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Statischer Umlaufspeicher für elektronische Rechenmaschinen
Die bekannten elektronischen Rechenmaschinen mit vorwiegend dualer Rechenweise sind ziemlich umfangreich und erfordern, insbesondere infolge der meist angewendeten Programmsteuerung, einen entsprechend grossen Aufwand für Eingabe, Speicherung, Umsetzung der Resultate in Klarschrift usw. Die einfacheren handelsüblichen Rechenmaschinen für Bürozwecke, die für die vier Grundrechnungsarten brauchbar sind, werden durchwegs auf mechanischen Prinzipien aufgebaut. Sie weisen deren bekannte Nachteile auf, wie Abnutzung der komplizierten Mechanik, Geräuschentwicklung, begrenzte Rechengeschwindigkeit,. usw.
Die angegebene Lösung, die eine bestimmte Ausbildung des Speichers in Verbindung mit einer Ablesevorrichtung umfasst, erlaubt einerseits eine raumsparende Bauweise als einfache Rechenmaschine zum Ziffernrechnen mit den vier Grundrechnungsarten, anderseits eine Erweiterung durch Zusammenschaltung mehrerer gleichartiger derartiger Recheneinheiten zwecks Lösung komplizierterer Aufgaben, oder gegebenenfalls auch die Kombination mit grösseren Rechenautomaten üblicher Bauart z. B. zur Sichtbarmachung von Resultaten od. dgl.
Es sind verschiedene elektronische Rechenhilfsmittel bekannt, die eine Speicherung, auch magnetischer Art, auf umlaufenden Konstruktionsteilen verwenden. Diese gespeicherten Informationen werden für die Durchführung von Rechenoperationen verwendet, und nach irgendeiner Umformung meist wieder auf dem Speicher registriert. In Verbindung mit der Anwendung von Speichern für Rechenoperationen sind auch Vorrichtungen bekannt, die eine Umformung der gespeicherten Impulse in direkt ablesbare Zeichen gestatten, jedoch ergeben sich dabei komplizierte Anordnungen, bei welchen Speicherplatz und lesbare Information zueinander nicht in fester Korrelation stehen und eine Umsetzung von kennzeichnenden elektrischen Impulsreihen in Buchstaben oder Ziffern auf Umwegen vorgenommen werden muss.
Der Grundgedanke der vorliegenden Verbesserung elektronischer Rechengeräte beruht darauf, dass Spei- cherelementen, die vorzugsweise z. B. magnetische Festhaltung von Werten auf rotierenden Trägern gestatten, jeweils bestimmte Zahlenwerte fest zugeordnet werden, und gleichzeitig eine Sichtbarmachung dieser gespeicherten Werte auf einer Ablesevorrichtung erfolgt. Es ist bei Eingabe und Ablesung unmittelbar die Verwendung dekadischer Einheiten möglich, so dass z. B. eine getrennte Umsetzung über andere Zahlensysteme nicht notwendig ist.
Die direkte mechanische und/oder elektrische Wirkverbindung zwischen Speicher und Ablesevorrichtung, die eine Ausnützung der gespeicherten Werte einerseits zu den Rechenvorgängen, und anderseits gleichzeitig zur Sichtbarmachung gestattet, ergibt eine wesentliche Verringerung des Aufwandes gegenüber den bisher bekannten Lösungen. Ein Speicher nach demErfindungsgedanken ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder einzelnen Speicherzelle eine bestimmte, immer gleichbleibende Zahleneinheit fest zugeordnet ist, und die Anzeigevorrichtung aus einer mit dem Speicher auf Mitnahme gekuppelten, sämtliche den Zahleneinheiten entsprechende Ziffernzeichen, in unmittelbar ablesbarer Form tragenden Baueinheit besteht. Unter" Speicherzelle" soll dabei in üblicher Weise ein begrenzter Bereich des Speichers verstanden werden, der zur Festhaltung eines Zahlenwertes, z.
