DE2406171A1

DE2406171A1 - Synchron-mehrzweck-zaehler

Info

Publication number: DE2406171A1
Application number: DE19742406171
Authority: DE
Inventors: Tsugie Maejima
Original assignee: Takeda Riken Industries Co Ltd
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1973-02-09
Filing date: 1974-02-08
Publication date: 1974-08-15
Also published as: JPS5222505B2; GB1458303A; JPS49106277A; US3906195A; DE2406171C3; DE2406171B2

Description

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Takeda Riken Kogyo Eabushikikaisha Tokyo / Japan

Synchron-Mehrzweck-Zähler

Die Erfindung "betrifft einen Synchron-Mehrzweck-Zähler mit mehreren Flipflops von denen jedes einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang, einen Ausgang und einen Takteingang aufweist und eine Zählstufe bildet, ferner das Flipflop so ausgebildet ist, daJ3 sich der logische Wert des am Ausgang gelieferten Ausgangssignals jedesmal "beim Anlegen eines Taktsignals umkehrt, wenn das Eingangssignal sowohl für den ersten als auch für den zweiten Eingang den gleichen logischen Wert aufweist, außerdem das Flipflop in einen Zustand gesetzt wird, der durch seine Eingangssignale repräsentiert wird, wenn die Eingangssignale zueinander verschiedene logische Werte aufweisen und schließlich den Flipflops Verknüpfungsglieder zugeordnet sind, die die erforderlichen logischen "Verknüpfungen herstellen.

Ein bekannter Umkehrzähler dieser Art,der Taktimpulse zählt und in den zu Beginn ein gewünschter Wert eingegeben werden kann erlaubt keine weiteren Operationen als die Zähloperation

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also nicht die Operation eines Schieberegisters oder der Bildung eines komplementären Wertes. Informationsverarbeitende Systeme benötigen entsprechend verschiedener digitaler Schemen Umkehrzähler und Schieberegister und es wird auch oft das Komplement der Daten gefordert. Zur Anpassung an diese Funktionen ist es üblich, Teile vorzusehen, die die speziellen Funktionen getrennt ausführen oder dem Zähler ein Pufferregister zuzuordnen, um die Funktion eines Schieberegisters oder die Funktion komplementäre Daten zu erhalten zu realisieren, wodurch jedoch ein komplizierter und teuerer Aufbau entsteht. Falls ein Pufferregister vorgesehen wird um beim Zähler neben der Zählfunktion noch'eine weitere Funktion zu ermöglichen, entsteht zusätzlich zu dem komplizierten Aufbau der Nachteil, daß die Gesamtarbeitsfrequenz reduziert ist.

Wird der bekannte Umkehrzähler auf eine vorgegebene Information eingestellt, dann wird die Information dem Setzeingang des entsprechenden Flipflops unabhängig von dem Taktsignal zugeführt, so daß die Gefahr einer "Schrägstellung¹¹ besteht d.h. das Zählerausgangssignal kann beim Ändern von der Zähloperation zur Datenvoreinstellung oder umgekehrt hinsichtlich der Taktperiode außer Phase geraten. In einem solchen Fall ist es schwierig mit den peripheren Schaltungen eine Nachrichtenverbindung auf der Basis von Gleichzeitigkeit vorzusehen.

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Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Synchron-Mehrzweck-Zähler zu schaffen, mit dem zusätzlich zur Zähloperation entweder die Operation eines Schieberegisters oder einer Komplemenfbildung oder auch beides durchführbar ist. Diese zusätzlichen Funktionen sollen bei einem voreinstellbaren Umkehrzähler verwirklicht werden können. Es soll ein Synchron-Mehrzweck-Zähler geschaffen werden, durch den sich ein digitales Nachrichten verarbeitendes System vereinfachen läßt. Beim Wechsel zwischen der Zähloperation und anderen Operationen oder umgekehrt soll die Synchronesation mit der Periode des Zähltaktes erhalten bleiben. Es soll ein Datenaustausch mit peripheren Schaltungen auf der Basis der Gleichzeitigkeit möglich sein. Schliesslich sollen die zusätzlichen Operationen ohne die Notwendigkeit eines zusätzlichen Pufferregisters ausgeführt werden können, so dass die hierdurch bedingte Begrenzung der Arbeitsgeschwindigkeit entfällt und eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht wird.

Die Aufgabe ist bei einem Synchron-Mehrzweck-Zähler der einleitend genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Massnahmen gelöst.

