DE2406171A1 - Synchron-mehrzweck-zaehler - Google Patents
Synchron-mehrzweck-zaehlerInfo
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Description
üLUMBACH WESER. EERGEMfi KRAMER S M U NCH EN SO. FLOSS M ANNSTF-. " ι :
7V8705
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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PATENTANWÄLTE BLUMBACH, VVES-ER. BERG LM Ä K RAMEFf EMUNCHE.N«. F . Oi, -. M Λ NW f, VF
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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Ρ/·τν KTANWÄLTi: Bl-UV-EiACH WESER BEritEN » KH/-I.1ER BMUNOhEN6C Fi-OSSMANNSTP 1 ·"»
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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PATENTANWÄLTE BLUMBAOH, WESER. BFFGt.Ki KRAMER. E MUNCtILH FO aoSc^CWiir
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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F.MF.N-|A!J\VÄl-l[: ÜUJMBäCH. WESER 8ERSENaKRAMER β MU NCH ElN er- f-LOiiSM ANMÖTR :
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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PZ-TRMTANWALTr BLUMEiACH. ',VFSIETR EiERGE-NAKRAMER. L· MÜNCHEN e. F'OSSKA!!!." . «
Fig. 1 stellt einen "bekannten Umkehr zähl er mit einsr bis
dar /
vier Zählstufen, von denen jede ein JK-Flipflop FE1.,
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 YSΛ
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 FFx. 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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PZ-TENTANVVALTE. E3LUMBACH, WESER. BERG EN & K RAM ER. 8 MÜNCHEN 6O. FLOSSMANNSTR '· ·
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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PATENTANWXvLTE BLUMBACH, WESER. BERQ EN S K RAM ER. 8 M U NOH E N er>
KLOSSMiNNSTR
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 Gx, 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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fv τι NTANvvALTL blumbach, weser. esergenäkramer, β München bo floesmannstf;
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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 Gx. 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
20,
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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PATENTANWÄLTE BLUMBACK, WESER. BEF1GtN 4 KRAMER, S MÜNCHEN 6O i-LOSEMANNSTF ;
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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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PATENTANWÄLTE BLUMBACH. WESER. BERGEN « KRAMER EMUHCHEN6O F1'j-' TfAHNSTF
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In einer Abänderung kann die iegationsschaltung 15 weggelassen
und es können die Glieder G-^. bis Gn- 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.
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 (13)
- PATENTANWÄLTE BUUMBACH. WESER, BERG EN A KRAMER, ε MÜNCHEN 6O. FLOSSMANNSTR -.S7V8705Patentansprüche.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 zugeordneten409833/0975 - 2 -PATENTANWÄLTE BLUMBACH, WESHR. BtRGtN & .'.R/ NiEF-. ι, MUIJCKEN CO TL. j'-.i MANNFTP• 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 zweite409833/0975 - 3 -Ι-ΛΗΚΓΑΜΛ·/.1 ;!. c-L U MBACh. WET ST R Ei K F:Cj K N t- I' Fi* t.' FR f MUI.OKEH r.n f ui.i ::i'iiNNSTRTorsignal 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 das409833/0975 -^-PATENTANWÄLTE BLUMCACH. WESif.. 3ί r,GENil'R/l-'EF f CIJf fifE\ f-- ' <.-.-«.- ,=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- 5 409833/0975ΡΛΤΕΝΎ/ NWAUF EJ UlJ M EJACH WFSER PFK-'i-NM· W-7I.R P f." U KOH 1 N 6O FLf)-TMANN-STR -,-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 Gn-) 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- 6 409833/0975PATENTANWAlTf Γϊ U Γ/ DACH. VVEIf.:; ίΐ ί.ί :·;.[.ΝαΙ !-/VLl Γ '-U: · f ■ ,·'/■»·.! . ίΓ . Taktsignal aufnimmt und das entweder durch das erste oderdas 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.409833/0975
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