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Schaltungsanordnung mit n (n2) Ringzählern zum zyklischen Abtasten einer Anzahl von Elementen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit n (n : > -2) Ringzählern, deren i. Ring- zähler ai Ausgänge aufweist, welche n Ringzähler zu sich regelmässig wiederholenden Zeitpunkten gleich- zeitig einem ihrer Ausgänge einen Impuls liefern. Solche Schaltungsanordnungen können zum in mehrfacher Koinzidenz zyklischen Abtasten einer Anzahl von Elementen dienen und kommen als solche in informationsverarbeitenden Anlagen der verschiedensten Art vor, z.
B. als Steuerschaltung zum zyklischen Ablesen aller Speicherelemente eines sogenanntenCambridge-Speichers, als Steuerschaltung zum in zy- klischer Reihenfolge parallelen Ablesen oder Schreiben der Reihen oder Spalten einer Speichermatrix und. im allgemeinen dort, wo eine Anzahl von Elementen oder Geräten zyklisch abzutasten ist. Diese Aufgabe stellt sich unter anderem in Rechenmaschinen, in Fernsprech- und Telegraphenämtern und vielen andern Anlagen.
Die bekannteSchaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, dass keine zwei der Zahlen al'a2'... an einen von 1 verschiedenen gemeinsamen Teiler haben dürfen, da dies zu einer Verkürzung des Abtastzyklus führt, wodurch nur ein Teil der betreffenden abzutastenden Elemente oder Geräte auch wirklich zyklisch abgetastet wird, aber ein anderer Teil dieser Geräte nie abgetastet wird. Es gibt verschiedene Methoden, um diesen Nachteil zu beseitigen, die nachstehend noch beschrieben werden, und die je besondere Nachteile aufweisen, die ihrer Anwendung in besonderen Fällen im Wege stehen. Die Erfindung bezweckt, eine Lösung zu schaffen für die Fälle, in denen die bekannten Lösungen hinfällig sind.
Die Lösung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass, wenn zwei oder mehrere der Zahlen al'a2' ... an einen von 1 verschiedenen gemeinsamen Teiler haben, wenigstens einer der Ringzähler derart ausgebildet ist, dass sein Ringzählvorgang eine sich regelmässig wiederholende Unregelmässigkeit hat (z. B. einen Schritt über zwei oder mehrere Ausgänge vorwärts oder über einen oder mehrere Ausgänge rückwärts, oder einen"Ruheschritt"= Schritt über null Ausgänge) und die Unregelmässigkeit oder Unregelmä- ssigkeiten derart gewählt ist oder sind, dass durch ihr Auftreten jeweils zu einer Impulskombination übergesprungen wird, die ohne die betreffende Unregelmässigkeit oder die betreffenden Unregelmässigkeiten nie mehr auftreten würde.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung und einiger Beispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein erstes Beispiel einer Schaltungsanordnung zur Anwendung der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Tabelle zur Erläuterung der Grundidee der Erfindung. Fig. 3 zeigt ein zweites Beispiel einer Schaltungsanordnung zur Anwendung der Erfindung. Fig. 4 zeigt das Prinzip einer Möglichkeit, Unregelmässigkeiten in den Ringzählvorgang eines Ringzählers einzuführen. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mit Unregelmä- ssigkeiten zählenden Ringzählers.
Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines sogenannten Cambridge-Speichers und dessen Steuerung. Die Speicherelemente des Speichers sind in der Figur durch kleine Kreise bezeichnet. Der Speicher hatachtSpal- ten und sieben Reihen, wobei das i. Element der j. Reihe durch die Koordinatengruppe (i, j) angegeben
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puls liefern. Der i. Ausgang des Ringzählers XI ist mit einem Draht verbunden, der mit allen Speicherelementen der i. Spalte verbunden ist, was im Falle, dass die Speicherelemente ringförmige Kerne aus
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einem Material mit rechteckiger Hystereseschleife sind, bedeutet, dass dieser Draht durch alle Kerne der i. Spalte hindurchgezogen ist. Der j. Ausgang des Ringzählers X2 ist mit einem Draht verbunden, der mit allen Speicherelementen der j.
Reihe verbunden ist, was im Falle, dass die Speicherelemente ringförmige Kerne aus einem Material mit rechteckiger Hystereseschleife sind, wieder bedeutet, dass dieser Draht durch alle Kerne der j. Reihe hindurchgezogen ist. Das Speicherelement i, j wird abgelesen, wenn gleichzeitig der i. Ausgang des Ringzählers X und der j. Ausgang des Ringzählers X einen Impuls führen.
Wenn die beidenRingzählerXundX gleichzeitig gestartet werden aus einer Lage, in der von den beiden Ringzählern der erste Ausgang einen Impuls liefert, so werden also nacheinander die Speicherelemente (1. 1), (2, 2), (3, 3),... (7, 7), (8, 1), (1, 2),... (6, 7), (7, 1), (8, 2), (1, 3)... (7, 6), (8, 7), (1, 1), (2, 2)... abgelesen.
Da die Anzahl der Ausgänge des Ringzählers Xl (acht) und die Anzahl der Ausgänge X2 (sieben) keinen andern gemeinsamen Teiler als eins aufweisen, werden sämtliche Speicherelemente nacheinander abgelesen. Im gegenständlichen Fall ist dabei das Produkt der Anzahlen der Ausgänge der beiden Ringzähler gleich der Zahl der Speicherelemente (sechsundfünfzig).
Ist jedoch die Anforderung der gegenseitigen Unteilbarkeit nicht erfüllt, so wird nur ein Teil aller Speicherelemente zyklisch abgelesen, während ein anderer Teil der Speicherelemente nie abgelesen wird. Es wird z. B. angenommen, dass X. vier und X2 sechs Ausgänge aufweist, so dass der Cambridge-Speicher vier Spalten, sechs Reihen und vierundzwanzig Speicherelemente aufweist. Es würden dann nacheinander
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tabellarisch erläutert. Wenn jedoch die beiden Ringzähler X und X aus einer Lage gestartet werden, in der der erste Ausgang des Ringzählers'X und der zweite Ausgang des Ringzählers X2 gleichzeitig einen Impuls führen, so werden gerade die Speicherelemente der zweiten Gruppe in zyklischer Reihenfolge abgelesen, aber die Speicherelemente der ersten Gruppe würden nie abgelesen werden.
Dies ist in Spalte B der Fig. 2 erläutert.
Der Nachteil, dass bei gegenseitiger Teilbarkeit der Anzahl der Spalten und der Anzahl der Reihen des Cambridge-Speichers nicht alle Speicherelemente abgelesen werden, kann auf mehrere Weisen beseitigt werden, die jedoch alle Nachteile aufweisen und dadurch in bestimmten Fällen unbrauchbar sind. So könnte man z. B. den Cambridge-Speicher Reihe für Reihe ablesen. Aber in diesem Fall müsste jeder Ausgang des Ringzählers X jeweils ebensoviele aufeinanderfolgende Impulse liefern wie der Ringzähler X, Ausgänge aufweist, bevor der folgende Ausgang von X2 Impulse liefert. Dies bringt jedoch technische Schwierigkeiten für den Ringzähler X2 mit sich, unter anderem weil dessen Impulse liefernde Elemente dann sehr ungleichmässig in der Zeit belastet werden.
Eine andere Lösung besteht darin, dass man die Speicherelemente unter Konstanthalten ihrer Anzahl auf eine andere Weise in Spalten und Reihen ordnet, u. zw. derart, dass die neue Ordnung die Bedingung der gegenseitigen Unteilbarkeit erfüllt (z. B. durch Ersetzen einer 4 X 6-Matrix durch eine 3 X 8-Matrix).
Diese Lösung kann jedoch manchmal nur bei Anwendung von unzweckmässig langen Ringzählern möglich sein, was den Vorteil der Anwendung des Koinzidenzprinzips wieder zum grössten Teil aufhebt (z. B. beim Ersetzen einer 30 X 37-Matrix durch eine 15 X 74-Matrix) ; ferner kann es auch vorkommen, dass die Gruppierung der Elemente in einer andern als einer bestimmten Matrix unzulässig ist.
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durch eine 13 X 20-Matrix, von der vier Speicherelemente nicht verwendet werden).
Diese letztere Lösung hat ausserdem noch den Nachteil, dass sie den Abtastzyklus verlängert, da die unverwendeten Elemente trotzdem in den Abtastzyklus aufgenommen sind. Letzterer Nachteil ist stark, wenn man dieses Verfahren in dem Sinne verwendet, dass einem oder beiden Ringzählern ein oder mehtere zusätzliche Ausgänge gegeben werden, die nicht zum Ablesen verwendet werden, obwohl man hiermit wohl erreicht, dass keine Umgruppierung der Elemente in einer andern Matrix erforderlich ist.
Zusammenfassend bleibt das Bedürfnis nach einer Lösung für die obige Aufgabe bestehen, der die erwähnten Nachteile nicht anhaften. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass wenigstens einer der beiden Ringzähler X oder X2. derart ausgebildet ist, dass im zyklischen Ringzählvorgang eine sich periodisch wiederholende Unregelmässigkeit vorkommt.
Man ist bei der Wahl dieser Unregelmässigkeit (oder Unregelmässigkeiten) nicht ganz frei, aber man kann diese derart wählen, dass der gesetzte Zweck, d. h. das zyklische Abtasten aller Speicherelemente, erreicht wird, was meistens auf viele verschiedene Weisen
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klischer Reihenfolge mit dem Element (l, l) anfängt. Nach zwölf Schritten wird dann das Element (4, 6) erreicht und wenn alles normal erfolgt, sollte darauf dasElement L, l) folgen (wie im Falle der Spalte A).
Der Grundgedanke der Erfindung ist nun dieser, dass man in den zyklischen Ringzählvorgang des Ringzäh- lers X in diesem Augenblick eine derartige Unregelmässigkeit einführen kann, dass im folgenden Schritt nicht das Element (1,1) sondern ein Element aus der Spalte B erreicht wird. Zu diesem weck kommen die Elemente (2, l) (Spalte C) und (4, l) (Spalte D) in Betracht. Wieder zwölf Schritte'veiter wird das Element (1,6) bzw. (3,6) erreicht.
Man kann nun den Ringzäh srX derart ausbilden, dass auch in diesem Zeitpunkt eine Unregelmässigkeit im Ringzählvorgang des R:tgzählers X auftritt, u. zw. eine derartige Unregelmässigkeit, dass im fünfundzwanzigsten Schritt aufsn ue das Element (l, l) erreicht wird. Auf diese Weise werden also tatsächlich, und jeweils in gleicher Reihenfolge, nacheinande r alle vierundzwanzig Speicherelemente abgelesen.
Die Spalten E, F und G geben entsprechende Lösungen für den Fall, dass man nicht in den Ringzählvorgang des Ringzählers X, sondern in den Ringzählvorgang des Ringzählers X2 eine @@regelmässigkeit einführt. Jetzt wird also nach dem zwölften Schritt eine derartige Unregelmässigkeit in aen Ringzählvorgang des Ringzählers X eingeführt, dass auf ein Element der Spalte B übergesprungen wird. Zu diesem Zweck kommen die Elemente (l, 2) (Spalte E), (1. 4) (SpalteF) und (1, 6) (Spalte G) in Betracht. Im vierundzwanzigsten Schritt wird dann das Element (4, 1) bzw. (4, 3) bzw. (4, 5) erreicht.
Der Ringzähler X wird jetzt derart ausgebildet, dass aufs neue eine Unregelmässigkeit im Ringzählvorgang des Ringzäh-
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Auch hiedurch werden alle vierundzwanzig Elemente nacheinander und jeweils in gleicher Reihenfolge abgelesen.
Die Spalten H und I geben zwei Lösungen an, bei welchen der Ringzählervorgang sowohl des Ringzählers X1 als auch des Ringzählers X nach dem zwölften und nach dem vierundzwanzigsten Schritt eine Unregelmässigkeit aufweist. Nach der obigen ausführlichen Erläuterung brauchen dieseSpalten keine weitere Erklärung.
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anderfolgenden Schritten abgelesen, aber für aufeinanderfolgende Zyklen von vierundzwanzig Schritten nicht in der gleichen Reihenfolge, was in manchen Fällen unerlaubt sein kann. Weiter braucht auch diese Spalte keine weitere Erklärung.
Man könnte den Ringzähler X auch dadurch vereinfachen, dass er derart ausgebildet wird, dass er jeweils einen"Ruheschritt"macht, wenn ein bestimmter Ausgang, z. B. der vierte, erreicht wird (Reihen-
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mente der Spalte A und fünf aufeinanderfolgende Elemente der Spalte B abgelesen. Alle vierundzwanzig Elemente werden jetzt in jeweils dreissig aufeinanderfolgenden Schritten abgelesen, wobei in jedem Ablesezyklus von dreissig Schritten sechs Elemente zweimal abgelesen werden, was jedoch in bestimmten Anwendungen unzulässig sein kann. Diese Lösung hat ausserdem den Nachteil, dass sie zu einer Verlängerung des Ablesezyklus führt ; sie vereinfacht jedoch die Steuerschaltung.
Aus obenstehendem geht hervor, dass der Hauptgedanke der Erfindung, nämlich das Anbringen einer oder mehrerer sich regelmässig wiederholender Unregelmässigkeiten im Ringzählvorgang eines oder beider Ringzähler, auf viele Weisen zu einer Lösung der gesetzten Aufgabe führen kann. Welche dieser möglichen Lösungen endgültig gewählt werden wird, kann von vielen Nebenumständen abhängen, wie von der endgültigen technischen Kompliziertheit des Gebildes, der minimal erforderlichen Ablesezykluszeit usw.
Die arithmetische Theorie des systematischen Absuchens aller Möglichkeiten in den Fällen, in denen dies durch Aufschreiben nicht oder kaum möglich ist, liegt weiter in Form der Theorie der Zahlenkongruenzen, Restklassen und Gitterpunkte vor.
In Fig. 3 wird gezeigt, dass die gesetzte Aufgabe auch in andern Fällen als der obenbeschriebenen vorkommen kann. Diese Figur zeigt eine übrigens bekannte Schaltungsanordnung um einen Strom durch
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Der Draht (i, j) ist links mit einem Tor Pi und rechts mit einem Tor Q. verbunden und enthält eine Diode mit einem von links nach rechts gerichteten Durchlasssinn. Die gesetzte Aufgabe tritt jetzt auf, wenn man
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Die Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt. Es wird angenommen, dass ein Stromimpuls genügender Stärke zur Einstellklemme 13 geführt wird (Einstellen des Impulsgenerators). Der Kern 11 wird dadurch in einen magnetischen Zustand versetzt, der Zustand 1 genannt wird. Wenn der Kern 11 sich in diesem Zustand befindet, ist der Impulsgenerator eingestellt. Wenn darauf ein Stromimpuls zur Auslöseklemme 14 geleitet wird (Auslösen des Impulsgenerators) so fängt der Kern 11 an zum Zustand 0 zurückzuklappen, wodurch in die Steuerwicklung 19 eine Spannung induziert wird, die die Spannung der Spannungsquelle B"+ überwindet und die Basis des Transistors 12 also gegenüber dem Emitter negativ macht. Der Transistor wird hiedurch leitend und der Impulsgenerator liefert einen Ausgangsimpuls.
Der Strom, der hiedurch die Rückkopplungswicklung 18 durchfliesst, unterstützt die Wirkung des Auslöseimpulses und kann diese sogar übernehmen, wenn der Auslöseimpuls schon beendet ist, ehe der Kern 11 den Zustand 1 erreicht hat. Der Impulsgenerator befindet sich jetzt in dem nicht eingestellten Zustand und kann erst aufs neue einen Ausgangsimpuls liefern, wenn er zuvor wieder eingestellt wird. Einstellen eines schon eingestellten und Auslösen eines schon ausgelösten, also nichteingestellten Impulsgenerators hat also keine Wirkung.
Es versteht sich, dass man dem Impulsgenerator auch zwei oder mehrere Auslösewicklungen geben kann, die jeweils mit einer gesonderten Auslöseklemme verbunden sind, und dass man dem Impulsgenerator auch zwei oder mehrere Einstellwicklungen geben kann, die jeweils mit einer gesonderten Einstellklemme verbunden sind.
Im letzteren Fall kann das Gebilde noch derart eingerichtet sein, dass der Impulsgenerator nur dann in den eingestellten Zustand versetzt wird, wenn wenigstens zwei seiner Einstellklemmen ein Impuls zugeführt wird. Dies wird Einstellen in Koinzidenz genannt ; in diesem Fall sagt man, dass die Einstellklemmen gekoppelt sind. Selbstverständlich können die Einstellklemmen auch ungekoppelt sein, d. h. der
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Impulsgenerator kann derart ausgebildet sein, dass er dadurch in den eingestellten Zustand gelangt, dass einer seiner Einstellklemmen, gleichgültig welcher, ein Impuls zugeführt wird.
Fig. 6 zeigt eine mögliche Ausbildung des Ringzählers Xi 9 wenn dieser aus Impulsgeneratoren mit Speicherung des obenbeschriebenen Typs aufgebaut wird, die je zwei oder drei gekoppelte Einstellklemmen aufweisen und also in Koinzidenz eingestellt werden können. Der Ringzähler besteht aus acht nach dem Prinzip der sogenanntenWang-Line in einem Ring inReihe geschalteten Impulsgeneratoren mit Speicherung 20, 21,... 27 und zwei weiteren Impulsgeneratoren mit Speicherung 28 und 29, die die erforderlichen Unregelmässigkeiten in den Ringzählvorgang einführen, und einer Eingangsklemme 30 zum Empfangen der von dem sechsten Ausgang des Ringzählers X gelieferten Impulse.
Verzichtet man vorläufig einen Augenblick auf die Anwesenheit der Impulsgeneratoren 28 und 29, so ist die Wirkungsweise dieses Ringzählers folgende. Am letzten Zeitpunkt jedes Impulszyklus ist immer gerade einer der Impulsgeneratoren 20,22, 24 oder 26 eingestellt und ist keiner der Impulsgeneratoren 21,23, 25 und 27 eingestellt. Es wird angenommen, dass z. B. 22 der eingestellte Impulsgenerator ist.
Am nächsten Zeitpunkt tl wird dieser Impulsgenerator ausgelöst, wodurch der Ausgang 2 einen Impuls liefert und auch der Impulsgenerator 23 in Koinzidenz eingestellt wird. Im darauffolgenden Zeitpunkt t wird der Impulsgenerator 23 ausgelöst, wodurch der Impulsgenerator 24 in Koinzidenz eingestellt wird.
Dieser Vorgang wiederholt sich regelmässig, wodurch der Ringzähler ohne Unregelmässigkeiten zählt.
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Im Zeitpunkt t. wird dieser Impulsgenerator 28 ausgelöst, wodurch der Impulsgenerator 27 auch ausge- löst wird und der Impulsgenerator 26 in Koinzidenz eingestellt wird. Das im Zeitpunkt t Auslösen des
Impulsgenerators 27 hat nicht zur'Folge, dass der Impulsgenerator 20 eingestellt wird wegen des Fehlens einer zweiten Einstellkoinzidenz im Zeitpunkt für diesen Impulsgenerator. Im hierauffolgenden Zeit- punkt tl wird der Impulsgenerator 26 ausgelöst und der Ausgang 4 liefert aufs neue einen Ausgangsim- puls.
Der Impulsgenerator 29 führt auf entsprechende Weise die zweite Unregelmässigkeit in den Ringzähl- vorgang ein.
Der Ringzähler wird noch etwas einfacher, wenn er derart ausgebildet wird, dass er, jeweils wenn über den Eingang 30 ein Impuls eintrifft, einen "Ruheschritt" am Ausgang macht, der dann gerade einen Impuls liefert. Diese letztere Lösung ist jedoch nicht immer möglich, z. B. nicht, wenn der Ringzähler X drei- ssig und der Ringzähler Xz zweiundvierzig Ausgänge aufweist.