B. der Ziffern 1, 2,3 bis 9 oder 0, oder auch eines entsprechenden Rechenbefehles in Form von Impulsen ausreicht.
Eine geeignete Lösung ergibt beispielsweise die Anordnung eines magnetischen Speichers, bei wel- chem Impulse auf dem Umfang einer rotierenden walzenförmigen Vorrichtung in an sich bekannter Weise festgehalten werden. Die auf einzelnen Spuren aufmagnetisierten Zeichen werden dabei in ihrer örtlichen Lage am Umfang dieser Einrichtung so gelegt, dass je ein gespeicherter Impuls oder eine Impulsgruppe einem Ziffernzeichen entspricht, das auf einem, z. B. auf der gleichen Achse sitzenden Zylinder, auf des-
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sen Umfang örtlich korrespondierend angeordnet ist und ablesbar erscheint. Die gegenseitige räumliche Lage von Speicherzelle und horrespondierendem Ziffernzeichen kann dabei zwei örtlich getrennten, jedoch auf einer Erzeugenden eines Zylindermantel liegenden Stellen entsprechen.
Zum Ausgleich von zeitlichen Verzögerungen, wie sie etwa durch Zeitkonstanten von Schaltgliedern usw. entstehen, können die Speicherzellen und die zugehörenden Ablesestellen jedoch auch auf den rotierenden Teilen um beliebige Winkel gegeneinander verdreht angeordnet sein. Eine Vorrichtung nach dem Erfindungsgedanken kennzeichnet sich demnach dadurch, dass Speicherzelle und korrespondierendes ablesbares Ziffernzeichen auf einander zugeordneten Erzeugenden von auf gleicher Achse sitzenden Zylindern angeordnet sind. Eine weitere gleichwertige Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass Speicherzelle und korrespondierendes ablesbares Ziffernzeichen auf einander zugeordneten Radien mindestens einer Scheibe angeordnet sind.
Es können dabei z. B. magnetisierbare Speicherspuren innen auf dem scheibenförmigen Träger, und die sichtbaren Zahlen aussen angebracht werden, jedoch ist es auch möglich, getrennte Scheiben auf eine gemeinsame Achse zu setzen, od. dgl. Falls es aus konstruktiven Gründen erwünscht ist, können Speicher und Sichtvorrichtung statt auf einer gemeinsamen Achse auch auf zwei mechanisch gekoppelten, jedoch getrennten Wellen angeordnet werden. Ein weiteres Kennzeichen ist dementsprechend, dass Speicherzellen und korrespondierende ablesbare Ziffernzeichen auf getrennten, über ein mechanisches Getriebe miteinander verbundenen Zylindern angeordnet sind. Für bestimmte bauliche Lösungen sowie für die Kopplung von mehreren Einheiten ähnlicher Bauart, z.
B. zur Lösung komplizierterer Aufgaben, kann es vorteilhaft sein, die rotierenden Speicher und Sichteinrichtungen mechanisch getrennt anzuordnen und überphasenrichtig laufende Synchronmotore od. dgl. anzutreiben. Es ist daher ein weiteres Kennzeichen nach dem Erfindungsgedanken, dass Speicherzellen und korrespondierende ablesbare Ziffernzeichen auf getrennten, über eine elektrische Wirkverbindung miteinander gekuppelten Zylindern angeordnet sind.
Zur genauen Festlegung der örtlichen Lage der einander zugeordneten Speicherzellen und Ablesestellen sind bei den geschilderten Einrichtungen Vorkehrungen nötig, um die elektrischen Impulse zur Speicherung, Entnahme, Betätigung von Zähl- oder Ableseeinrichtung usw. in ihrer zeitlichen Folge relativ zu der Bewegung der mechanischen Konstruktionsteile richtig zu orientieren. Vorteilhafterweise erfolgt dies mit Taktgebern z. B. magnetischer Art, die bei der Rotation der übrigen Konstruktionsteile mitlaufen, dadaher örtlich richtig liegende und synchrone Impulse abgeben. Ein weiteres Kennzeichen ist, dass mit Speicher und Ablesevorrichtung Taktgeber zur synchronen und phasenrichtigen Festlegung einer Steuerfrequenz gekoppelt sind.
Nachdem entsprechend dem Grundgedanken sämtlichen Speicherzellen korrespondierende Zahlen oder sonstige Werte zugeordnet sind, können die Taktgeber vorteilhafterweise derart ausgebildet sein, dass sie Impulse abgeben, die den einzelnen Zifferneinheiten nicht nur bezüglich ihrer zeitlichen Lage zugeordnet, sondern auch nach Polarität, Amplitude, Anzahl, Zeitdauer u. dgl. unterschiedlich sind.
Dadurch ist gegebenenfalls eine Verringerung des notwendigen Aufwandes an zugehörigen elektronischen Schaltmittel möglich. Eine weitere Anordnung nach dem Erfindungsgedanken kennzeichnet sich dadurch, dass mit Speicher und Ablesevorrichtung Geber gekuppelt sind, die den einzelnen Zifferneinheiten angeordnete und diese kennzeichnende Impulse erzeugten. Derjenige Teil der gesamten Rechenmaschine, der eine unmittelbar sichtbare Ablesung der Zahlenwerte erlaubt, enthält die räumlich an bestimmten Orten der rotierenden Vorrichtungen angeordneten und mit den Speicherstellen korrespondierenden Ziffemzeichen. Sollen diese der Ablesung zugänglich gemacht werden, so müssen sie für visuelle Kontrolle stillstehend erscheinen, auch wenn sie an kontinuierlich rotierenden Teilen sitzen.
In an sich bekannter Weise kann dafür stroboskopische Beleuchtung mit entsprechend kurzzeitigen Lichtimpulsen verwendet werden.
Die an den zugehörigen Speicherstellen fixierten Impulse dienen bei einer erfindungsgemässen Anordnung zur Steuerung geeigneter Lichtquellen, z. B. Gasentladungslampen, die infolge der örtlichen und zeitlichen Zuordnung im richtigen Zeitmoment und an den korrespondierenden Zeichen aufleuchten. Es ist ein weiteres Kennzeichen des Erfindungsgedankens, dass die Ablesung der Zeichen optisch mittels stroboskopischer Beleuchtung von Ziffern erfolgt, die auf kontinuierlich umlaufenden Vorrichtungen angeordnet sind. Unter "Ablesung" sei im vorliegenden Falle alles verstanden, was zur subjektiv visuellen Sichtbarmachung oder zur objektiv apparativen Festhaltung von Zahlen oder sonstigen Zeichen dienen kann. Es ist daher auch kennzeichnend, dass die Ablesung der Zeichen durch lichtempfindliche Mittel festgehalten wird.
Es sind
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chemische Festhaltung auf entsprechend präparierten Unterlagen, oder auch Xerographie hiefür geeignet. Nachdem elektrisch betätigte Druckwerke zur Niederschrift von Ziffern, Buchstaben u. dgl. zu grosser Vollkommenheit entwickelt wurden, ist eine Steuerung einer derartigen Einrichtung durch die von den Speichern abgegebenen Impulse oder Impulsgruppen ohne weiteres möglich. Ein weiteres Kennzeichen ist daher auch die Festhaltung der Ablesung der Ziffemwerte zusätzlich zur optischen Anzeige durch Umsetzung auf
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ein Druckwerk.
Eine beispielsweise, Ausführungsform einer Anordnung soll nun an Hand der Figur erläutert werden. Es ist schematisch gezeigt, wie die Zuordnung der Speicherzellen und der Ableseeinrichtung ausgeführt wer- den kann, wobei die elektrische Schaltanordnung nicht dargestellt worden ist, da an sich bekannte Ele- mente verwendet werden können. Es wurde als Beispiel ein übersichtlicher Fall gewählt, bei dem sämt- liche Teile in Abständen auf einer gemeinsamen rotierenden Achse angeordnet sind. Ebenso könnte statt einer gemeinsamen Achse ein einziger durchgehender Zylinder oder mehrere getrennte, die über elektri- sche oder mechanische Wirkverbindungen miteinander gekoppelt sind, in gleicher Weise funktionieren.
Auf der mit einigermassen konstanter Drehzahl angetriebenen Achse 1 sitzt ein zylindrischer Körper 2, des- sen Umfang mit einem niagnetisierbaren Überzug versehen ist, oder der z. B. auch aus Scheiben magne- tisch beeinflussbaren Materials zusammengesetzt sein kann, od. dgl. Mittels der nach Art der bekannten magnetischen Tonköpfe ausgebildeten Kerne mit Spulen 3,4.... usw. bis 5, deren Anzahl je nach den
Erfordernissen gewählt wird, können am Umfang der rotierenden Trommel 2 Impulse aufmagnetisiert, und durch die gleichen oder eine Gruppe anderer Magnetköpfe auch abgenommen werden.
Die Luftspalte der Magnetköpfe befinden sich in einem geringen Abstand von der Oberfläche derro- tierenden Speichertrommel 2. Nicht dargestellt sind eventuell nötige weitere Magnetköpfe, zur Löschung der magnetischen Aufzeichnung. Ist ein Impuls auf einer Magnetspur der Trommel 2 an einer bestimmten
Stelle des Umfanges festgehalten, so kann bei jeder Umdrehung durch Abnahme dieses Impulses und nötige
Verstärkung eine der Lichtquellen, die sich innerhalb des Zylinders 6 befinden, zum Aufleuchten gebracht werden. Am Umfang der Ablesevorrichtung 6 sind die Zeichen angeordnet, die sichtbar gemacht werden sollen. z. B. die Ziffern 0, 1, 2,3.... bis 9.
Der aus lichtdurchlässigem Material hergestellte Zylinder 6 ist hohl und enthält auf einem nicht dargestellten Träger fest angeordnet die Lichquellen 7, 8, 9..'.. usw., deren Zahl den Anforderungen angepasst wird. Es ist verständlich, dass die Lage des am Umfang von Speio cher 2 fixierten Impulses eine der Ziffern am Umfang der Ablesetrommel 6 sichtbar hervorheben wird. Die Zuordnung der Magnetköpfe 3, 4, 5-... usw. zu den Lichtquellen 7,8, 9.... usw. ergibt jeweils die gewünsche Zahlenkombination. Im vorliegenden Beispiel entspricht die Reihenfolge den Stellenwerten der Ziffern.
Zur richtigen Hervorhebung einer Ziffer auf der Ablesetrommel 6 ist es nötig, dass der zugehörige Impuls einer Magnetspur am Speicher 2 auf der gleichen Erzeugenden sitzt, die einer gewünschten Ziffernreihe des zylindrischen Körpers 6 entspricht. (Von einer eventuell nötigen Winkelverschiebung infolge einer Zeitverzögerung sei hier abgesehen.) Diese Lage am Umfang ter gesamten rotierenden Vorrichtung kann beispielsweise durch einen mit der Achse gekoppelten Taktgeber festgelegt werden, dessen Ausfilh- rung konstruktiv etwa nach Art eines bekannten Tonrades erfolgen kann. Bei jedem Durchgang eines Magnetpoles oder Zahnes eines solchen Rades entsteht ein phasenrichtig zur Bewegung der Trommelkombination liegender Impuls, der über eine Schalteinrichtung auf einen der Magnetköpfe geleitet werden kann.
Eine derartige Ausführung ist zeichnerisch nicht näher dargestellt. Zu einer weiteren zweckmässigen Kennzeichnung und Zuordnung von Impulsen zu den korrespondierenden Ziffernzeichen kann beispielsweise eine Einrichtung dienen, die in der Figur als zylindrischer Körper 10 angedeutet ist, und auf derselben Achse 1, wie Speicher 2 und Ablesevorrichtung 6 angeordnet wird. Eine Anzahl von Magnetköpfen 11,12-13 steht am Umfang des zylindrischen Körpers 10 einer Reihe von magnetisierbaren oder auch permanent magnetisierten Segmenten 14, 15... usw. bis 16 gegenüber. Die Zuordnung der Impulse, die in den Magnetköpfen 11.... bis 13 entstehen, zu den Ziffernzeichen der Ablesevorrichtung ist hiebei zwangsweise gegeben. Wird z.
B. der Magnetkopf 12 über eine entsprechende Kontaktvorrichtung mit dem Kopf 4 verbunden, so entsteht am Speicher im Moment des Vorbeiganges des Segmentes 15 an dem Kopf 12 ein örtlichrichtig gelagerter Impuls, der auf dem Speicher festgehalten werden kann sowie die korrespondierende Lichtquelle an der Ablesevorrichtung steuert. Es sind zahlreiche weitere Möglichkeiten zur Zuordnung und Kennzeichnung der elektrischen Impulse gegeben. Beispielsweise kann auf jedem der Segmente 14.... usw. bis 16 des Steuerzylinders 10 eine bestimmte gegebene Anzahl von Impulsen aufmagnetisiert sein. Diese Impulsgruppen enthalten einerseits eine ziffernmässige Kennzeichnung in sich, anderseits sind sie aber auch den korrespondierenden Zeichen örtlich zugeordnet.
Die weitere Verarbeitung der gepeicherten Impulse zu Rechenvorgängen kann in mannigfaltiger Weise erfolgen. Die Zuleitung zu Zählschaltungen ist in üblicher Weise möglich. Der Zählvorgang selbst kann z. B. vorgenommen werden, indem ein Steuerimpuls bei jeder Umdrehung des Speichers an einer definierten Anfangsstelle eine mit einer Steuerfrequenz gespeiste Zählschaltung öffnet, und beiDurchgang der zugeordneten Speicherzelle wieder schliesst. Die diesbezüglichen Schaltungsmöglichkeiten sollen nicht weiter ausgeführt werden. Durch die Wahl der Polarität der Impulse oder deren Dauer usw. sind zahlreiche
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B. unmittelbarZählschaltungen zugeführt werden.
Die gesamte Ausbildung einer Rechenmaschine, in welcher die beschriebenen Prinzipien angewendet werden, ist ebenfalls in sehr vielfacher Weise möglich. Es kann der Rechenvorgang beispielsweise so vor sich gehen, dass bei der Eingabe der Zahlen diese auf einer Ablesevorrichtung zu Kontrollzwecke sichtbar werden. Diese Anzeige verschwindet bei Eingabe der nächsten Zahl und wird durch diese ersetzt, worauf dann auf der gleichen Ablesevorrichtung z. B. unmittelbar das Resultat einer Addition, also die Summe erscheint. Es kann auch eine Unterteilung in zwei oder auch drei konstruktiv übereinstimmende SpeicherAbleseeinheiten zweckmässig sein. Dann ist z. B. die jeweilige Eingabe auf einer Ableseeinheit sichtbar, während das gemeinsame Resultat von beispielsweise zwei Eingaben auf einer dritten Ableseeinrichtung erscheint.
Die diesbezüglichen Kombinationsmöglichkeiten sind zahlreich und sind mit den angeführten Beispielen in keiner Weise erschöpfend behandelt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Statischer Umlaufspeicher für elektronische Rechenmaschinen mit in Zeilen und Kolonnen angeordneten Speicherzellen und einer Vorrichtung zur ziffernmässigen Anzeige der Speicherwerte, insbesondere dekadischer Arbeitsweise, wobei die Rechenoperationen ausserhalb des Speichers durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einzelnen Speicherzelle eine bestimmte, immer gleichbleibende Zahleneinheit fest zugeordnet ist, und die Anzeigevorrichtung aus einer mit dem Speicher auf Mitnahme gekuppelten, sämtliche den Zahleneinheiten entsprechende Ziffernzeichen in unmittelbar ablesbarer Form tragenden Baueinheit besteht.