Bei der erfindungsgemässen Lösung enthält jede Zählstufe, z.B. ein JX-Elipflop, dessen erster Eingang J mit einer

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Vielzahl von Operationsverknüpfungsgliedern verbunden ist. Jede Zählstufe weist auch einen zweiten Eingang K auf, dem über ein Schaltgatter das gleiche Eingangssignal zugeführt werden kann wie das an den ersten Eingang gelieferte. Das vom Ausgang des jeweiligen Flipflops gelieferte Ausgangssignal kann dem ersten Eingang der näda. sten Stufe über ein der letzteren zugeordnetes Verknüpfungsglied zugeführt werden. Dem zweiten Eingang der zweiten und der folgenden Stufen kann über ein HilfsVerbindungsglied das Ausgangssignal der vorhergehenden Stufe zugeführt werden. Während der Zähloperation ist das Hilfsverknüpfungsglied geöffnet, um dem ersten und dem zweiten Eingang das gleiche Eingangssignal zuzuführen. Bei anderen Operationen als der Zähloperation ist das Hilfsverknüpfungsglied geschlossen, das Schaltgatter hingegen geöffnet, so dass der erste und der zweite Eingang der jeweiligen Stufe Eingangssignale verschiedener Polaritäten erhalten. Die Flipflops der einzelnen Stufen weisen auch jeweils einen Takteingang auf, an den ein Taktsignal angelegt wird. Die Zähloperation wird ermöglicht, wenn ein bestimmtes Operationsverknüpfungsglied geöffnet wird und für andere Operationen als der Zähloperation wird ein entsprechendes Operationsverknüpfungsglied geöffnet, um die Operation eines Schieberegisters oder einer Datenangabe durch dem Takteingang zugeführte Taktsignale zu ermöglichen. Diejenigen der mit dem ersten Eingang verbundenen Operationsverknüpfungsglieder, die während einer von der Zähloperation abweichenden Operation

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verwendet werden, werden mit den der beabsichtigten Operation entsprechenden Daten beliefert. Jede Operation wird in den Zeitabschnitten des dem Takteingang zugeführten laktsignals ausgeführt, so dass ein Schwingen, ein Setzen sämtlicher Stufen auf identische Daten oder der genannte Effekt der "Schrägstellung" vermieden werden.

Die Erfindung wird duch Ausführungsbeispiele anhand von 4 Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines bekannten voreinstellbaren Umkehrζählers

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Synchron-Mehrzweck-Zählers gemäss dieser Erfindung

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Zahlers nach Fig. 2 und

Fig. 4- ein Blockdiagramm einer Modifikation des in Fig. 2. dargestellten erfindungsgemässen Zählers.

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Fig. 1 stellt einen "bekannten Umkehr zähl er mit einsr bis

dar /
vier Zählstufen, von denen jede ein JK-Flipflop FE¹.,

bzw. FF^ enthält. Jedes dieser Flipflops erzeugt an seffen Ausgängen Q und Q komplementäre Ausgangssignale, die über entsprechende Gatter bzw. Glieder 1 und 2 und über eine ODER-Schaltung 3 den Eingängen J und K der nächsten Stufe zugeführt werden. Die Eingänge J und K des Flipflops FF^ der ersten Stufe sind mit einem Anschluß 4 verbunden, der diesen Eingängen stets eine Spannung der logischen "1" zuführt. Vird über einen Anschluß 5 clem einer jeden Stufe zugeordneten Glied 1 ein zusätzliches Signal zugeführt, dann wird das betreffende Glied 1 geöffnet und der Zähler kann eine Addition bzw. eine Aufwärtszählung ausführen, während beim Anlegen eines Subtraktionssignals über einen Anschluß an das Glied 2 der Zähler eine Subtraktion bzw. eine Abwärtszählung durchführen kann. Jedesmal wenn dem Takteingang C des betreffenden Flipflops über einen Anschluß 7 ein Taktsignal zugeführt wird, wird abhängig davon ob der Zähler in die Lage versetzt worden ist eine Addition oder eine Subtraktion durchzuführen eine Eins zu der Zahl addiert bzw. von der Zahl subtrahiert, die durch· den Inhalt der Flipflops YS_Λ bis FF^, dargestellt wird.

IM die Eingabe eines gewünschten Anfangswertes in den Zähler zu ermöglichen, sind jeder Stufe NAND-Glieder 8 und 9 zugeordnet und den entsprechenden Gliedern 8 der Flipflops FF^ bis FF^ werden über Dateneingänge t^ bis t^ Daten zugeführt,

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während an einen Anschluß 10 ein Taktsignal für die Voreinstellung angelegt wird. Dieses Taktsignal wird ebenfalls jedem der Glieder 9 zugeführt. Das Ausgangssignal des Glieds 8 wird dem Setzeingang S des Flipflops der betreffenden Stufe zugeführt und ferner dem zweiten Eingang des Glieds 9· Das Ausgangssignal des Glieds 9 wird dem Rücksetzeingang E des Flipflops der betreffenden Stufe zugeführt. Auf diese Weise werden während des Anliegens des Taktsignals für die Voreinstellung am Anschluß 10 die den Anschlüssen t. bis t^ zugeführten Daten in die Flipflops FF. bis FF^ eingegeben.

