DE1047492B - Umsetzer fuer in Form von Impulsen vorliegende, dezimalverschluesselte Binaerzahlen in Dezimalzahlen - Google Patents

Description

In der Rechenmaschinentechnik werden für die Rechenoperationen allgemein Binärzahlen verwendet, da diese Zahlen eine größtmöglichste Sicherheit bei einem verhältnismäßig geringeren Aufwand an Schaltungsmitteln gewährleisten. Da aber im Regelfalle sowohl die in eine Maschine einzugebenden Werte als auch die errechneten Werte schon aus Anschaulichkeitsgründen in Dezimalzahlen vorliegen müssen, sind am Ein- und Ausgang der Maschine eigene Umrechner vorzusehen, die die Dezimalzahlen in Binärzahlen umwandeln, und umgekehrt. Dieser Umwandlungsprozeß ist, insbesondere wenn es sich um Zahlen mit sehr vielen Stellen handelt, dann besonders schwierig, wenn die Binärzahl in einer rein binären Darstellung vorliegt.

Um die Vorteile der Binärzahlen während des Rechnungsvorganges selbst beibehalten zu können und trotzdem den UmrechnungsVorgang soweit als möglich einfach zu halten, ist es bekanntgeworden, jede einzelne Stelle der Dezimalzahl für sich getrennt im binären Zahlensystem zu verschlüsseln. Wenn also beispielsweise die Zahl 578 in einer derartigen binären Schreibweise wiedergegeben werden soll, dann werden getrennt, insbesondere nacheinander, die Zahlen 8, 7 und 5 binär verschlüsselt und in den Kern der Rechenmaschine gegeben.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Umsetzer zur Umwandlung von dezimalverschlüsselten Binärzahlen in Dezimalzahlen, wobei dieser Umsetzer nach der Erfindung so dimensioniert werden soll, daß jeder beliebige Zahlencode, sei es in Form eines Tetradencodes, eines Zwei-von-fünf-Codes oder Zwei-vonsieben-Codes, für eine Umwandlung herangezogen werden kann. Ganz allgemein bezieht sich somit der Umsetzer nach der Erfindung auf eine Anordnung zur Umwandlung von in Form von Impulsen vorliegenden binären Zahlen in Zahlen anderer, vorzugsweise niedrigerer Ziffernfolge (Dezimalzahl). Die Zahl in dem Code der höheren Ziffernfolge soll nach den Stellen oder Stellengruppen der Zahl der anderen Ziffernfolge getrennt verschlüsselt sein, und· die jeder Stelle der Zahl niedrigerer Ziffernfolge zugeordneten Stellen der Zahl höherer Ziffernfolge sollen zumindest für den Umwandlungsprozeß gleichzeitig vorliegen. Voraussetzung für den Umsetzer nach der Erfindung ist also, daß die einer ganz bestimmten Stelle der zu errechnenden Dezimalzahl zugeordneten Binärzahlen gleichzeitig, also in Paralleldarstellung, vorliegen müssen, während es für den Umsetzer nach der Erfindung gleichgültig ist, ob die den weiteren Stellen der Dezimalzahl zugeordneten Binärzahlen dann in Seriendarstellung oder in weiterer Paralleldarstellung zugeordnet sind. Um diese Voraussetzung in jedem Fall erfüllen zu können, d. h. um den Umsetzer universell

Umsetzer für in Form von Impulsen

vorliegende, dezimalverschlüsselte

Binärzahlen in Dezimalzahlen

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Phys. Rudolf Buser, München,
ist als Erfinder genannt worden

anwenden zu können, müssen in Maschinen, in denen mit reiner Seriendarstellung gearbeitet wird, die entsprechenden Gruppen der Binärzahlen mit Hilfe von Laufzeit- oder Speichergliedern in eine Paralleldarstellung umgewandelt werden.

Der Umsetzer nach der Erfindung enthält so viele Magnetkerne mit zumindest angenähert rechteckiger Hystereseschleife, als eine Stelle (oder Stellengrtippe) der Zahl niedrigerer Ziffernfolge Werte annehmen kann, und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Vormagnetisierung zum Erzwingen einer definierten Ruhelage der Magnetkerne vorgesehen ist, daß jede einzelne Wicklung mit jedem Kern derart verkettet ist, daß jede der entsprechend der jeweils umzuwandelnden Binärzahl stromführenden Leitungen (Wicklungen) in dem zugehörigen Kern eine der Vormagnetisierung entgegengerichtete Durchflutung erzeugt, während die Wicklungen, über die bei der umzuwandelnden Binärzahl kein Strom fließt, in umgekehrter Richtung mit dem entsprechenden Kern verkettet sind, und daß zumindest einzelne Kerne ein- oder mehrfach mit einer Taktwickluttg derart verkettet sind, daß jeweils die Gesamtzahl der Durchflutungen für den ausgewählten Kern auf einen für das Umkippen erforderlichen Wert gebracht wird.

