DE1011642B - Quasistatisches Schieberegister - Google Patents

Description

Nachrichtenverarbeitende Geräte, z. B. Rechenmaschinen, benötigen an vielen Stellen sogenannte Schieberegister, d. h. Register, die in der Lage sind, Informationsworte, z. B. innerhalb der Rechenmaschinen zu verarbeitende Zahlen, um eine oder mehrere Stellen gegenüber der Normalstellung, die beispielsweise durch einen Taktpuls bestimmt sein kann, zu verschieben.

In parallel arbeitenden Maschinen werden solche Schieberegister in der Regel aus statischen Flip-Flops, z. B. in Form von Eccles-Jordan-Kreisen, aufgebaut. In Geräten für Serienbetrieb, also in Geräten, die die Elemente einzelner Informationsworte nicht parallel, sondern nacheinander verarbeiten, sind Anordnungen bekanntgeworden, die aus einfachen Laufzeitketten bestehen. Bei ihnen wird also eine Information zwangsweise um eine gegebene Stellenzahl, die durch die Glieder der Laufzeitkette bestimmt ist, verschoben, wenn sie auf den Eingang dieser Kette gegeben wird. Es ist ohne weiteres denkbar, für eine Verschiebung, um eine unterschiedliche Zahl von Taktpulsen zu erreichen, eine bestimmte Laufzeitkette an verschiedenen Zwischenpunkten anzuzapfen. Das zu verschiebende Wort wird dann je nach Bedarf einem dieser Anzapfungspunkte zugeführt.

Für bestimmte Zwecke ist es wünschenswert, ein Register zu haben, in dem auch bei Serienbetrieb eine Information »statisch« gespeichert werden kann, die jedoch innerhalb dieses Registers jeweils beim Auftreten eines »Schiebeimpulses« um genau eine Stelle weitergerückt werden soll. Die Anordnung soll hierbei so aufgebaut sein, daß die Schiebeimpulse, die — wie noch erläutert werden wird — synchron zu den Impulsen des Taktpulses liegen sollen, zu beliebigen Zeiten gegeben werden können. Ein derartiges Schieberegister könnte im einfachsten Falle aus Magnetkernen in Form gewöhnlicher dynamischer Register aufgebaut werden. Ein solches dynamisches Register aus Magnetkernen gibt nämlich automatisch seine Information immer erst auf den nächstfolgenden Impuls des Taktpulses hin an das nachfolgende Register ab. Der Taktpuls übernimmt hier die Rolle des Schiebeimpulses, da zunächst über den Abstand der einzelnen Impulse dieses Taktpulses nichts ausgesagt ist. Die Verwendung von Magnetkernen ist aber augenblicklich auf eine verhältnismäßig niedrige Frequenz beschränkt, so daß ein derartiges Schieberegister, das beispielsweise seinen Inhalt auch unmittelbar an eine mit hoher Frequenz arbeitende Rechenmaschine abgeben muß, für viele Zwecke nicht zu verwenden wäre.

Die Verwendung von Eccles-Jordan-Kreisen ist deshalb nicht zu empfehlen, weil diese Schaltkreise nicht die für Nachrichtenverarbeitungsgeräte not-

Quasistatisches Schieberegister

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Walter Heimann, München,
ist als Erfinder genannt worden

wendige Betriebssicherheit besitzen. Bekanntlich reagieren derartige statische Flip-Flops schon auf geringste Störimpulse, die aber mit geringem Auf-

ao wand nicht zu unterdrücken sind.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schieberegister, das an sich ebenso wie ein statisches Register arbeitet, da die in das Register eingespeicherten Informationen an beliebiger Stelle des Registers festgehalten und auch zu beliebigen Zeiten durch das Register hindurchgeschoben werden können. Das quasistatische Schieberegister gemäß der Erfindung, das ebenfalls für im Serienbetrieb arbeitende Nachrichtenverarbeitungsgeräte gedacht ist, weist zum Verschieben von aus η Elementen bestehenden Worten mindestens η dynamische 1-bit-Register in Verbindung mit mindestens je einem Koinzidenz- und einem Sperrgatter auf.

Ehe auf Einzelheiten des Registers nach der Erfindung eingegangen wird, sollen einige schaltungstechnische Überlegungen, die zum Verständnis der Erfindung notwendig sind, erläutert werden.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein dynamisches 1-bit-Register. Wie die Zeichnung erkennen läßt, besteht ein derartiges Register lediglich aus einem Laufzeitglied L, einem Mischgatter M und einem Rückkopplungspfad vom Ausgang des Laufzeitgliedes zu einem Eingang des Mischgatters. Wird beispielsweise über den Eingang E ein einzelner Impuls zugeführt, dann läuft dieser Impuls durch das Mischgatter M in das Laufzeitglied L ein und erscheint um eine bestimmte Zeit, vorzugsweise um eine Takteinheit, verschoben am Ausgang A des Registers. Gleichzeitig wird er über den zweiten Eingang des Mischgatters M wiederum dem Laufzeitglied L zugeführt, so daß er abermals mit einer zeitlichen Verschiebung um den genannten Betrag am Ausgang A abgenommen werden kann. Dieser Kreisvorgang wiederholt sich so lange, bis der Rückkopplungspfad unterbrochen oder auf andere Weise der kreisende Impuls gelöscht wird.

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Es sind sogenannte taktgesteuerte Laufzeitglieder 1-bit-Register zusammen mit η Koinzidenzgattern und

bekanntgeworden. Diese sind so aufgebaut, daß der η Sperrgattern angeordnet sind, unterscheidet sich die

durch das Laufzeitglied durchlaufende Impuls genau in dieser Figur dargestellte Anordnung von der An-

um einen Impulsabstand verschoben am Ausgang er- Ordnung nach der Fig. 2 auch noch dadurch, daß ein scheint. Außerdem wird durch diesen Taktpuls der zu 5 Impulsumkehrglied I (Inverter) vorgesehen ist, das

verschiebende Impuls jeweils regeneriert, so daß also immer dann einen negativen Impuls an die einzelnen

der kreisende Impuls auch nicht deshalb verloren- Sperrgatter abgibt, wenn ein Verschiebeimpuls dem

gehen kann, weil die innerhalb des Laufzeitgliedes Verschieberegister zugeführt wird. Außerdem ist in

oder im Rückkopplungspfad liegenden Schaltmittel der dargestellten Anordnung ein Umschalter U vorverlustbehaftet sind. 10 gesehen, mit dem es möglich ist, die Zuführungs-

Gemäß der Erfindung soll ein Schieberegister aus leitung der Verschiebeimpulse unmittelbar auf die

derartigen 1-bit-Registern aufgebaut sein, wobei min- Taktleitung zu geben oder auf eine Ein-Impuls-*

destens so viele 1-bit-Register hintereinandergeschaltet Ausblendschaltung, von der zu beliebigen Zeiten ein

werden, als das zu verschiebende Wort Stellen besitzt. einzelner Impuls, der allerdings synchron zu einem der

An Hand der Fig. 2 wird das Wesen der Erfindung 15 Impulse des Taktpulses liegt, abgenommen werden

an einem zweistufigen Schieberegister im einzelnen kann. Die Zuleitung des Taktpulses zu den einzelnen

erläutert. Laufzeitgliedern ist in dieser Figur nicht dargestellt. =.

Jede einzelne Stufe des Schieberegisters besteht aus Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung kann z.B.

einem 1-bit-Register, das gemäß der Fig. 1 durch das dazu benutzt werden, eine verhältnismäßig langsam Laufzeitglied Ll und das Mischgatter Ml verwirk- 20 anfallende Nachricht, die beispielsweise von einem

licht ist. Außerdem ist jedem 1-bit-Register ein Fernschreiber kommen kann, aufzunehmen und dann

Koinzidenzgatter K nachgeordnet, an dessen Ausgang entsprechend der Steuerung durch den Taktpuls an

sich jeweils ein Verstärkerglied V (vgl. Vl und V 2 in eine im Serienbetrieb mit hoher Frequenz arbeitende