Es ist ersichtlich, daß bei dem bekannten voreinstellbaren Umkehrzähler die Eingabe eines Anfangswertes durch Einspeisen von Daten in den Setzeingang des Flipflops erfolgt, während der Zählvorgang durch Einspeisen eines Taktsignals in den Takteingang des Flipflops bewirkt wird, so daß der Zeitabstand zwischen den Ausgangssignalen zu Beginn eines auf die Eingabe eines Anfangswertes folgenden ZählVorgangs unbestimmt ist. Mit anderen Worten ist der Zähler gegenüber dem Auftreten eines "Schräglaufes" anfällig. Zur Vermeidung dieses Mangels ist es erforderlich, daß der dem Anschluß 7 zugeführte Zähltaktimpuls und der dem Anschluß 10 zugeführte Taktimpuls für die Voreinstellung um einen vorgegebenen Betrag phasenverschoben sind oder in einer solchen Beze\Lhung zueinander stehen, daß die Rückflanke des Zähltaktimpulses mit der Vorderflanke des Taktimpulses für die Voreinstellung übereinstimmt, wodurch ein Zweiphasentakt und damit eine komplizierte Anordnung notwendig wer-

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Bei einem üblichen digitalen DatenverarbeitTingssystem ist es oftmals erforderlich die Möglichkeit vorzusehen, Daten zu .verschieben oder komplementäre Daten zu erhalten. Selbstverständlich wäre es angenehm, wenn derartige Operationen mit dem beschriebenen Zähler durchgeführt werden könnten. Betrachtet man den genannten Zähler im Hinblick auf derartige Operationen, dann ist festzustellen, daß ein Schieberegister die Daten nacheinander jeweils um eine Bit-Stellung verschieben sollte, so daß der Inhalt der betreffenden Flipflops Fi¹,. bis Fi¹^j, jeweils den Voreinstellgliedern 8, 9 der nächstfolgenden Stufe zugeführt werden müßte. Da jedoch die Voreinstellung während des Anliegens des Taktimpulses für die Voreinstellung am Anschluß 10 erfolgt, hat die Eingabe der in der ersten Stufe FF_x. vorhandenen Information in die nächste Stufe FF₂ wegen des Vorhandenseins des Taktimpulses für die Voreinstellung eine Eingabe der nun in FFp eingetragenen Information in die nächstfolgende Stufe FF, zur Folge und diese Eingabe bzw. diese Übertragung wiederhalt sich bis die letzte Stufe erreicht ist. Die Folge ist, daß alle Flipflops auf den Inhalt der ersten Stufe FF,. eingestellt werden, so daß ein Umkehrzähler nicht als Schieberegister verwendet werden kann.

Sind komplementäre Daten erwünscht, dann macht dies erforderlich, daß die am Q-Ausgang der jeweiligen Stufe ausgegebene

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Information dem Voreinstellungs-Eingangsanschluß t der betreffenden Stufe zugeführt wird. Gleichzeitig wird die vom Q-Ausgang ausgegebene Information auf ihre komplementäre Information bzw. auf die von dem Q-Ausgang ausgegebene Information eingestellt und dies wiederum hat eine Umkehrung der von dem ^-Ausgang gelieferten Information zur Folge, die wieder dem Glied 8 der betreffenden Stufe zugeführt wird. Die Folge ist eine wiederholte Umkehr der von dem Q-Ausgang ausgegebenen Information in ihren ursprünglichen Zustand. Diese kehrt erneut die aus dem "Q-Ausgang ausgegebene Information um, die inverse Information wird dem Glied 8 zugeführt.und so wiederholt sich die Umkehr während der Dauer des Voreinstellungsimpulses und die Folge ist eine Schwingung. Es ist unmöglich eine komplementäre Information zu erhalten.

Es wird nun anhand der Fig. 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Synchron-Mehrzweck-Zählers beschrieben.

Mit FF₁ bis FF^ sind JK-Flipflops bezeichnet, die Zählstufen darstellen. Ihr erster Eingang J ist mit einer Vielzahl von Operationsgliedern verbunden. Bei dem vorliegenden Beispiel sind jeder Zählstufe fünf NAND-Glieder G,- bis G,- zugeordnet, deren Ausgänge als ein verdrahtetes ODER geschaltet sind. Die Verbindung ist über eine Negationsschaltung 15 an den ersten Eingang J des jeweiligen Flipflops FF angeschlossen. Außerdem ist jeder Zählstufe ein weiteres NAND-Glied Gs zugeordnet, das ein Schaltgatter bildet und dem das an den

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ersten Eingang J gelieferte Eingangssignal zugeführt wird. Der Ausgang des Schaltgatters ist mit dem zweiten Eingang E des betreffenden Flipflops FF verbunden. Der dargestellte Zähler ist so ausgebildet,, daß er sowohl Additions- als auch Subtraktionsoperationen durchführen kann. Zu diesem Zweck sind der erste und der zweite Ausgang Q und Q des Flipflops der jeweiligen Stufe mit einem Eingang eines Additions-Qperationsgliedes G. bzw. eines Subtraktions-Operationsgliedes Gp sämtlicher folgender Stufen verbunden.

Den Flipflops der zweiten und der folgenden Stufen sind außerdem Hilfsglieder Ga zuge'ordnet, welche mit den Ausgängen der Qperationsglieder G,. bzw. Gp in Verbindung stehen. Der Ausgang des Hilfsgliedes Ga steht mittels einer verdrahteten ODER-Verbindung mit dem zweiten Eingang K derselben Stufe in Verbindung. Die Flipflöps FF. bis FF^ weisen einen Takteingang auf, dem über eine UND-Schaltung 16 durch einen Anschluß 7 ein Taktsignal zugeführt wird. Ein Signal zum Ermöglichen einer Additionsoperation bzw. einer Aufwärtszählung wird dem der jeweiligen Stufe zugeordneten Additions-Operationsglied G^. über einen Anschluß 17 zugeführt, während ein Signal zum Ermöglichen einer Subtraktionsoperation bzw. einer Abwärtszählung dem Subtraktions-Operationsglied G^ der jeweiligen Stufe über einen Anschluß 18 zugeleitet wird. Für die Eingabe eines Anfangswertes in den Zähler ist der Eingang des jeweiligen Voreinstell-Operationsgliedes G^ so geschaltet, daß er eine Information während der Zeit aufnehmen kann während

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seinem zweiten Eingang über einen Anschluß 10 ein Datenvoreinstellsignal zugeführt wird. Beim Betrieb des Zählers als Schieberegister ist der eine Eingang des Schieberegister-Operationsgliedes G^, der geweiligen Stufe so geschaltet, daß er das Ausgangssignal des Ausgangs Q der unmittelbar davorliegenden Zählstufe empfängt, während sein anderer Eingang über einen Anschluß 19 mit einem Verschiebesignal beliefert wird. Es soll bemerkt werden, daß dem Glied G^, der ersten Stufe das aus dem Ausgang Q der letzten Stufe ausgegebene Signal zugeführt wird.

Um ein komplementäres Signal zu erhalten ist jede Stufe mit einem Komplementär-Operationsglied G,- versehen, von dem ein Eingang so geschaltet ist, daß er das Ausgangssignal des Ausgangs "§ der Stufe empfängt, der das Glied zugeordnet ist,

Steuer

während der zweite Eingang mit einem KomplementäiTsignal aus einem Eingang 20 beliefert wird.

Wenn der Zähler für einen Zählvorgang bestimmt ist, werden die entsprechenden Zähl signale von den Anschlüssen 17 und über eine ODER-Schaltung 21 und eine Negationsschaltung 22 dem einen Eingang des Gliedes Gs der jeweiligen Stufe als Torsignal zugeführt, wo durch das Schaltgatter Gs geschlossen wird. Gleichzeitig wird das von der ODER-Schaltung 21 gelieferte Ausgangssignal einem Eingang des Gliedes Ga zugeführt, so daß während des ZählVorgangs das iülfsglied Ga ge-

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öffnet wird. Es soll "bemerkt werden, daß dem ersten und dem zweiten Eingang J und E der jeweiligen Stufe Signale des gleichen Zeichens zugeführt werden. Um während der betreffenden Operationen dem Takteingang C ein Taktsignal zu liefern, werden die Signale von den Anschlüssen 10 und 17 "bis 20 über eine ODER-Schaltung 23 der UND-Schaltung 16 zugeführt. In Fällen, in denen die entsprechenden NAND-Glieder G-,- bis Gv, Gs und G-a nach Art eines offenen Kollektors ausgebildet sind, wird diesen Gliedern die Betriebsspannung Ycc über entsprechende Widerstände von einem Anschluß 24 für die Spannungsquelle zugeführt.

Wird der erfxndungsgemäße Zähler aufwärtszählend betrieben, dann kann wie in Fig. 3A dargestellt dem Anschluß 17 ein Additionssignal "Aufwärts" zugeführt werden. Hierdurch wird das Glied 16 gesteuert, wodurch dem Takteingang C jedes Flipflops FF das in Fig. 3B dargestellte Taktsignal zugeführt wird. Es werden außerdem die Glieder G,. und Ga gesteuert und es wird dem ersten Eingang J der ersten Stufe das Signal "aufwärts" für den Addiervorgang über das Glied G_x, und die Schaltung zugeführt. Dieses Signal bleibt angelegt als eine logische "1". Das Signal "aufwärts" wird außerdem über die ODER-Schaltung 21, die Negationsschaltung 22 und das Glied Gs dem zweiten Eingang E als "1" zugeführt. Als Folge hiervon kehrt sich, wie in Fig. 3C dargestellt, der Zustand am Ausgang Q des Flipflops FF,. der ersten Stufe jedesmal um, wenn ein Taktsignal angelegt wird und zwar an der Rückflanke dieses Taktsignals. Das Signal

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des Ausgangs Q wird den der zweiten und sämtlichen folgenden Stufen zugeordneten Gliedern G^, zugeführt und die Ausgangssignaie dieser Glieder den Eingängen J und K der zugeordneten Stufe über die iFegationsschaltung 15 bzw. das Hilfsglied Ga. In ähnlicher Weise werden die Ausgangssignale von jeder Stufe den Eingängen J und K der Flipflops der folgenden Stufen zugeführt. Die hieraus resultierende Arbeitsweise ist der der Aufwärts zählung bei dem Zähler nach S¹Ig. 1 ähnlich. Das von dem ersten Ausgang Q des Flipflops FFp der zweiten Stufe gelieferte Signal ist in Fig. 3D dargestellt, das von den Gliedern G_x. und Ga der dritten Stufe gelieferte Ausgangssignal in Fig. 3E und das vom Ausgang Q der dritten Stufe gelieferte Ausgangssignal in Fig. 3^i

Wird der Zähler abwärts zählend betrieben, d.h. subtrahierend, dann wird dem Anschluß 16 ein Signal für eine Subtraktionsoperation zugeführt. In diesem Fall werden die Glieder G^, Ga und 16 gesteuert und die vom zweiten Ausgang Q der jeweiligen Stufe gelieferten Ausgangssignale den ersten und zweiten Eingängen J und K sämtlicher folgender Zählstufen zugeführt. Die Folge ist eine ähnliche Verbindung, wie sie bei Fig. 1 für ■ den Subtraktionsvorgang des Zählers erhalten wird. Der Zähler zählt jedesmal beim Anlegen eines Taktsignals abwärts.

Zum Voreinstellen des Zählers bzw. zum Eingeben eines gewünschten Anfangswertes in den Zähler werden den Gattereingängen t. bis t^ der betreffenden Stufen logische Werte zugeführt, die

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den betreffenden Bits des Anfangswertes entsprechen und es wird an den Anschluß 10 ein Voreinstellsxgnal angelegt. Das' Voreinstellsxgnal hat eine mit einer Taktperiode vergleichbare Dauer während der die den Anschlüssen t^. bis t^, zugeführten Daten über das entsprechende Glied (K und die Negationsschaltung 15 an den ersten Eingang J des Flipflops ΈΈ der entsprechenden Stufe weitergegeben werden, während die komplementären Daten über das Glied Gs dem zweiten Eingang K zugeführt werden. Als Folge hiervon wird das jeweilige Flipflop an der Eückflanke des Taktsignals während des Intervalls des Voreinstell-Signals in die der an die Eingänge J und E angelegten Information entsprechende Lage gesetzt und es wird die in den entsprechenden Flipflops voreingestellte Information an dessen Ausgängen Q und Q erhalten. Es soll bemerkt werden, daß während der Operationen mit Ausnahme der Zähloperation der Ausgang der ODER-Schaltung 21 den Wert "0" einnimmt, so daß das Hilfsglied Ga geschlossen ist, während der Ausgang der Negationsschaltung 22 den Wert "1" einnimmt um das Schaltgatter Gs zu steuern. Der Eingang K jeder Stufe wird mit einem Eingangssignal beliefert, das komplementär zu dem Eingangssignal ist, das dem Eingang J zugeführt wird.

Wird der Zähler als Schieberegister betrieben, dann wird dem Anschluß 19 ein Schieberegister-Steuersignal zugeführt um das der jeweiligen Stufe zugeordnete Schieberegister-Operationsglied G₂, zu steuern. Der Ausgang Q der jeweiligen Stufe ist über das der nächsten Stufe zugeordnete Glied G₁. mit dieser

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verbunden und die im Zähler enthaltene Information wird bei jedem in den Anschluß 7 eingespeisten Taktsignal um eine Bit-Stellung zur nächsthöheren Stufe verschoben.. Es ist verständlich, daß durch die Verbindung des Ausgangs Q der jeweiligen Stufe mit einem Eingang des der unmittelbar vorhergehenden Stufe zugeordneten Gliedes G^, bei jedem Taktsignal eine Verschiebung zur nächstniedrigeren Stufe stattfinden kann. Bei diesen Verschiebevorgangen findet die Verschiebung der Daten augenblicklich an der Bückflanke des Taktsignals statt, wodurch ausgeschlossen wird, daß sämtliche Stufen eine Lage einnehmen, die dem gleichen Informationsinhalt wie der ersten bzw. der letzten Stufe entspricht.

Ist es erwünscht komplementäre Daten zu erhalten, dann wird

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dem Anschluß ein Signal von der Dauer einer Taktperiode zugeführt. Daraufhin wird das von dem zweiten Ausgang "§ der jeweiligen Stufe gelieferte Ausgangssignal über das dieser Stufe zugeordnete Glied G,- dem ersten Eingang J der gleichen Stufe zugeführt und die Zählstufe an der Rückflanke des Taktsignals auf die neue Information eingestellt. Auf diese Weise erhält der Zähler eine neue Information, die komplementär zu der Information ist, welche vor dem Anlegen des Taktsignals vorhanden war. Ein Wechsel des Zustandes der jeweiligen Stufe tritt nur an der Bückflanke des Taktsignals auf, so daß eine durch die Rückführung der neuen Information zum Eingang verursachte Schwingung nicht auftreten kann.

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Aus dem Vorhergehenden ist verständlich, daß der erfindungsgemäße Zähler für mehrere Funktionen einschließlich einer Aufwärtszählung, einer Abwärtszählung, einer Voreinstellung eines Anfangswertes, einer Schieberegister-Operation und einer Operation zur Bildung des Eomplementarwertes verwendet werden kann. Der Zähler arbeitet bei jedem der Zählvorgänge oder auch bei den anderen Operationen beim gleichen Taktsignal, so daß keine Schrägstellung der Daten auftreten kann, wenn von einer Zähloperation zu anderen Operationen oder umgekehrt gewechselt wird. Es ist eine Lieferung der Daten im gleichen Zeitintervall gewährleistet und dies erleichtert den Nachrichtenaustausch mit peripheren Schaltungen auf der Grundlage einer Gleichzeitigkeit. Da kein Pufferspeicher erforderlich ist um andere Operationen als die Zähloperation ausführen zu können, wird eine Verringerung der Arbeitsgeschwindigkeit verhindert.

Die Anzahl der Operationsglieder G>. bis G₁- kann auf zwei reduziert werden, wenn der Zähler nur entweder eine Aufwärtszählung oder eine Abwartszählung in Kombination mit irgendeiner anderen Operation ausführen können soll. Die verdrahtete ODER-Verbindung der Ausgänge der Operationsglieder vereinfacht die Anordnung.

Andererseits kann die Anzahl der Operationsglieder auf mehr als fünf erhöht werden. Wenn die Glieder G^. bis G₁-, die zur Auswahl einer bestimmten Operation dienen, hinsichtlich ihrer

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Ausgänge über eine emittergekoppelte Logikschaltung eine ODER-Anordnung aufweisen, kann die Arbeitsgeschwindigkeit gegenüber einer durch die TTL-Anordnung erreichbaren vergrößert werden. Die verdrahtete ODER-Verbindung der Glieder Qy, bis G₁- kann durch die in 3?ig. 4 dargestellte HOR-Schaltung ersetzt werden, wodurch der Inverter 15 entfällt, !"ig. 4 entspricht abgesehen von der Verwendung einer NOE-Schaltung einem !Teil der Schaltung nach S¹Ig. 2. Entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Ifig. 2 versehen und werden nicht mehr beschrieben. Während gemäß obiger Beschreibung <jede Zählstufe ein JK-]flipflop enthält, kann statt dessen auch irgendein Flipflop mit einem ersten und einem zweiten Eingang, wenigstens einem Ausgang und einem Takteingang vorgesehen werden, bei dem der Ausgang jedesmal dann beim Anlegen eines Taktsignals an den Takteingang seinen Zustand umkehrt, wenn sowohl am ersten, wie auch am zweiten Eingang Signale desselben logischen Wertes anliegen und bei dem ferner das Flipflop in einen durch die Signale an seinen Eingängen repräsentierten Zustand beim Zuführen eines Taktsignales gesetzt wird , wenn der erste oder zweite Eingang Signale von zueinander verschiedenen logischen Werten empfangen. Das Schaltgatter Gs und das Hilfsgatter Ga werden so verwendet, daß während des ZählVorgangs sowohl dem ersten als auch dem zweiten Eingang ein Signal desselben logischen Wertes zugeführt wird, wogegen während anderer Operationen als während der Zähloperation, dem ersten und dem zweiten Eingang zueinander verschiedene logische Werte zugeführt werden.

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In einer Abänderung kann die iegationsschaltung 15 weggelassen und es können die Glieder G-^. bis G_n- durch eine ODER-Schaltung ersetzt werden. Selbstverständlich ist die Anzahl der Zählstufen nicht auf vier begrenzt. Sie kann vergrößert oder verkleinert werden.

Wird eine im Zähler voreingestellte Information um eine Bit-Stellung nach vorne verschoben, dann bedeutet dies, wie ohne weiteres verständlich ist, eine Addition von 1 zu der ursprünglichen Information. Andererseits entspricht eine Verschiebung um eine Bit-Stellung in umgekehrter Richtung einer Subtraktion um 1 von der ursprünglichen Information. Auf diese Weise ist es möglich eine Multiplikation oder Division durch Verschieben einer vorgegebenen Anzahl von Bit-Positionen nach vorne oder nach rückwärts vorzusehen.

Die im Zähler enthaltenen Daten können zusammen mit einer

enthaltenen Information
in einem weiteren Register in einem Datenverarbeitungssystem zum Zweck einer Addition oder einer Subtraktion oder dgl. verarbeitet werden und das Ergebnis kann in den erfindungsgemäßen Zähler eingegeben werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn der erfindungsgemäße Zähler als Adressenzähler für einen Speicher verwendet ist, z.B. um zuzulassen, daß die Adresse springt.

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Claims

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Patentansprüche

.ySynchron-Mehrzweck-Zähler' mit mehreren Flipflops von denen jedes einen ersten Eingang (J), einen zweiten Eingang (K), einen Ausgang (Q) und einen Takteingang (C) aufweist und eine Zählstufe "bildet, ferner das Flipflop so ausgebildet ist, daß sich der logische Wert (1,0) des am Ausgang (Q) gelieferten Ausgangssignals, jedesmal beim Anlegen eines Taktsignals umkehrt, wenn das Eingangssignal sowohl für den ersten als auch für den zweiten Eingang (J bzw. K) den gleichen logischen Wert aufweist, außerdem das Flipflop in einen Zustand gesetzt wird, der " durch seine Eingangssignale repräsentiert wird, wenn die Eingangssignale zueinander verschiedene logische Werte aufweisen und schließlich den Flipflops Verknüpfungsglieder zugeordnet sind, die die erforderlichen logischen Verknüp-. fungen herstellen, dadurch gekennzeichn e t, daß den betreffenden Flipflops (FF) die gleiche Anzahl von ersten Verknüpfungsgliedern (61) zugeordnet ist und diese wenigstens einen so geschalteten Eingang aufweisen, daß dieser die von den Flipflops aller vorhergehenden Stufen gelieferten Ausgangssignale empfangen kann, außerdem der Ausgang dieser Verknüpfungsglieder jeweils mit dem ersten Eingang (J) des Flipflops der zugeordneten

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• Stufe in Verbindung steht, daß den betreffenden Flipflops (ET) die gleiche Anzahl von zweiten Verknüpfungsgliedern (Gx) zugeordnet" ist, deren Ausgangssignal jeweils dem ersten Eingang (J) des zugeordneten IFlipflops zugeführt wird, daß den betreffenden Flipflops die gleiche Anzahl von Schaltgattern (Gs) zugeordnet ist um das Signal für den ersten Eingang (J) der zugeordneten Stufe als Eingangssignal zu empfangen und an den zweiten Eingang (K) dieser Stufe das invertierte Eingangssignal weiterzugeben, daß den betreffenden Flipflops mit Ausnahme der ersten Stufe Hilfsverknupfungsglieder (Ga) zugeordnet sind, deren Eingang jeweils mit dem Ausgang des entsprechenden ersten Verknüpfungsgliedes (Gl) in Verbindung steht um dem zweiten Eingang (K) des zugehörigen Flipflops das gleiche Signal wie dem ersten Eingang (J) desselben Flipflops zuzuführen und daß schließlich den Takteingängen (C) sämtlicher Flipflops ein Taktsignal, zum Ansteuern der ersten Verknüpfungsglieder (gi) und der Hilfsverknupfungsglieder (Ga) beim Zählvorgang ein erstes Torsignal und schließlich zum Ansteuern der zweiten Verknüpfungsglieder (Gx) und der Schaltgatter (Gs) bei einer anderen als der Zähloperation ein zweites Torsignal zuführbar ist.
2. Synchron-Mehrzweck-Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den zweiten Verknüpfungsgliedern (G3) jeweils ein entsprechendes Bit der in den Zähler einzugebenden Daten zugeführt wird und das zweite

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Torsignal ein Voreinstell-Operationssignal mit einer Dauer von nicht mehr als einer Taktperiode darstellt, so daß die den zweiten Verknüpfungsgliedern (G3) zugeführten Daten durch ein Taktsignal in die entsprechenden Flipflops eingegeben werden, welches während der Dauer des zweiten Torsignals auftritt.
3. Synchron-Mehrzweck-Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den zweiten Verknüpfungsgliedern (G4) jeweils das von dem Ausgang des Flipflops der unmittelbar vorhergehenden Stufe gelieferte Ausgangssignal zugeführt wird, so daß das zweite Torsignal ein Verschiebesignal für ein Vorwärts-Schieberegister darstellt.
4. Synchron-Mehrzweck-Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den zweiten Verknüpfungsgliedern (G4) Jeweils das vom Ausgang (Q) des Flipflops der unmittelbar folgenden Stufe gelieferte Ausgangssignal zugeführt wird, so daß das zweite Torsignal ein Verschiebesignal für ein Eückwärts-Schieberegister darstellt.
5. Synchron-Mehrzweck-Zähler nach Anspruch 1, dadur ch gekennzeichnet, daß den zweiten Verknüpfungsgliedern (G"5 ) von dem Flipflop der zugehörigen Stufe das

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invertierte Ausgangssignal zugeführt wird, so daB das zweite Torsignal ein komplementäres Signal darstellt.
6. Synchron-Mehrzweck-Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flipflops (J¹S¹) jeweils einen zweiten Ausgang (Q) enthalten, der' ein zum Ausgangssignal des ersten Ausgangs (Q) in der Polarität entgegengesetztes Ausgangssignal liefert, daß den Flipflops ferner jeweils ein Subtrakrions-Verknüpfungsglied (G2) zugeordnet ist, das wenigstens einen so geschalteten Eingang aufweist um das von dem zweiten Ausgang ("(£) der Flipflops sämtlicher vorhergehender Stufen gelieferte Ausgangssignal zu empfangen und dessen Ausgang wiederum mit dem ersten Eingang (J) der zugehörigen Stufe verbunden ist und daß das Subtraktions-Verknüpfungsglied (G2) und das Hxlfsverknupfungsglxed (Ga) durch ein Subtraktionstorsignal gesteuert werden.
7. Synchron-Hehrzweck-Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß das zweite Verknüpfungsglied eine Vielzahl von Verknüpfungsgliedern (Gp bis G₁-) umfaßt, denen entweder eine Kombination aus einem Voreinstell-Operationssignal und den einzugebenden Daten, einem Schieberegister-Operationssignal und dem von dem Flipflop der benachbarten Stufe gelieferten Ausgangssignal oder aus einem komplementären Signal und einem invertierten Ausgangssignal des Flipflops der zugehörigen Stufe

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zugeführt wird.
8. Synchron-Mehrzweck-Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der ersten und zweiten Verknüpfungsglieder (G^ bis G₁-) der jeweiligen Zählstufe nach Art einer verdrahteten ÖDER-Verbindung miteinander verbunden sind.
9. Synchron-Mehrzweck-Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß eine NOK-Schaltung vorgesehen ist, die die logische Summe der von den ersten und zweiten Verknüpfungsgliedern der jeweiligen Zählstufe gelieferten Ausgangssignale erzeugen und ihr Ausgangssignal wiederum dem ersten Eingang (J) des !"lipflops der zugehörigen Stufe zuführen.
10. Synchron-Mehrzweck-Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Inverter (15) enthält, der die Ausgangssignale der ersten und zweiten Verknüpfungsglieder (G,- bis G_n-) der jeweiligen Zählstufe empfängt und ein Ausgangssignal für den ersten Eingang (J) des Flipflops der zugehörigen Stufe liefert.
11. Synchron-Mehrzweck-Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Verknüpfungsglied (16) enthält, dessen Eingang so geschaltet ist, daß er ein

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Γ . Taktsignal aufnimmt und das entweder durch das erste oder

das zweite Torsignal steuerbar ist und dessen Ausgangssignal dem Takteingang des betreffenden Flipflops zugeführt wird.
12. Synchron-Mehrzw.eck-Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicnnet, daß die Ausgänge des Hilfs-Yerknüpfungsgliedes (Ga) und des Schaltgatters(Gs) der jeweiligen Zählstufe nach Art einer verdrahteten ODER-Verbindung verbunden und an den zweiten Eingang (K) des Flipflops der zugehörigen Stufe angeschlossen sind.
13. Synchron-Mehrzweck-Zähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des Hilfs-Verknüpfungsgliedes (Ga) und des Schaltgatters (Gs) der jeweiligen Zählstufe über eine ODER-Schaltung mit dem zweiten Eingang (K) des Flipflops der zugehörigen Stufe verbunden sind.

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