Bei dem Umsetzer nach der Erfindung sind also für jede mögliche Ziffer einer Stelle der Dezimalzahl, also beispielsweise für die Ziffern 0 bis 9, je ein Magnetkern vorgesehen, der mit Hilfe einer Vormagnetisierungswicklung in einen genau definierten Zustand gebracht ist und der durch eine Koinzidenzbildung von mehreren Strömen so beaufschlagt wird, daß er nur beim Auftreten von Strömen in ganz bestimmten Leitungen zum Umkippen gebracht wird, so daß in seiner Ausgangswicklung dann ein Impuls auftritt,

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der anzeigt, daß die dem Umsetzer zugeführte Binärzahl gerade der Dezimalzahl bzw. -ziffer entspricht, der der Kern zugeordnet ist. Da mit den einzelnen Impulsen der Binärzahl nicht für alle Kerne eine eindeutige Koinzidenzwirkung dahingehend erzielt werden kann, daß gerade nur ein Kern umkippt, ist es^gefhäß einem weiteren Merkmal nach der Erfindung notwendig, die restlichen Teilströme bzw. zuviel vorhandene Teilströme durch;Impulse des Taktpulses zu ergänzen bzw. zu kompensieren.

Ehe auf Einzelheiten des Umsetzers nach der Erfindung eingegangen wird, sei als Beispiel zunächst ein dezimalverschlüsselter. Binärcode erläutert, der als excess-3-Code bekannt ist, und wie er dann für einen Ümsetzungsvorgang zur Verfügung steht.

In der Fig. 1 ist ein derartiger Code dargestellt, und zwar ist angenommen, daß auf vier Leitungen Kl bis /f 4 Impulse auftreten können. Der Zahlencode ist nun so gewählt, daß bei der Dezimalziffer 0 beispielsweise nur auf den Leitungen K 3 und iC4 gleichzeitig ein Impuls auftritt, während die Leitungen K1 und K 2 stromlos bleiben. Soll die Dezimalziffer 5 realisiert werden, dann liegt beispielsweise lediglich auf der Leitung/Cl ein Impuls, der einer »1« in dem dargestellten Schema entspricht, während die anderen Leitungen stromlos sind. Wie das dargestellte Schema zeigt, besteht jeweils eine eindeutige Zuordnung zwischen der Impulsverteilung auf den vier Leitungen K1 bis Ki. und den Ziffern 0 bis 9 des dezimalen Zahlensystems.

Innerhalb einer Rechenmaschine liegen nun die einzelnen Zahlen in derartigen Impulsgruppen vor. Hierbei werden dann beispielsweise die einzelnen Stellen einer Dezimalzahl nacheinander über dieselben Leitungen und die Schaltglieder der Maschine geführt. Der Umsetzer nach der Erfindung soll nun jeweils aus einer derartigen Impulskombination eindeutig die zugeordnete Dezimalziffer ermitteln.

Hierzu sind, wie Fig. 2 anschaulich erkennen läßt, zehn Magnetkerne vorgesehen, die zunächst adle mit einer Vormagnetisierungswicklung V verkettet sind. Die einzelnen Magnetkerne haben im wesentlichen eine rechteckige Hystereseschleife. Die Vormagnetisierung und der diese Wicklung durchfließende Strom sind so gewählt, daß im Ruhezustand der Magnetisierungszustand dieser Kerne eine definierte Lage annimmt.

In der Fig. 4 ist eine Hystereseschleife eines der Kerne dargestellt, in welcher der Vektor V die Richtung des durch den Vormagnetisierungsstrom induzierten Feldes angibt.

