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Logikschaltungssystem
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Die Erfindung betrifft ein Logikschaltungssystem und insbesondere
ein verbessertes Signalübertragungssystem in einem Logikschaltungssystem.-Das in
der folgenden Beschreibung verwendete "Logikschaltungssystem" bezeichnet ein Schaltungssystem,
das beispielsweise verschiedene Logikoperationen ausführt, Speicherung, Addition
und Subtraktion, Takterzeugung, Zählung, Umkodierung und Signalübertragung und dgl.
unter Verwendung von digitalen oder analogen Signalen, einschließlich der Ausführung
von Funktionen die zum Betrieb eines Rechners erforderlich sind.
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Im allgemeinen umfaßt ein Rechner, wie beispielsweise ein Mikrocomputer,
Operationen wie Datensperre, Datenverarbeitung und Eingabe- Ausgabe-Funktionen zur
Schnittstellenbildung mit einer externen Einheit. Insbesondere umfaßt der Computer
Register, Speicherschaltungen, Addierschaltungen, Zeitschaltungen, Zähler, Programmzähler,
Analog-Digital-Umsetzer und Eingabe- Ausgabe-Stellen und dgl. in Gestalt von Funktionsblöcken,
die durch Signaleingangs- bzw. -ausgangsanordnungen mit gemeinsamen Signalübertragungsleitungen
verbunden sind,
die anschließend als Vielfachleitung (Bus") bezeichnet
werden. Der Computer führt somit Signalübertragungen zur Durchführung der notwendigen
Funktionen zwischen den jeweiligen Funktionsblöcken durch.
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Falls eine Anzahl von Logikschaltsystemen vorgesehen isl,wovon jedes
eine Mehrzahl der erwähnten Funktionsblöcke, gemeinsamen Vielfachleitungen und Signaleingabe-bzw.
ausgabesanordnungen aufweist und ferner die Signalübertragung zwischen den Funktionsblöcken
von verschiedenen Logikschaltungssystemen durchzuführen ist, so verbindet ein-übliches
System die Signaleingabe- bzw. -ausgabeanordnungen für die jeweiligen Funktionsblöcke
zwischen den jeweiligen Funktionsblöcken in einem Logikschaltüngssystem und der
Vielfachleitung des anderen Logikschaltungssystems.
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Daher erfordert ein übliches System die Anordnung einer großen Anzahl
von Signaleingabe- bzw. Signalausgabeanordnungen und somit einer großen Anzahl von
Drähten für die Vielfachleitungen.
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Es wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel eines üblichen Logikschaltungssystems
beschrieben, bei dem zwei Logikschaltungssysteme eingesetzt werden, wovon jedes
zwei Funktionsblöcke und gemeinsame ielfachleitungen aufweist und in welchem die
Signalübertragung im jeweiligen Logikschaltungssystem unabhängig vom anderen Logikschaltungssystem
durchgeführt und ferner eine Signalübertragung zwischen den beiden Logikschaltungssystemen,
wie sie beispielsweise in einem Rechner verwendet werden, erzielt werden kann.
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In Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild dar, welches ein Ausführungsbeispiel
eines üblichen Logikschaltungssystems dieses Typs angibt. In Fig. 1 enthält das
Logikschaltungssystem bekannter Bauart eine erste und zweite Vielfachleitung 1 bzw.
2 zur Ubertragung digitaler
oder analoger Signale1 sowie einen ersten,
zweiten, dritten und vierten Funktionsblock 3,4. Jeder dieser Blöcke weist eine
Datenspeicherschaltung, eine Datenverarbeitungsschaltung und Ein- bzw. Ausgabeschaltungen
zur Schnittstellenbildung mit einer externen Einheit auf, die für einen Rechner,
wie beispielsweise einen MikrocomputeF erforderlich sind.
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Insbesondere umfaßt der Funktionsblock Register, Speicherschaltungen,
Addierschaltungen, Zeitschaltungen, Zähler, Programmzähler, Analog-Digital-Umsetzer
und Eingabe- bzw. Ausgabestellen .und dgl.
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Das übliche Logikschaltungssystem umfaßt ferner Signaleingabeanordnungen
13 und 14 zur Zuführung eines Signals von der ersten Vielfachleitung 1 jeweils in
den ersten und zweiten Funktionsblock 3 und 4, Signaleingabeanordnungen 23,24,25
und 26 zur Zuführung eines Signals von der zweiten Vielfachleitung 2 jeweils zum
ersten, zweiten, dritten und vierten Funktionsblock 3,4,5 und 6, Signalausgabeanordnungen
31 und 41 zur Ausgabe eines Signals jeweils aus dem ersten und zweiten Funktionsblock
3 und 4 an die erste Vielfachleitung 1, und Signalausgabeanordnungen 32,42, 52 und
62 zur Ausgabe eines Signals zus jeweils dem ersten, zweiten, dritten und vierten
Funktionsblock 3,4,5 und 6 zur zweiten Vielfachleitung 2.
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Das übliche Logikschaltungssystem umfaßt somit ein erstes Logikschaltungssystem
1342 welches den ersten Funktionsblock 3, den zweiten Funktionsblock 4 und die erste
Vielfachleitung 1 enthält, und ein zweites Logikschaltungssystem 256, welches den
dritten Funktionsblock 5, den vierten Funktionsblock 6 und die zweite Vielfachleitung
2 aufweist. Ein Signal wird zwischen dem ersten Logikschaltungssystem 134 und dem
zweiten Logikschaltungssystem 256 durch die erste Vielfachleitung 1 und die zweite
Vielfachleitung 2 unabhängig voneinander übertragen.
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Insbesondere wird eine Signalübertragung vom ersten Funktionsblock
3 zum zweiten Funktionsblock 4 durch Betrieb sowohl der Signalausgabeanordnung 31
als auch der Signaleingabeanordnung 14 durchgeführt. Andererseits wird eine Signalübertragung
in umgekehrter Richtung zwischen diesen Funktionsblöcken durch Betrieb sowohl der
Signalausgabeanordnung 41 und der Signaleingabeanordnung 13 erzielt. Eine Signalübertragung
zwischen dem dritten Funktionsblock 5 und dem vierten Funktionsblock 6 im zweiten
Logikschaltungssystem 256 wird ähnlich der vorausgehend beschriebenen Betriebsweise
im ersten Logikschaltungssystem unter Verwendung der zweiten Vielfachleitung 2 erzielt.
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Andererseits erfolgt eine Signalübertragung zwischen dem ersten Logikschaltungssystem
134 und dem zweiten Logikschaltungssystem 256, beispielsweise eine Signalübertragung
vom ersten Funktionsblock 3 zum dritten Funktions-.
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block 5, durch Betrieb der Signalausgabeanordnung 32 und der Signaleingabeanordnung
25 über die zweite Vielfachleitung 2 . Eine Signalübertragung in hierzu umgekehrter
Richtung, beispielsweise eine Signalübertragung vom ersten Funktionsblock 3 zum
vierten Funktionsblock 6 oder vom zweiten Funktionsblock 4 zum dritten Funktionsblick
5 oder zum vierten Funktionsblock 6 wird ähnlicher Weise erreicht. Da diese Signalübertragung
die zweite Vielfachleitung 2 verwendet, kann eine Signalübertragung zwischen den
Funktionsblöcken im zweiten Logikschaltungssystem 256 nicht gleichzeitig ausgeführt
werden.
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Daher ergibt sich aus obiger Erörterung, daß das bekannte Logikschaltungssystem
eine große Anzahl von Signaleingabeanordnungen und Signalausgabeanordnungen benötigt
und somit eine große Anzahl von Drähten für seine Vielfachleitungen.
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Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zu tunde, die vorausgehend
aufgeführten Nachteile des bekannten Lo-
gikschaltungssystems zu
vermeiden und insbesondere ein neues und verbessertes Logikschaltungssystem zur
Verfügung zu stellen, bei welchen die Signalübertragung zwischen den jeweiligen
Logikschaltungssystemen ohne Erhöhung der Signaleingabe- und Signalausgabeanordnungen
ermöglicht wird, während die Unabhängigkeit der Signalübertragung innerhalb des
in Frage stehenden Logikschaltungssystems aufrechterhalten bleibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Logikschaltungssystem
gelöst, welches eine erste Signalübertragungsleitung aufweist, einen ersten und
zweiten Funktionsblock, die mit der ersten Signalübertragungsleitung verbunden sind,
um eine übertragung zwischen dem ersten und zweiten Funktionsblockundder ersten
Signalübertragungsleitung zu ermöglichen, eine zweite Signalübertragungsleitung,
eine dritten und vierten Funktionsblock die mit der zweiten Signalübertragungsleitung
verbunden sind, um eine Signalübertragung zwischen dem dritten und vierten Funktionsblock
und der zweiten Signalübertragungsleitung zu ermöglichen, und gegenseitige Signalanschaltanordnungen,
die jeweils selektiv die Signalübertragung zwischen der ersten Signalübertragungsleitung
und der zweiten Signalübertragungsleitung herstellen und unterbrechen.
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Gemäß eirem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Logikschaltungssystem
vorgesehen, welchem ein Signal einem ersten und zweiten Funktionsblock über jeweils
eine erste und zweite Signaleingangsanordnung aus einer ersten Vielfachleitung zugeführt
wird und inwelchem ein Signal vom ersten und zweiten Funktionsblock jeweils über
eine erste und zweite Signalausgabeanordnung an die erste Vielfachleitung ausgegeben
wird. Ferner'wird in diesem Logikschaltungssystem ein Signal aus der zweiten Vielfachleitung
über eine dritte und vierte Signaleingabeanordnung jeweils dem dritten und vierten
Funktions-
block hinzugeführt und ein Signal wird vom dritten und
vierten Funktionsblock über jeweils eine dritte und vierte Signalausgabeanordnung
an die zweite Vielfachleitung abgegeben. vorteilhafterweise wird in einem derartigen
Logikschaltungssystem eine gegenseitige Signa3.anschalteinheit vorgesehen, welche
eine zwischen der ersten Vielfachleitung und der zweiten Vielfachleitung angeordnete
Schalteranordnung zum Verbinden der ersten Vielfachleitung mit der zweiten Vielfachleitung
in der erforderlichen Weise enthält.
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Da diese gegenseitige Signalanschalteinheit infolgedessen keine Signalübertragung
zwischen der ersten Vielfachleitung und der zweiten Vielfachleitung ermöglicht,
kann die Signalübertragung zwischen dem ersten oder zweiten Funktionsblock der mit
der ersten Vielfachleitung verbunden ist und dem dritten oder vierten an die zweite
Vielfachleitung angeschlossenden Funktionsblock durch die mit dem jeweiligen Funktionsblock
verbundene Signaleingabe-oder Signalausgabeanordnung und die gegenseitige Signalanschaltanordnungerfolgen,die
zwischen der ersten und zweiten Vielfachleitung angeordnet ist.
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Die vorausgehende Aufgabenstellung sowie weitere Vorteile und charakteristischen
Merkmale der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der anschließenden Beschreibung
in Verbindung mit den Ansprüchen und Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches
Schaltbild eines Ausführungsbeispiels -eines bekannten Logikschaltungssystems, Fig.
2 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Logikschaltungssystems und
Fig. 3 eine Elektronikschaltung, die
einen Teil eines spezifischen Beispiels eines erfindungsgemäßen Logikschaltungssystems
darstellt.
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Es wird nunmehr auf die Zeichnungen, insbesondere Fig. 2 Bezug genommen,
die eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Logikschaltungssystem
darstellt, wobei gleiche Bezugszeichen in den anderen Fig. gleiche Teile bezeichnen.
Gemäß Fig. 2 weist ein erfindungsgemäßes Logikschaltungssystem eine erste und zweite
Vielfachleitung 1, 2 zur Übertragung digitaler oder analoger Signale auf, sowie
einen ersten, zweiten, dritten und vierten Funktionsblock 3,4,5 und 6. Jeder dieser
Funktionsblöcke 3,4,5 und 6 enthält eine Datenspeicherschaltung, eine Datenverarbeitungsschaltung
und Eingabe- bzw. Ausgabeschaltungen zur Schnittstellenbildung mit einer externen
Einheit, die für einen Rechner, beispielsweise einen Mikrocomputer erforderlich
sind. Insbesondere enthält der Funktionsblock Register, Speicherschaltungen, Addierschaltungen,
Z eitschaltungen, Zähler, Programmzähl-r, Analog-Digital-Umsetzer und Eingabe-bzw.
Ausgabestellen und dgl.
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Das erfindungsgemäße Logikschaltungssystem enthält ferner Signaleingabeanordungen
13 und 14 zur Eingabe eines Signals von der ersten Vielfachleitung 1 in jeweils
den ersten und zweiten Funktionsblock 3 und 4, dritte und vierte Signaleingabeanordnungen
25 und 26 zur Eingabe eines Signals von der zweiten Vielfachleitung 2 in jeweils
den vierten und fünften Funktionsblock 5 und 6, eine erste und zweite Signalausgabeanordnung
31 und 41 zur Ausgabe eines Signals aus jeweils dem ersten und zweiten Funktionsblock
3 und 4 in die erste Vielfachleitung 1 und eine dritte und vierte Signalausgabeanordnung
52 und 62 zur Ausgabe eines Signals
aus jeweils dem vierten und
fünften Funktionsblock 5 und 6 in die zweite Vielfachleitung 2.
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Dieses Logikschaltungssystem enthält somit ein erstes Schaltungssystem
134,das den ersten Funktionsblock 3, den zweiten Funktionsblock 4 und die erste
Vielfachleitung 1 umfaßt, sowie ein zweites Logikschaltungssystem 256 welches den
dritten Funktionsblock 5, den vierten Funktionsblock 6 und die zweite Vielfachleitung
2 umfaßt.
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Dieses Logikschaltungssystem enthält vorteilhafterweise eine gegenseitige
Anschalteinheit 7, die eine Schalteranordnung zum Verbinden der ersten Vielfachleitung
1 mit der zweiten Vielfachleitung 2 in der geforderten Weise umfaßt. Wird diese
gegenseitige Anschalteinheit 7 ausgeschaltet1 so sind das erste und zweite Logikschaltungssystem
134 und 256 unabhängig voneinander, somit kann die Signalübertragung zwischen den
Funktionsblöcken im ersten und zweiten Logikschaltungssystem 134 und 256 unabhängig
voneinander jeweils durch die erste und zweite Vielfachleitung 1,2 erfolgen.
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Insbesondere erfolgt die Signalübertragung vom ersten Funktionsblock
3 zum zweiten Funktionsblock 4 durch Betrieb der ersten Signalausgabeanordnung 31
und der zweiten Signaleingabeanordnung 14.
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Die Signalübertragung in umgekehrter Richtung kann zwischen den Funktionsblöcken
durch Betrieb der zweiten Signalausgabeanordnung 41 und der ersten Signaleingabeanordnung
13 erfolgen. Die Signalübertragung zwischen dem dritten Funktionsblock 5 und dem
vierten Funktionsblock 6 im zweiten Logikschaltungssystem 256 kann in ähnlicher
Weise durch Verwendung der zweiten Vielfachleitung 2 vorgenommen werden.
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Andererseits kann die Signalübertragung zwischen dem ersten Logikschaltungssystem
134 und dem zweiten
Logikschaltungssystem 256 durch Einschalten
der gegegenseitigen Signalanschalteinheit 7 erfolgen. Beispielsweise kann die Signalübertragung
vom ersten Funktionsblock 3 zum dritten Funktionsblock 5 durch Betrieb der ersten
Signalausgabeanordnung 31, der gegenseitigen Signalanschalteinheit 7 und der dritten
Signaleingabeanordnung 25 in einer Schaltung erfolgen, die den ersten Funktionsblock
3, die erste Signalausgabeanordnung 31, die erste Vielfachleitung 1, die gegenseitige
Signalanschalteinheit 7, die zweite Vielfachleitung 2, die dritte Signaleingabeanordnung
25 und den dritten Funktionsblock 5 umfaßt. Ferner kann die Signalübertragung vom
dritten Funktionsblock 5 zum ersten Funktionsblock 1 durch Betätigung der dritten
Signalausgabeanordnung 52, der gegenseitigen Signalanschalteinheit 7 und der ersten
Signaleingabeanordnung 13 in einer Schaltung erfolgen, die den dritten Funktionsblock
5, die dritte Signalausgabeanordnung 52, die zweite Vielfachleitung 2, die gegenseitige
Signalanschalteinheit 7, die erste Signaleingabeanordnung 13 und den ersten Funktionsblock
3 umfaßt. Die Signalübertragung zwischen den anderen F mktionsblöcken zwischen den
Logikschaltungssystemen 134 und 256 kann ebenfalls ähnlich der vorausgehenden Betriebsweise
über die gegenseitige Signalanschalteinheit 7 durchgeführt werden.
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Im Einklang mit den vorausgehend ausgeführten Ausführungsformen der
Erfindung kann die Signalübertragung nicht nur zwischen den Funktionsblöcken innerhalb
der jeweiligen Logikschaltungssysteme 134 und 256 erfolgen, sondern ebenfalls zwischen
Funktionsblöcken der verschiedenen vorausgehend beschriebenen Logikschaltungssysteme
134 und 256. Daher ist es nicht erforderlich, die Anzahl der Signaleingabe- und
Signalausgabeanordnungen im erfindungsgemäßen Logikschaltungs-
system
zu erhöhen und somit ist es nicht erforderlich die Anzahl der Drähte der Vielfachleitungen
zu erhöhen, womit der Systemaufbau vereinfacht wird.
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Durch Anwendung der Erfindung auf einen aus einem Einzelchip aufgebauten
4-Bit -Mikrocomputer kann die Größe des Chips um etwa 10 - 20 % verringert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Logikschaltungssystems, welches im
Eingang mit der Erfindung eine Speicherschaltung als einen Funktionsblock Verwendet,
wird nunmehr unter Bezugnahme auf, Fig. 3 beschrieben. Das Logikschaltungssystem
dieser Ausführungsform weist eine Speicherschaltung 30 auf die einen Funktionsblock
bildet und in Reihe geschaltete, invertierende Verstärker 301 und 302 sowie einen
MOS Feldeffekttransistor 303 enthält welcher gemäß den Instruktionen eines Speicherdatenauffrischsignals
D beim Auffrischen der Daten in der Speicherschaltung leitend wird. Das Logikschaltungssystem
enthält ferner eine Signaleingabeanordnung 13ldie einen MOS Feldeffekttransistor
131 enthält, welcher abhängig von der Befehlsgabe durch ein eingangsseitiges Signal
B leitend wird, wendein Signal von der ersten Vielfachleitung 1 zur Speicherschaltung
30 eingegeben wird, eine Signalausgabeanordnung 31, die einen MOS Feldeffekttransistor
311 aufweist, welcher bei Aufnahme eines Ausgangssignals der Speicher schaltung
30 an seiner Gate-Elektrode leitend wird und ein Signal mit einem Pegel entsprechend
dem Ausgangssignal der Speicherschaltung 30 liefert, und einen MOS Feldeffekttransistor
3121 welcher in Abhängigkeit von einem ausgangsseitigen Signal C leitend wird, wenn
ein Signal eines Pegels entsprechenden dem Ausgangssignal der Speicherschaltung
30 an die erste Vielfachleitung 1 ausgegeben wird, abhängig vom Empfang des Signals
vom Transistor 311 mit einem Pegel entsprechend dem Ausgangssignal der Speicherschaltung
30. zieles Logikschaltungssystem enthält ferner eine gegenseitige
Signalanschalteinheit
7, die einen MOS Feldeffekttransistor 71 aufweist, welcher entsprechend dem Befehl
durch ein gegenseitiges Anschaltsignal A leitend wird, wenn jeweils ein Signal zwischen
der ersten Vielfachleitung 1 und der zweiten Vielfachleitung 2 übertragen wird.
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Im erfindungsgemäßen Logikschaltungssystem erfolgt die Signalübertragung
zwischen der ersten Vielfachleitung 1 und der Speicher schaltung 30/ indem der Transistor
131 in der Signaleingabeanordnung 13 oder die Transistoren 311 und 312 in der Signalausgabeanordnung
31 in einen leitenden Zustand gebracht werden. Ferner kann die Signalübertragung
zwischen der Speicherschaltung 30 und der zweiten Vielfachleitung 2 erzielt werden,
indem der Transistor 131 in der Signaleingabeanordnung 13 oder die Transistoren
311 und 312 in der Signalausgabeanordnung 31 und der Transistor 71 in der gegenseitigen
Signalanschalteinheit 7 in einen leitenden Zustand gebracht werden. Werden somit
die Funktionsblöcke 5 und 6 gemäßFig. 2 an die zweite Vielfachleitung 2 angeschlossen,
so kann zwischen den Funktionsblöcken 5 und 6 und der as. die erste Vielfachleitung
angeschlossenen Speicherschaltung 30 über die Signaleingabeanordung 13 und die gegenseitige
Signalanschalteinheit 7 oder über die Signalausgabeanordnung 31 und die gegenseitige
Signalanschalteinheit 7 eine Signalübertragung erzielt werden.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die vorausgehende-Beschreibung sich
auf ein Logikschaltungssystem bezieht, welches zwei Logikschaltungssysteme 134 und
256 umfaßt, die jeweils Funktionsblöcke 3,4 und 5,6 aufweisen. Die Erfindung ist
jedoch ebenfalls auf ein Logikschaltungssystem anwendbar, welches eine Anzahl von
Logikschaltungssystemen mit einer Anzahl von Funktionsblöcken enthält.
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Aus der vorausgehenden Beschreibung geht hervor, daß der Gesamtsystemaufbau
vereinfacht wird, da im erfin-
dungsgemäßen Logikschaltungssystem
eine Anzahl von Logikschaltungssystemen verwendet werden, wovon jedes System eine
gemeinsame Vielfachleitung enthält und eine Signalübertragung innerhalb des Systems
unabhängig von den übrigen Logikschaltungssystemen ermöglicht sowie eine Signalübermittlung
zwischen den Logikschaltungssystemen mittels der gegenseitigen Signalanschalteinheit
und zur Verbindung und der da-' zwischengeschalteten jeweiligen Vielfachleitungen
in der erforderlichen Weise.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Logikschaltungssystem,welche
eine Mehrzahl von Logikschaltungssystemen aufweist1 wovon jedes eine Anzahl von
an eine gemeinsame Vielfachleitung angeschossenen Funktionsblöcken aufweist, sowie
eine gegenseitige Signalanschalteinheit1welche die Signalübertragung zwischen der
Vielfachleitung des ersten Logikschaltungssystems und der Vielfachleitung eines
zweiten Logikschaltungssystems herstellt oder trennt, wobei die gegeseitige Signalanschalteinheit
mit MOS Feldeffekttransistoren ausgestattet sein kann.