Fig. 2) anschließen kann, das <j.en aus den Koinzidenz- Nachrichtenverarbeitungsmaschine wieder abzugeben, gattern austretenden Impulsen, falls notwendig, wieder 25 Die in den Figuren benutzten einzelnen Symbole für

den vollen Energieinhalt gibt. In der Rückkopplungs- Schaltelemente können bei Verwirklichung der Erfin-

leitung jedes einzelnen 1-bit-Registers ist ein Sperr- dung in verschiedener Weise realisiert werden. Ins-

gatter Sp (vgl. Sp 1 und Sp2 in Fig. 2) angeordnet, besondere die Schaltungen für Koinzidenz-, Misch-

über das der Rückkopplungspfad zu bestimmten und Sperrgatter sind allgemein bekannt. Außerdem Momenten unterbrochen werden kann. Außerdem 30 können die Verstärkungsglieder mit Hilfe von

kann, was für die Wirkungsweise des Schieberegisters Elektronenröhren in verschiedener Weise verwirklicht

ohne Bedeutung ist, im Rückkopplungspfad noch je werden. Aus Vollständigkeitsgründen sei jedoch an

ein eigener Verstärker V (vgl. FIl und F21 in Fig. 2) Hand der Fig. 4 eine Schaltung eines taktgesteuerten

vorgesehen sein. Laufzeitgliedes kurz erläutert.

Über die Klemme T wird der Taktpuls für die takt- 35 Das Laufzeitglied selbst besteht aus einem durch ' gesteuerten Laufzeitglieder Ll bzw. L 2 zugeführt, den Kondensator Cl und dem Widerstand Wl geüber die Klemme Sl erhält die Anordnung einen bildeten Differenzierglied, das den über die Klemme £ Schiebeimpuls, wobei über die Klemme S2 zu der ankommenden Impuls zunächst differenziert. Durch gleichen Zeit ein negativer Impuls zur Aussteuerung die Anordnung des Richtleiters R1 wird aber ledigder Sperrgatter zugeführt wird. 40 lieh von der Rückflanke des differenzierten Impulses Zur Erläuterung sei zunächst angenommen, daß eine nennenswerte Spannungsfunktion abgeleitet, die beide 1-bit-Register leer sind, d. h. daß vorher keine über das nachgeschaltete, durch den Widerstand W2 ■ Information eingespeichert wurde. Wird nun über die und den Kondensator C2 gebildete Integrierglied ent- j Klemme Sl ein Verschiebeimpuls gegeben, dann sprechend verformt wird. Die hierbei entstehende < ändert sich an dieser Sachlage nichts, da die 45 Spannungsfunktion wird dann nach Verstärkung über Koinzidenzgatter Kl und K2 nicht geöffnet werden die Röhre Vl einem Eingang eines Koinzidenzgatters können. zugeführt, an dessen zweitem Eingang der Taktpuls :^! Ist hingegen in einem oder auch in beiden 1-bit- Hegt. Das Koinzidenzgatter selbst ist Bestandteil des V Registern eine Information, also ein Impuls ein- Laufzeitgliedes und besteht, wie bekannte Gatter gespeichert, dann liegen die Verhältnisse anders, da 50 seiner Art, aus den Widerständen WZ, Wi und W 5 am Ausgang des entsprechenden 1-bit-Registers zu und den Richtleitern R 3, R 4 und R 5. Die Durchlaßjeder Taktzeit einmal dem nachgeschalteten Koinzidenz- richtung der Richtleiter ist so gewählt, daß am Ausgatter ein Impuls angeboten wird, der dann in das gang A des Koinzidenzgatters, das dem Ausgang des nachfolgende 1-bit-Register übertritt, wenn durch ganzen Laufzeitgliedes entspricht, dann, und nur dann einen über die Klemme Sl gegebenen Verschiebe- 55 ein Impuls, und zwar praktisch ein Impuls von der impuls der zweite Eingang des Koinzidenzgatters aus- Größe der Impulse des Taktpulses auftritt, wenn die gesteuert wird. Da gleichzeitig mit dem Verschiebe- beiden Richtleiter i?4 und .R 5 durch entsprechende impuls ein negativer Impuls über die Klemme 5" 2 an Gegenspannungen in das Sperrgebiet gesteuert wurden, die entsprechenden Sperrgatter gegeben wird, wird Die Schaltung ist hierbei so dimensioniert, daß der der Rückkopplungsweg der 1-bit-Register unter- 60 Richtleiter R 5 nur dann in das Sperrgebiet gesteuert brochen, so daß die eingespeicherten Informationen in wird, wenn um einen Impulsabstand früher am Einden Registern, in denen sie vor dem Auftreten des gang E ein Impuls angekommen war. Verschiebeimpulses vorhanden waren, gelöscht wer- In der zuletzt beschriebenen Schaltungsanordnung ,, den. Beim Auftreten eines Verschiebeimpulses wird ist außerdem eine Glimmlampe GIl vorgesehen, die also die Nachricht jeweils um eine Stelle des Ver- 65 anzeigt, ob die Röhre Vl ausgesteuert ist oder nicht. : Schieberegisters weitergegeben. Die Röhre Vl wird aber nur ausgesteuert, wenn inner- , Die Fig. 3 der Zeichnung zeigt schematisch, wie ein halb des Laufzeitgliedes ein Impuls läuft. Ist dann v« M-stufiges Verschieberegister nach der Erfindung auf- dieses Laufzeitglied zur Realisierung eines dyna- ■* gebaut werden kann. Außer dadurch, daß in dem in mischen 1-bit-Registers mit seinem Ausgang auf den ■! Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel η einzelne 7° Eingang zurückgekommen, so wird die Glimmlampe |||

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Gil immer dann brennen, wenn in dieses dynamische Register ein Impuls eingespeichert ist.

Wird jedem einzelnen dynamischen Register eine derartige Glimmlampe zugeordnet, dann kann die Lage einer Nachricht innerhalb -eines Verschieberegisters nach der Erfindung immer unmittelbar visuell verfolgt werden.

Die Ausführungsmöglichkeiten des Schieberegisters nach der Erfindung sind durch die beschriebenen Beispiele nicht erschöpft. Im Rahmen der Erfindung sind durchaus verschiedene Abwandlungen denkbar. Beispielsweise kann das Löschen einer Information innerhalb eines einzelnen dynamischen 1-bit-Registers auch dadurch erfolgen, daß die Zuführung des Taktpulses ebenfalls über ein Sperrgatter unterbrochen wird. In diesem Fall erübrigt sich dann eine Auftrennung des Rückkopplungsweges. Außerdem sei erwähnt, daß sich schaltungstechnisch einige Abwandlungen ergeben, wenn statt der beschriebenen, mit Hochvakuumröhren ausgerüsteten Verstärker Transistorverstärker verwendet werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Quasistatisches Schieberegister für im Serienbetrieb digital arbeitende Nachrichtenverarbeitungsmaschinen, z. B. Rechenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschieben von aus η Elementen bestehenden Worten (Zahlen) mindestens η dynamische 1-bit-Register in Verbindung mit mindestens je einem Koinzidenz- und einem Sperrgatter vorgesehen sind.

2. Schieberegister nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von taktgesteuerten Laufzeitgliedern innerhalb der einzelnen 1-bit-Register.

3. Schieberegister nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrgatter innerhalb des Rückkopplungsweges der einzelnen 1-bit-Register angeordnet ist.

4. Schieberegister nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem einzelnen 1-bit-Register ein eigenes Anzeigeorgan, z. B. eine Glimmlampe, zugeordnet ist.

5. Schieberegister nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Impulsumkehrgliedes innerhalb der Zuleitung für den Schiebeimpuls zur Abnahme eines Impulses zum Sperren der verschiedenen Sperrgatter.

6. Schieberegister nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum wahlweisen Anschalten des Schieberegisters an eine Taktleitung und an eine eigene Ein-Impuls-Ausblendschaltung vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© T09 585/154 6.57