Der Ausgangszustand des Kernes entspricht somit dem Punkt α auf dieser Magnetisierungskurve. Außerdem ist jeder einzelne Kern mit jeder der vier Informationsleitungen Kl bis K 4 und bis auf die Kerne u 4 und ίί8 mit einer Taktleitung T verkettet. Nach Fig. 2 ist mit Hilfe von einzelnen Pfeilen jeweils angedeutet, wie der Wicklungssinn der einzelnen Leitungen mit den entsprechenden Kernen gerichtet sein soll, daß beim Auftreten eines Impulses in dieser Leitung ein ganz bestimmtes Feld entsteht. Dieses Feld soll hierbei gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung so gerichtet sein, daß der Induktionsfmß dem Vormagnetisierungsfeld dann und nur dann beim Auftreten eines Impulses entgegengerichtet ist, wenn die der dem Kern zugeordnete Dezimalzahl äquivalente Binärzahl an dieser Stelle in dem Schema nach Fig. 1 eine »1« aufweist. Die Größe der Impulse bzw. die Anzahl der Wicklungen ist so gewählt, daß der entsprechende Kern dann und nur dann umkippen kann, wenn sich .drei Pfeile in der der Vormagnetisierung entgegengerichteten Richtung addieren, ohne daß die Vormagnetisierung durch einen Impuls in einer Wicklung umgekehrter Durchflutungsrichtung addiert wird. So-Jern.längs.-der TaktleitungT innerhalb eines Kernes zwei Pfeile eingezeichnet sind, so heißt dies, ein einzelner "Taktimpuls soll beim Auftreten eine doppelte Durchflutung erzeugen. Wenn kein Pfeil auf der Taktleitung eingezeichnet ist, so bedeutet dies, daß der entsprechende Magnetkern nicht mit der Taktleitung

ίο verkettet ist.

Tritt nun innerhalb der Leitungen Kl bis /C 4 eine der möglichen Impulskombinationen auf, dann wird, wie im folgenden noch anschaulich erläutert wird, ein Kern zum Umkippen gebracht, so daß darm in dieser Ausgangswicklung ein Impuls induziert wird, der zur Anzeige der entsprechenden Dezimalziffer verwendet werden kann. Dies ergibt sich auch anschaulich aus der Fig. 4, da dann und nur dann, der Magnetisierungszustand des Kernes die Lage b einnimmt, wenn drei Pfeile, die alle einem Strom //3 entsprechen, gleichzeitig auftreten. In bekannter Weise wird dann durch das »Umkippen« und das anschließende Zurückkippen in die Lage α ein Ausgangsimpuls erzeugt.

Wird also beispielsweise über die Leitung K1 bis KA die Impulskombination 0110 gegeben, dann wird

.-.. gerade der Kern M 3 zum Umkippen gebracht, da sich die Durchflutungen, die über die Leitung K 2, die Leitung K 3 und die Leitung Γ erzeugt werden, addieren. Ein anderer Kern, z.B. der KernikfO, wird nicht umkippen, da zwar ebenfalls die Leitungen/C 3 . und T eine der Vormagnetisierung entgegengerichtete Durchflutung erzeugen, aber diese Durchflutung erstens durch die Gegen durchflutung der Leitung K 2 zum Teil wieder aufgehoben wird, abgesehen davon, daß zwei Teildurchflutungen allein nicht ausreichen würden, den Kern umzukippen. Auch der Kern Ml kann, obwohl er insgesamt drei Teilströme, und zwar über die Leitung K 2 und die Leitung T zum Umkippen erhält, nicht kippen, da seine Vormagnetisierung durch die über die Leitung K 3 erfolgte Durchflutung entsprechend verstärkt wird, so daß die drei erstgenannten Durchflutungen nicht ausreichen, diesen Kern zum Kippen zu bringen.

Das an Hand der Fig. 2 beschriebene Ausführungsbeispiel eines Umsetzers nach der Erfindung kann verschiedentlich abgewandelt werden. So ist es beispielsweise ohne weiteres denkbar, durch geeignete Wahl und eine anders geartete Zuführung der Taktimpulse dafür zu sorgen, daß ein Kern bereits durch die Addition von zwei Teilströmen zum Kippen gebracht wird. In diesem Falle müssen dann jeweils die Kerne, die auf Grund des erläuterten Codes gegebenenfalls mit drei Teilströmen beaufschlagt werden, um eindeutige Zustände zu erreichen, über die Taktleitung einem Gegenstrom ausgesetzt werden.

Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 3. Das Ausführungsbeispiel gemäß dieser Figur ist im einzelnen ebenso aufgebaut wie das nach Fig. 2. Die einzelnen Impulse bzw. die von den Impulsen durchfiossenen Wicklungen sind in diesem Sonderfall so dimensioniert, daß bereits beim Auftreten von Impulsen in zwei Leitungen mit entsprechender Wicklungsrichtung ein Kern zum Umkippen gebracht wird. Da in dem KernM4 und MS drei Teilströme auftreten können, werden diese Kerne mit einer Taktwicklung versehen, die gerade einen umgekehrten Fluß erzeugt, während dann alle die Kerne, bei denen im gewünschten Zustand gerade zwei Impulse (Einsen) auftreten, ohne Hilfsmittel des Taktpulses auskommen und die Kerne Ml und M 5, in denen zum gewünschten

Zeitpunkt nur ein einziger Impuls fließt, mit einer unterstützenden Taktpulswicklung ausgerüstet sind.

Auch das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt, daß der Umsetzer nach der Erfindung noch weiter abgewandelt werden kann. So ist es insbesondere möglich, die fehlende Durchflutung der Impulse durch Verdoppelung der Wicklungen zu ersetzen. In diesem Falle kann dann unter Umständen eine Zuführung von Taktimpulsen ganz unterbleiben. Allerdings hat eine derartige Anordnung gegenüber den beschriebenen Anordnungen den Nachteil, daß die beschriebenen Kerne mit verschiedenen Wicklungen ausgerüstet werden müssen, was in der Herstellung umständlich ist, da es sich im allgemeinen um sehr kleine Magnetkerne handeln dürfte. Außerdem werden hierdurch die Ausgangsleitungen unterschiedlich belastet.

Auch durch die Zuführung des Vormagnetisierungsstromes in Impulsform sind Abwandlungen des Umsetzers nach der Erfindung möglich, indem durch geeignete Wahl der Vormagnetisierungswicklung selbst zumindest die Zuführung eines entgegengerichteten Taktimpulses unterbleiben kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Umsetzer zur Umsetzung von in Form von Impulsen (Impulskombinationen, Impulsfolgen) vorliegenden, binären Zahlen in Zahlen anderer, vorzugsweise niedrigerer Ziffernfolge, wobei die Zahl in dem Code der höheren Ziffernfolge nach den Stellen (oder Stellengruppen) der Zahl niedrigerer Ziffernfolge getrennt verschlüsselt ist und die jeder Stelle der Zahl niedrigerer Ziffernfolge zugeordneten Stellen der Binärzahl zumindest für den Umwandlungsprozeß gleichzeitig parallel vorliegen, insbesondere zum Umwandeln von dezimalverschlüsselten Binärzahlen in Dezimalzahlen, aufgebaut aus einer dem möglichen Ziffernwert (z. B. zehn) entsprechenden Anzahl von Magnetkernen mit zumindest angenähert rechteckiger Hystereseschleife, da,durch gekennzeichnet, daß eine Vormagnetisierung zum Erzwingen einer definierten Ruhelage der Magnetkerne vorgesehen ist, daß jede einzelne Wicklung mit jedem Kern derart verkettet ist, daß jede der entsprechend der jeweils umzuwandelnden Binärzahl stromführenden Leitungen (Wicklungen) in dem zugehörigen Kern

ίο eine der Vormagnetisierung entgegengerichtete Durchflutung erzeugt, während die Wicklungen, über die bei der umzuwandelnden Binärzahl kein Strom fließt, in umgekehrter Richtung mit dem entsprechenden Kern verkettet sind, und daß zumindest einzelne Kerne ein- oder mehrfach mit einer Taktwicklung derart verkettet sind, daß jeweils die Gesamtzahl der Durchflutungen für den ausgewählten Kern auf einen für das Umkippen erforderlichen Wert gebracht wird.

2. Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den einzelnen Impulsen parallel durchgeführte Durchflutung so gewählt ist, daß ein Magnetkern gerade bei der höchstmöglichen Anzahl von gleichzeitig auftretenden Impulsen ummagnetisiert wird.

3. Umsetzer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der durch die Taktimpulse erzielten Teildurchflutung eine größere Durchflutung über eine der Informationsleitungen durch entsprechend vermehrte Wicklungen erzielt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Buch von C. W. Tompkins, J. H. Wakelin und W.W. Stifler: »High-Speed Computing Devices«, Mc. Graw Hill Book Comp. Inc., New York, Toronto, London, 1950, S. 412 bis 415;

RCA-Review, XIII, 1952, S. 183 bis 201.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen