B1 bis Leitung 53 angeschlossen sind. Die Kombination B 4 alle im Null-Zustand stehen und gleichzeitig ein eines Inkrement-Vorausschausignals auf Leitung 63 Dekrement-um-Eins-Signal von der Dateriverarbei- und eines Inkrement-ausführen-Signals auf Lei- tungsanlage 10 auf Leitung 67 erzeugt wird. Die Leitung 53 bewirkt daher eine Umschaltung des Flip- 45 tung 69 führt zu den Torschaltungen 20 und 22 der flops FF5. Über Leitungen 54' sind die Stufen B 5 Stufe BS. Ein Signal auf dieser Leitung bewirkt in bis Bl jeweils mit der nächsthöheren Stufe in der in Verbindung mit einem Dekrement-ausführen-Signal Verbindung mit den Stufen Bl bis 53 beschriebenen . auf Leitung 66 eine Umschaltung des Flipflops FF5. Weise verbunden, so daß eine Zustandsänderung in Die Steuersignale »Inkrement-um-Eins«, »Inkrementder Stufe 55 vom Eins-Zustand zum Null-Zustand 5° um-Acht« oder »Dekrement-um-Eins« werden jeweils ein Einstellsignal für den Flipflop FF6 erzeugt. So- für eine Zeit aufrechterhalten, die für einen Durchfern . der Flipflop FF 6 hierdurch in den Null- lauf der Überträge oder Borger durch die aufeinan-Zustand geschaltet wird, liefert er einen Umschaltim- derfolgenden Registerstufen ausreicht,
puls zur Stufe57 usw., so daß ein in die Stufe55 i_m folgenden Teil der Beschreibung wird ein spe-

einlaufender Vorausschauübertrag, durch die Stufen 55 zielles Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Be- B 6 und B1 läuft. . ; : zugnahme auf das Impulsdiagramm von F i g. 6 wei-

Zur Erhöhung der im' Register 11 stehenden Zahl ter erläutert. Zu diesem Impulsdiagramm ist vorausum den Wert 8 wird von der Datenverarbeitungsan- zuschicken, daß es lediglich den Operationsablauf der lage 10 ein Signalinkrement-um-Acht der Leitung 52 dargestellten Anordnung erläutern und nicht eine und ein Inkrement-ausführen^Signal der Leitung 53 ^6o exakte Darstellung der auf den verschiedenen Leizugeführt. Die Leitung 52 ist über eine Oder-Schal- tungen auftretenden Impulse angeben soll. In dem tung 59 mit der Leitung 60 verbunden, die zusam- zugrunde gelegten Operationsbeispiel wird zuerst das men mit der Leitung 53 zur Umschaltung des Flip- Register 11 rückgestellt. Hiernach wird die in Binärflops FF4 vom einen in den anderen Zustand dient. form vorliegende Adresse 00111110 in das Register Der Flipflop FF4 ist das binäre Äquivalent für eine ⁶5 eingeschrieben, die in aufeinanderfolgenden Schritten Inkrementierung um Acht. Wenn sich die Stufe 5 4 ein erstmals um Eins und ein zweitesmal um Eins inim Eins-Zustand befindet, gelangt ein Vorausschau- krementiert, um Eins dekrementiert und schließlich übertrag zur Stufe 55. Die Leitung 52 (über Leitung um Αςίη inkrementiert werden soll.

t r\n /ι ι η

9 10

Zur Zeit TO enthält das Register die Binärzahl zugleich die maximale Zeit, über die dem Eingang

OUlOOlOl. Dieser Wert wird durch ein Signal auf des Registers 11 zugeführte Konditionierungssignale

Leitung 40 zur Zeit Tl gelöscht, so daß nach Abklin- von der Datenverarbeitungsanlage 10 aufrechterhalten

gen dieses Signals zur Zeit T 2 alle Stufen des Re- müssen.

gistersll im Null-Zustand stehen. Zur Zeit 73 er- 5 Zur Zeit Γ 23 enthält das Registern somit die scheinen auf denjenigen der Leitungen 41 bis 48, die Zahl 00111111. Zu den Zeiten T24 und Γ25 werden zur Einstellung von Einsen dienen, Einstellsignale, ein Inkrement-um-Acht-Signal und ein Inkrement- und zur Zeit Γ4 erscheint auf Leitung 49 das Aresse- ausführen-Signal den Leitungen 52 und 53 zugeführt. einschreiben-Signal, welches bewirkt, daß die zu mo- Das Inkrement-um-Acht-Signal auf Leitung 52 erdifizierende Acht-Bit-Adresse in das Register 11 in io zeugt ein Inkrement-Torsignal und ein Inkrementder oben beschriebenen Weise eingespeichert wird. Vorausschausignal auf den Leitungen 60 und 63 in Der Abstand zwischen den Zeiten T 3 und Γ 4 ent- der beschriebenen Weise. Diese Signale lösen folspricht der Periode, in welcher das .RC-Netzwerk gende Umschaltvorgänge aus: Zur Zeit 726 schalten einer jeden der Torschaltungen 19 bis 23 in den Zu- die Flipflops FF 4 und FF5 vom Eins-Zustand in stand übergeht, daß der negative Übergangsimpuls 15 den Null-Zustand, zur Zeit Γ26 schaltet der Flipeine negative Impulsspitze zur Umschaltung des flop FF 6 vom Eins-Zustand in den Null-Zustand, zugeordneten Flipflops erzeugen kann. In jeder Bit- und zur Zeit 7 28 schaltet der Flipflop FF 7 vom stelle existiert eine gewisse Zeitverzögerung durch die Null-Zustand in den Eins-Zustand. Zur Zeit Γ 29 Schaltungspärameter, der das Interwall A T zwischen steht somit im Register 11 die Zahl OlOOOlll.
den Zeiten Γ5 und Γ4 zugeordnet ist, so daß nach 20 Es ist hieraus ersichtlich, daß die Übertragsverar-Auftreten des Einstellimpulses zur Zeit 74 die ver- beitung im Register 11 nach folgenden Prinzipien abschiedenen Flipflops erst etwa zur Zeit Γ5 ihren läuft: Während der Inkrementierung, wenn eine addineuen Schaltzustand einnehmen. Zur Zeit 76 befindet tive Übertragsbedingung in einem niedrigstelligen sich die Binärzahl 00111UO im Register 11. Zur Zeit Flipflop vorliegt, werden alle aufeinanderfolgenden Tl wird ein Inkrement-um-Eins-Signal an die Lei- as im Eins-Zustand befindlichen Flipflops höherer tung 51 angelegt, und zur Zeit T 8 bewirkt ein Inkre- Stellenordnung und der erste im Null-Zustand bement-ausführen-Signal auf der Leitung 53 eine Um- findliche Flipflop in der Reihe der höherstelligen schaltung des Flipflops FFl vom Null-Zustand in Flipflops in den entgegengesetzten Schaltzustand den Eins-Zustand. Dies geschieht zur Zeit 79. Zur umgeschaltet und die übrigen Flipflops in ihrem je-ZeitriO befindet sich somit die Binärzahl 0111111 30 weiligen Schaltzustand belassen. Während einer Deim Register 11. Bei 711 und 712 wird durch ein wei- krementierung, wenn eine subtraktive Übertragsteres Inkrement-um-Eins-Signal und ein weiteres In- bzw. Borgerbedingung vorliegt, werden die aufeinankrement-ausführen-Signal eine Umschaltung des Flip- derfolgend im Null-Zustand befindlichen Flipflops flops FF1 aus dem Eins-Zustand in den Null-Zustand der höheren Registerstellen und der erste im Einsbewirkt. Diese Umschaltung des Flipflops FFl er- 35 Zustand befindliche Flipflop umgeschaltet, und die zeugt ein Übertragssignal, welches FF2 in den Null- übrigen Flipflops behalten ihren Schaltzustand bei. Zustand schaltet, wodurch in der Folge ein weiteres Der Ausdruck »Übertrag« wird dabei sowohl für Übertragssignal auch FF 3 in den Null-Zustand schal- einen additiven Übertrag, der bei einer Inkrementietet. Die Umschaltung von FFl bis FF3 erfolgt zu rung auftritt, als auch für einen subtraktiven Überden Zeiten T13, Γ14 und T15. Mittels der Voraus- 4° trag verwendet, der bei einer Dekrementierung aufschauschaltung 12 werden die Flipflops FF4 und tritt, wenn ein Flipflop vom Null-Zustand in den FF 5 zur Zeit Γ13 umgeschaltet, und durch das bei Eins-Zustand umgeschaltet wird. Das Übertragssignal der Umschaltung von FF5 erzeugte Übertragssignal gelangt stets zu der benachbarten höherstelligen Rewird zur.Zeit Γ14 FF6 umgeschaltet. Dies bewirkt gisterstufe, um den eventuellen Durchlauf eines Überin der Folge auch eine Umschaltung von FF7 von 45 träges durch die übrigen Registerstellen auszulösen, dem Null-Zustand in den Eins-Zustand zur Zeit T15. Eine andere Art eines Übertragssignals liegt vor, wenn Da FF7 nicht vom Ein-Zustand in den Null-Zustand Inkrement-ausfuhren- und Dekrement-ausführengeschaltet wird, wird kein weiterer Übertrag erzeugt. Signale zu bestimmten höherstelligen Flipflops ge-Das Register 11 enthält somit zur Zeit Γ16 die Bi- leitet werden, um die Ausführung einer Vorausschaunürzahl 01000000. 5° Übertragsoperation zu bewirken. Eine derartige Ope-

Zu den Zeiten 717 und T18 werden ein Dekre- ration löst zur gleichen Zeit, wenn die Umschaltung ment-um-Eins-Signal und ein Drekrement-ausführen- der Flipflops niederigerer Stellenordnung erfolgt, Signal an die Leitungen 66 und 67 angelegt. Diese eine Umschaltung höherstelliger Flipflops aus, so-Signale bewirken, daß FFl zur Zeit Γ19 vom Null- fern eine Übertragsbedingung oder eine Bogerbedin-Zustand in den Eins-Zustand umschaltet. Hierbei 55 gung vorliegt. Eine derartige Übertrags- oder Borgerwird ein Borgersignal erzeugt, welches durch FF2 bedingung hängt davon ab, ob einer oder mehrere der und FF3 läuft und deren Umschaltung vom NuIl-Zu- Flipflops umzuschalten sind, damit die Bits der darstand zu den Zeiten T20 und T21 auslöst. Der De- gestellten Zahl während der Inkrementierung oder krementborger gelangt ferner zu FF4 und schaltet Dekrementierung in Übereinstimmung mit den bediesen zur Zeit Γ22 vom Null- in den Eins-Zustand. ^6o kannten Methoden der binären Addition und SubMittels der Vorausschauschaltung 13 wird der Flip- traktion behandelt werden.

flop FF5 zur Zeit Γ19 vom Null- in den Eins-Zu- Die Inkrement-um-Eins-, Inkrement-um-Acht- und

stand geschaltet. Hiernach wird auch FF6 zur Zeit Dekrement-um-Eins-Konditionierungssignale sind

T20 vom Null- in den Eins-Zustand und FF7 zur Steuersignale, die zwei Zwecken dienen. Der erste

ZeitT2l vom Eins- in den Null-Zustand umgeschal- ⁶5 Zweck eines jeden dieser Signale besteht darin, die

tet. Die Zeitdiflerenz zwischen T18 und 722 stellt Stufe öl oder B 4 so zu konditionieren, daß der nach-

die maximale Zeitdauer dar, die für einen Durchlauf folgende Empfang eines Inkrement-ausführen-

eines Übertragers oder Borgers benötigt wird. Dies ist oder Drekrement-ausführen-Signals eine Ausfüh-

rung der entsprechenden Operation durch Umschaltung von Bl oder B 4 einleiten kann. Der andere Zweck ist die Konditionierung der höherstelligen Flipflops während der Übertragsbedingungen, so daß diese ihren Schaltzustand bei Empfang von Übertrags-Signalen ändern können. Eine Art der Übertragssignale ist das Übergangssignal, das von einem Flipflop bei der Umschaltung vom Eins-Zustand in den Null-Zustand während einer Inkrementierung erzeugt wird.

Die vorausgehende Beschreibung bezieht sich Iediglich auf ein Beispiel einer Operation des Ausführungsbeispiels, das ausgewählt wurde, um die verschiedenen Umschaltvorgänge und deren zeitlichen Ablauf bei der Übertragsverarbeitung zu erläutern. Deshalb wurde im dargestellten Beispiel eine einzelne Zahl bzw. Adresse mehrmals hintereinander modifiziert, obwohl es in der Praxis wohl häufiger vorkommen wird, daß eine Zahl nur einmal oder höchstens zweimal modifiziert werden muß.

Das dargestellte Register 11 enthält lediglich beispielsweise acht Stellen. Die Prinzipien der Bildung eines Vorausschauübertrages oder eines Vorausschauborgers zum Zwecke der Geschwindigkeitserhöhung durch Verkürzung der Zeit für die Übertragsausbreitung lassen sich jedoch mit erhöhtem Vorteil bei Registern anwenden, die eine wesentlich höhere Anzahl Bitstellen aufweisen. Es kann außerdem erwünscht sein, daß lediglich Inkrementierungen durchzuführen sind. In diesem Falle sind lediglich die zur Dekrementierung verwendeten Schaltungsteile zu entfernen. Ebenso ist es für das Wesen der Erfindung unerheblich, ob an Stelle der dargestellten Inkrementierung um den konstanten Wert Acht andere Inkrementierungskonstanten verwendet werden oder ob eine Dekrementierung um einen Wert ausgeführt werden soll, der größer als Eins ist.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Rechenanordnung zur Inkrementierung bzw. Dekrementierung einer Zahl um Zweierpotenzwerte mit einem Register, dessen bistabile Stufen nach Art eines Zählers zur Weiterleitung binärer Überträge bzw. Borger miteinander verbunden sind und denen über Tore Inkrementier- bzw. .. Dekrementiersignale zugeführt werden, dadurch . gekennzeichnet, daß jeder Stufe parallel angeordnete Einstell- und Rückstelltore (19, 20 und 22, 23) vorgeschaltet sind, daß die binären NuIl- und Eins-Ausgänge einer jeden Stufe als Konditionierungseingänge an die Einstell- und Rückstelltore der gleichen Stufe rückgeführt sind und außerdem zur Übertragsweiterleitung mit den Einstell- bzw. Rückstelltoren der nächsthöheren Stufe verbunden sind, daß die Einstell- und Rückstelltore einer jeden Stufe an eine Inkrementier-Steuerleitung (51) und an eine Dekrementier-Steuerleitung (67) angeschlossen sind, über die die Tore während einer Inkremeritierungsoperation für eine Umschaltung und Übertragsweiterleitung bzw. während einer Dekrementierungsoperation für eine Umschaltung und Borgerweiterleitung geöffnet werden, und daß die Einstell- und Rückstelltore der dem Inkrementwert bzw. Dekrementwert zugeordneten Stufen mit einer Inkrementierleitung (53) und einer Dekrementierleitung (66) verbunden sind, über die eine Inkrementier- bzw. Dekrementieroperation auslösende Umschaltsignale zu den betreffenden Stufen geleitet werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inkrementier-Steuerleitung (51) bzw. die Dekrementier-Steuerleitung (67) mit den Einstell- und Rückstelltoren (19, 20 und 22, 23) von einem Teil der Stufen direkt und mit den Einstell- und Rückstelltoren von einem weiteren Teil der Stufen über eine Übertragsvorausschauschaltung (21) bzw. eine Borgervorausschauschaltung (13) verbunden sind, über die die Einstell- und Rückstelltore der letzteren Stufe ein Inkre-' mentkonditioniersignal nur in Abhängigkeit vom binären Eins-Zustand mehrerer im Stellenwert vorausgehender Stufen bzw. ein Dekrementkonditioniersignal nur in Abhängigkeit vom binären Null-Zustand mehrerer im Stellenwert vorausgehender Stufen zuführt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen des Registers in Gruppen unterteilt sind, von denen jede eine Übertrags-Vorausschauschaltung (12) bzw. eine Borger-Vorausschauschaltung (13) aufweist, die ein Inkrementkonditioniersignal bzw. ein Dekrementkonditioniersignal nur in Abhängigkeit vom binären Eins- bzw. Null-Zustand aller Stufen der betreffenden Gruppe der in Zählrichtung folgenden Gruppe zuführt. ·

4. Anordnung nach Anspruch 3 zur wahlweisen Ausführung von Inkrementier- oder Dekrementieroperationen, dadurch gekennzeichnet, daß mit jeder der Gruppen, sowohl eine Übertrags- als auch eine Borger-Vorausschauschaltung (12 und 13) verbunden ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe zwei Einstelltore (19, 20) und zwei Rückstelltore (22, 23) aufweist, von denen jeweils eine mit der Inkrementier-Steuerleitung (51) und das andere mit der Dekrementier-Steuerleitung (67) verbunden ist, und daß der Null-Ausgang der Stufe zur Konditionierung der Einstelltore und ihr Eins-Ausgang zur Konditionierung der Rückstelltore dient.

6. Anordnung nac! einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Inkrement- bzw. Dekrementoperationen wahlweise mit unterschiedlichen Inkrement- bzw. Dekrementwerten ausführbar sind, indem mit der dem betreffenden Wert zugeordneten Stufe und allen höherwertigen Stufen eine separate Inkrementier-Steuerleitung bzw. Dekrementier-Steuerleitung verbunden ist, über die den jeweiligen Inkrementwert bzw. Dekrementwert zugeordnete Konditioniersignale zugeführt werden.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die separaten Inkrementier- bzw. Dekrementierleitungen über eine Oder-Schaltung (59) an Stelle des Ausgangssignals einer Übertrags- bzw. Borger-Vorausschauschaltung (12 bzw. 13) zugeführt werden, die an die dem Inkrement- bzw. Drekrementwert zugeordnete Stufe angeschlossen ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der zu inkrementierenden bzw. dekrementierenden Werte jede Stufe ein zusätzliches Einstelltor (21) aufweist, das durch ein Werteingabe-Steuersignal von einer angeschlossenen Verarbeitungseinheit (10) konditionierbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen