DE1052718B - Vorrichtung zum Vergleichen von zwei Zahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Vergleichen von zwei arithmetischen Ganzzahlen 2V₁ und 2V₂. Um diesen Vergleich auszuführen, kann jede Ziffer der Zahlen beispielsweise im dezimalbinären System ausgedrückt werden, was im allge- meinen Fall darauf hinausläuft, jede Zahl durch eine Summe von Gliedern oder Schlüsselbestandteilen zu ersetzen, die aus der Serie 1, 2, 4, 8 — 10, 20, 40, 80 —100... gewählt werden. Jede Gruppe von vier Gliedern dieser Serie entspricht einer bestimmten Dezimalstelle der genannten Zahlen, und jede von Null verschiedene Ziffer der Dezimalstelle (n+i) ist durch eine oder mehrere Komponenten ersetzt, die aus der Gruppe 10", 2-10", 4-10", 8-10" gewählt werden. Die Glieder jeder Summe werden durch Impulse dargestellt, deren zeitlich in konstanten Abständen gestaffelte Sendeaugenblicke t, gerechnet von einem bestimmten Ausgangszeitpunkt, die Beziehung t — ar ausdrücken, wobei α eine Konstante und r die entsprechende Stelle des Gliedes in der erwähnten Serie 1, 2, 4, 8 — 10, 20, 40, 80 — 100 ... bedeutet. Die jeder genannten Gruppe entsprechende Aussendeperiode ist gleich einer dezimalen Periode T vom Wert Aa.

Die Vergleichsvorrichtung gemäß der Erfindung dient zum Vergleich von zwei Zahlen 2V₁ und 2V₂ in verschlüsselter Darstellung durch Impulsreihen, deren Impulse mit konstantem Zeitabstand α aufeinanderfolgende Schlüsselbestandteile mit zunehmenden Werten bilden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse einer der Zahlen (z. B. 2V₁) an den Eingang einer Vorrichtung angelegt werden, die jedesmal bei Fehlen eines Impulses von 2V₁ im vorausbestimmten Impulszeitpunkt die Negation durch einen Ausgangsimpuls bezeichnet, der auf einen Eingang einer UND-Schaltung (Koinzidenzschaltung) übertragen wird, daß ferner die Impulse der anderen Zahl (z. B. 2V₂) an einen anderen Eingang dieser UND-Schaltung angelegt werden, und daß der Ausgang der UND-Schaltung mit einem Eingang eines Impulsumlaufspeichers von der Umlaufzeit α derart verbunden ist, daß in diesem der Umlauf eines Impulses von 2V₁ und das Vorhandensein eines Impulses von 2V₂ zusammenfallen, und dieser umlaufende Impuls anzeigt, daß 2V₂ größer als 2V₁ ist.

Durch die Erfindung wird gegenüber dem unten besprochenen Stand der Technik eine wesentliche Vereinfachung der Vergleichsvorrichtung erreicht.

Die Vorrichtung empfängt vorzugsweise Impulse gleicher Polarität, die den ausgewählten Gliedern der Impulsreihen so entsprechen, daß zwei zur gleichen Zeit S₁ erzeugte Impulse dieselbe Komponente von 2V₁ und 2V₂ darstellen, deren Wert um so höher ist, je Vorrichtung zum Vergleichen
von zwei Zahlen

Anmelder:
Compagnie des Machines Bull, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler,

B erlin-Grunewald, Lynarstr. 1,

und Dipl.-Ing. H. Stehmann, Nürnberg 2,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 24. September 1951

größer S₁ ist. Die Vergleichvorrichtung umfaßt, wie erwähnt, einen Wellenspeicher (4, 5, 6 in der unten zu besprechenden Zeichnung) und zwei Impulseingangswege 66, 71 und 2, 22, welche die Impulse der Zahlen 2V₁ bzw. A^r ₂ zum Wellenspeicher 4, 5, 6 übertragen können, dessen Laufzeit α ist. Dieser Wellenspeicher umfaßt mindestens einen Impulsregenerator oder Impulsformer 4 und ein als UND-Schaltung ausgeführtes Löschglied 7, die gemeinsam mit einer Verzögerungsleitung 6 in Serie geschaltet sind.

Die Vergleichsvorrichtung gemäß der Erfindung kann in Verbindung mit einer Einrichtung benutzt werden, die an ihren Ausgang angeschlossen ist und zur Aufnahme eines Impulses dient, wenn eine der beiden zu vergleichenden Zahlen größer ist als die andere. In diesem Falle ist der Arbeitszyklus der Vergleichsvorrichtung gleich der Impulslaufzeit des Wellenspeichers, mit dem die Impulseingangswege verbunden sind. Am Ende jedes Zyklus empfängt die UND-Schaltung 7 aus geeigneten Mitteln einen negativen Impuls, der den Wellenspeicher auf Null stellt. Von der genannten Vorrichtung können ebenfalls die aufeinanderfolgenden Ziffern einer bestimmten Zahl mit dem Einer verglichen werden; die Vorrichtung liefert jedesmal einen positiven Impuls, wenn eine von diesen Ziffern, die einem bestimmten Eingangsweg entspricht, gleich Null ist. Im letzteren Fall empfängt

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die UND-Schaltung am Ende jeder Dezimalperiode, d. h. am Ende jedes Vergleichs, einen negativen Impuls, der den Wellenspeicher auf Null stellt.

Nach dem oben über die Impulsfolgen Gesagten liegt das hauptsächliche Kennzeichen des gebrauchten Schlüssels darin, daß der eine Komponente darstellende Impuls zu einer Zeit erzeugt wird, die ein Vielfaches der Zeit α ist und mit der Stelle dieser Komponente in der schlüsselmäßigen Komponentenserie zunimmt. Viele Schlüssel entsprechen dieser Begriffsbestimmung. Insbesondere kann mit der erfindungsgemäßen Vergleichsvorrichtung ein Schlüssel gebraucht werden, worin irgendeine Ziffer α der zu vergleichenden Zahlen .W₁ und N₂ durch die Summe b=(a+3) ersetzt wird.

Diese Angaben ermöglichen den Vergleich der Erfindung mit bekannten Vorrichtungen ähnlicher Art.

Beispielsweise beschreibt die USA.-Patentschrift 2 484 081 eine »Elektrische Informationen vergleichende Vorrichtung«, mit der Gleichheit oder Ungleichheit von zwei schlüsselmäßigen graphischen Symbolen bzw. zweier aus solchen Symbolpaaren kombinierter Aggregate festgestellt werden kann. Diese Aggregate können Gegenstände, Ziffern oder Wörter individuell nach einem bestimmten Code darstellen. Ein oder mehrere Paare derartiger Symbole sind in den entsprechenden Aufzeichnungszellen zweier viereckiger, anliegender und identischer Felder eines durchsichtigen Filmes aufgezeichnet. Das Zentrum jeder Aufzeichnungszelle liegt im Kreuzungspunkt zweier parallel bzw. senkrecht zum Filmende verlaufender Linien, die hier der Einfachheit halber als waagerecht und senkrecht bezeichnet werden. Wie in Registrierungsträgern für Buchhaltungsmaschinen sind den aufeinanderfolgenden waagerechten Linien eines Feldes der Werte 9, 8, 7, 6 ... 0, 11 ... 15 zugeteilt, während die senkrechten Linien desselben Feldes Zahlenstellen in einem gegebenen Zahlensystem oder verschiedene Gegenstandskategorien darstellen können. Gleichwertige, in zwei anliegenden Feldern markierte Symbole belegen also identisch liegende Stellen und sind undurchsichtig.

Der Film wird mit einer konstanten Geschwindigkeit dicht an zwei dünnen röhrenartigen Lichtquellen vorbeibewegt, die voneinander um die Länge eines Filmfeldes entfernt sind und quer zur Filmlängsachse verlaufen. Eine Photozelle ist gegenüber jeder Aufzeichnungszelle der zwei von den beiden Quellen zugleich beleuchteten waagerechten Zellenreihen so aufgestellt, daß diese Photozelle den Lichtstrahl aus der gegenüberliegenden Lichtquelle dann empfängt, wenn der Strahl kein Symbolzeichen auf dem Film trifft. Von den verschiedenen Photozellenpaaren, die die Paare von identisch liegenden Aufzeichnungszellen jeweils ablesen, werden ihnen entsprechende Kippschaltungen gesteuert. Diese Kippschaltungen werden am Ende der Lichtuntersuchung jeden Feldes wieder in den Nullzustand gebracht. Jede Kippschaltung läßt durch Lichtsignale erkennen, daß zwei identisch liegende, simultan beleuchtete Aufzeichnungszellen gleiche oder ungleiche Werte speichern. Aus Fig. 6 a der angeführten Patentschrift 2 484 081 ist zu ersehen, daß zwei Doppeltrroden und eine Triode für jede Zahlenstelle jeder berücksichtigten Zahl notwendig sind.

Dagegen benötigt die erfindungsgemäße Vorrichtung an elektrischen Einrichtungen einige Kristalle, Elektronenröhren und Verzögerungsleitungen, deren Anzahl bzw. Umfang nicht von der Größe der verglichenen Zahlen abhängen.

Die französische Patentschrift 1 056 750 beschreibt eine »Automatische binäre Rechenmaschine« in Gestalt eines elektrischen Rechenautomaten, der algebraische Ziffern behandelt und einen Zweiadressencode benutzt. Dieser Automat umfaßt einen Befehlsspeicher, der auch zur Zahlenspeicherung dient und aus einer Ultraschallwellenschleife besteht. Auf S. 39 und 40 dieser Patentschrift ist ein Komparator beschrieben, der nur die Gleichheit oder Ungleichheit

ίο zweier Kennzahlen A und B zeigt. Jede von diesen Kennzahlen stellt eine Anzahl Ablesezeiten dar, wobei die zum Ablesen eines Wortes von der Ultraschallschleife nötige Zeit »Ablesezeit« genannt wird. Die Kennzahl A ist aus dem zuletzt durchgeführten »Befehlswort« herausgegriffen und bereits in einem Speicherwerk aufgenommen. Diese Kennzahl stellt die auf eine bestimmte Klemme der Ultraschallschleife bezogene Suehzeit eines Befehlswortes dar, das in einem der Schallkanäle dieser Schleife wandert und eine Operation vorschreibt, die nach der Ablesung dieses Befehlswortes ausgeführt wird.

In Fig. 2 der genannten Patentschrift ist unabhängig von der Zeit ein solches, zwei Adressen umfassendes »Befehlswort« gezeigt. Auf S. 7, Zeilen 27 bis 30, der Patentschrift ist die Stelle der die Suehzeit bezeichnenden Kennzahl in diesem Wort angegeben.

Die andere Kennzahl wird allmählich in einem

Zähler gebildet, der die Ablesezeiten zählt und am Anfang jedes Zyklus einer Arbeitsphase des Rechenautomaten auf Null gestellt wird.

Dieser Zähler und das genannte Speicherwerk sind in Fig. 31 der Patentschrift dargestellt. Da der Zähler und das Speicherwerk höchstens fünfstellige Zahlen speichern können, umfaßt der Zähler die Kippschaltungen 913, 922, 923, 924, 925 und das Speicherwerk die Kippschaltungen 900, 901, 902, 903, 904. Die Kippschaltungspaare (913, 900), (922, 901) . .. (925, 904) sind durch die Koinzidenzschaltungspaare (309, 310), (307, 308) .. . (301, 302) jeweils miteinander verbunden. Die Gleichheit der beiden Kennzahlen wird durch die erwähnten zehn UND-Schaltungen festgestellt. Im ganzen umfaßt diese Vergleichsvorrichtung zehn Doppelpentoden oder Doppeltrioden und fünfzehn Pentoden. Da diese Schaltung von der obenerwähnten wenig verschieden ist, erübrigt sich ein nochmaliger Vergleich mit der erfindungsgemäßen Vergleichsvorrichtung.

Auf S. 427, Zeilen 4 bis 8, des Werkes »High speed computing devices« ist ein Komparator erwähnt, der der elektronischen Rechenmaschine ENIAC einverleibt ist. Er entdeckt die von der Maschine begangenen Rechenfehler dadurch, daß jede Rechenoperation zweimal, aber auf verschiedene Arten von der Maschine ausgeführt wird und daß er die Gleichheit oder die Ungleichheit des Ergebnisses der beiden Operationen feststellt. Dieser Komparator wirkt also wie die vorstehend beschriebenen bekannten Vergleichsvorrichtungen. Wie alle in der ENIAC gebrauchten Zähler und Speicherwerke ist diese Vergleichsvorrichtung durch kombinierte Kippschaltungen gebildet. Sie weist also dieselben Nachteile auf wie die zwei anderen schon erwähnten Vorrichtungen.

Bei dem Rechenautomaten EDVAC wird ein Verfahren verwendet, das zum Vergleich der absoluten Werte von zwei algebraischen Zahlen diese Werte in ein Subtrahierwerk einführt. Ihr Vergleich ergibt sich aus dem Vorzeichen des so erhaltenen Unterschiedes. Die zur Anwendung dieses Verfahrens (besprochen auf S. 1 bis 8 des Werkes »Functional Descirption of the EDVAC«, herausgegeben von der

»Moore School of Electrical Engineers« benötigte Schaltung umfaßt viele Elemente, die in der erfindungsgemäßen Vergleichsvorrichtung nicht zu rinden sind und bei ihr erspart werden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß sich der erfindungsgemäße Vergleicher oder Komparator gegenüber dem Bekannten dadurch auszeichnet, daß er einen einzigen Wellenspeicher umfaßt, dessen einfache Eingangs- und Löschmittel es erlauben, das Ergebnis des Vergleichs zweier impulsförmig ausgedrückter Zahlen nach dem Zustand des Wellenspeichers am Vergleichsende zu erkennen, so groß diese Zahlen auch sein mögen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 stellt ein vereinfachtes Schaltungsschema einer Vergleichsvorrichtung gemäß der Erfindung dar;

Fig. 2 zeigt das Verbindungsschema eines der Impulsleitungswege in der Vergleichsvorrichtung und der an seine Enden angeschlossenen Impulsgeneratoren oder Impulsformer;

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der statischen Charakteristik eines Germaniumgleichrichters;

Fig. 4 zeigt für einen Zeitausschnitt die benutzten Impulse und die Taktgeberimpulse;

Fig. 5 ist das vereinfachte Schaltungsschema eines Vergleichers gemäß der Erfindung.

Das in Fig. 1 dargestellte Schema für den Zahlenvergleich wird zunächst für den Fall beschrieben, daß zwei Zahlen N₁ und N₂ kleiner als ein bestimmtes Maximum sind und miteinander verglichen werden sollen. Das Schema wird dann weiter untersucht für den Fall, daß man die aufeinanderfolgenden Ziffern einer ganzen Zahl N₃ mit dem Einer vergleichen will. Im ersten Falle kommen die der ersten Zahl N₁ entsprechenden positiven Zahlenimpulse in der Vergleichsvorrichtung auf der Leitung 1 und die positiven Impulse von im wesentlichen gleicher Form, welche die zweite Zahl N<, darstellen, auf der Leitung 2 an. Diese beiden Leitungen sind über Impulsformer und Röhrenschalter, die weiter unten erläutert werden, mit dem Eingang 3 eines Wellenspeichers (Impulsumlaufspeichers) 3, 4, 5, 6, 7 und mit einem ■— einen Teil des Umlaufkreises bildenden — elektronischen Unterbrechers 7 verbunden, der in den Wellenspeicher zwischen dessen Ausgang 5 und dessen Eingang 3 eingeschaltet ist.

Der genannte Wellenspeicher enthält einen Impulsformer oder eine Impulsberichtigungsschaltung 4 und eine Verzögerungsleitung 6, die derart beschaffen sind, daß ein in den Speicher durch den Eingang 3 eintretender Impuls am Ende einer Zeit, welche der in der obenerwähnten Gleichung t = ar vorkommenden Konstanten α gleich ist, zu diesem Eingang zurückkehrt. Der Ausgang 5 des Stromkreises 3, 4, 5, 6, 7 ist mit dem Eingang 75 α einer Koinzidenzschaltung (UND-Schaltung) 75 verbunden, deren Arbeitsweise weiter unten geschildert wird. Beim Anlegen entsprechend gewählter Spannungen an die Eingänge 75 b, 75 c der Schaltung 75 wird ein Impuls an dem Ausgang 75 ti nur am Ende des Vergleichs der beiden Zahlen empfangen und nur in dem Falle, daß N₂ größer ist als N₁.

Die Röhrenschalter, welche die Leitungen 1 und 2 mit dem Eingang 3 des Speicherstromkreises 3,. 4, 5, 6,7 verbinden, sind an eine Leitung 8,9,10 geschaltet, die mit nicht gezeichneten Mitteln auf der Spannung Null gehalten werden kann. Diese Mittel können in einem Umschalter bestehen, der die Spannung Null in eine negative Spannung — V₅ übergehen lassen kann, wenn man statt des ersten erwähnten Vergleichfalles den zweiten benutzen will. Die Spannung Null ist ein wenig größer als die Scheitelspannung der positiven Impulse, die ungedämpft auf der Leitung 1 ankommen. Die Röhrenschalter, die für beide Leitungen gleich ausgebildet sind, weisen für die Leitung 1 im Sinne der Fortpflanzung der Impulse zwei Gleichrichterelemente 11 und 12 auf, die im wesentlichen gleich sind und deren Kathoden mit der Leitung 1 und der Leitung 8, 9,10 in Verbindung stehen. Ihre gemeinsamen Ausgänge sind einerseits mit einer Quelle 13 mit der Gleichspannung +V₁ über einen Widerstand 14, andererseits über ein den Elementen 11 und 12 ähnliches Gleichrichterelement 15, das aber im entgegengesetzten Sinne geschaltet ist, mit dem Eingang 18 α eines Impulsformers 18 verbunden. Der Eingang 18 α ist seinerseits über einen Widerstand 17 mit einer Quelle 16 von negativem Potential — V₂ verbunden.

Ein zweiter Eingang 186 des Impulsformers ist mit einer sogenannten Dienstleitung 19, 88 b, 29 b verbunden auf welcher positive Uhrimpulse mit einer

Impulsgrundfrequenz — umlaufen, die mit allen numerischen Impulsen zusammenfallen. Der Ausgang 18 d des Impulsformers 18 ist an dem Eingang 3 des erwähnten Speichers über zwei Gleichrichterelemente 20 und 21 angeschlossen, diehintereinandergeschaltet sind.

Die der Leitung 2 zugeordneten Röhrenschalter umfassen ebenfalls in der Reihenfolge, wie sie von den auf der Leitung 2 laufenden Impulsen getroffen werden, die Gleichrichterelemente 22 und 23, die den Elementen 11 und 12 entsprechen und in der gleichen Weise wie sie geschaltet sind. Ihre Kathoden sind an die Leitung 2 bzw. an die Leitung 8, 9,10 geschaltet. Ihre gemeinsamen Ausgänge sind einerseits mit einer Quelle 24 von positivem Potential + V₁ über einen Widerstand 25, andererseits mit einem Gleichrichterelement 26 verbunden, das wie das erwähnte Element 15 geschaltet ist. Die Kathode des Elements 26 ist an die Quelle 27 von negativem Potential — V₂ über den Widerstand 28 und an den einen Eingang 29 α eines Impulsformers 29 geschaltet, der dem Impulsformer 18 entspricht.

Der zweite Eingang 29 b des Impulsformers 29 ist mit der Leitung 19,18 &, 29b verbunden. Die Impulsformer 18 und 29, die noch in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben werden, haben je zwei Ausgänge, die der Einfachheit wegen als positiver und negativer Ausgang bezeichnet werden. Der positive Ausgang des Impulsformers 18 wird im Vergleicher nicht gebraucht und ist deshalb in der Figur nicht gezeigt. Der positive Ausgang 29 c des Generators 29 ist einerseits über ein Gleichrichterelement 31 und einen Widerstand 32 mit der Quelle 30 von positivem Potential + V₁, andererseits über ein Gleichrichterelement 34 und einen Widerstand 35 mit der Quelle 33 von negativem Potential -V₂ verbunden.

Die Gleichrichterelemente 31 und 34 stehen andererseits mit dem Ausgang des Gleichrichterelementes 20 bzw. mit der Kathode der Eingangsdiode 7 a eines elektronischen Unterbrechers 7 in Verbindung, der die in der Richtung 4, 5, 6 in dem Wellenspeicher 3, 4, 5, 6,7 umlaufenden Impulse sperrt oder durchläßt.

Dieser Unterbrecher 7 wird von vier im wesentlichen gleichen Gleichrichterelementen 7 a, 7 b, 7 c, 7 d gebildet, deren Anoden eine gemeinsame Klemme 7 e haben und deren Kathoden die Eingänge des Unterbrechers darstellen. Die Klemme 7 e, welche die Aus-

gangsklenime für die umlaufenden Impulse bildet, ist über einen Widerstands? mit einer Quelle36 von positivem Potential ~VV_X verbunden. Der negative Ausgang 29 d des Impulsformers 29 ist über ein Gleichrichterelement 38 an einen zweiten Eingang 7 b des Unterbrechers 7 geschaltet. Die Kathode dieses Elementes 38 ist einerseits über einen Widerstand 40 mit einer Quelle 39 von negativem Potential -V₂, andererseits über ein Gleichrichterelement 41 mit dem Ende der Hilfsleitung 8, 9 verbunden.

Die dem elektronischen Unterbrecher 7 ähnlichen Schaltungen, die sich dadurch kennzeichnen, daß im wesentlichen gleiche Gleichrichterelemente an ihren Anoden miteinander verbunden sind und daß einige von diesen Elementen durch Ströme in der Durchlaßrichtung durchflossen werden können, während andere gleichzeitig Ableitströnie in Sperrichtung hindurchlassen können, haben die gleichen Eigenschaften wie der Unterbrecher 7 und bilden Koinzidenzschaltungen. Diese Anordnungen mit den Gleichrichterpaaren 11-12, 22-23, 20-31 sind also ebenfalls elektronische Unterbrecher mit wahlweiser Steuerung, die in folgendem kurz »UND-Schaltungen« genannt werden.

Die Arbeitsweise der UND-Schaltung 11-12 soll nun an Hand der Fig. 2, 3 und 4 auseinandergesetzt werden. Fig. 2 zeigt das Schema der Verbindungen, die der Leitung 1, welche die Impulse der Zahl N₁ übertragt, und den mit den Enden der Leitung 1 verbundenen Impulsformern A und 18 zugeordnet sind. Die in den Fig. 1 und 2 identischen Elemente führen dieselben Bezugszeichen. Die Impulsformer A und 18 haben ähnliche Schaltungen und sind in Fig. 2 durch strichpunktierte Rechtecke A und 18 umgrenzt.

Der Impulsformer A enthält eine Pentode 42, deren Steuergitter 42 a unterhalb der verriegelnden Spannung meistens polarisiert ist und positive numerische gedämpfte Impulse empfängt, die geformt werden sollen, während seine Kathode 42 b gleichzeitig negative Taktimpulse erhält. Die empfangenen numerischen Impulse werden mit umgekehrter Polarität in dem Kathoden-Anoden-Kreis der Pentode wieder erzeugt und mit positiver Polarität an die Gleichrichterzelle

11 der UND-Schaltung 11-12 über einen Ausgangstransformator 43 angelegt, der eine im genannten Kathoden-Anoden-Kreis liegende Primärwicklung 43 a und eine Sekundärwicklung 43 c aufweist. Die Zelle

12 ist durch den Schaltarm eines Umschalters 49 mit zwei Stellungen an die Batterie 13 angeschlossen. In der gezeichneten Stellung ist die Zelle 12 an Erde und über die Klemme 49 α und den Widerstand 74 an den Abgriff 13 c geschaltet. Diese Zelle kann über die Klemme 49 b mit dem Abgriff 13 b verbunden werden, dessen Potential gleich — V₅ ist. Die beiden Zellen 11 und 12 stehen über einen Widerstand 14, dessen. Wert gegenüber dem Widerstand der Zellen 11 und 12 in der Durchlaßrichtung sehr groß ist, mit dem positiven Pol 13 d dieser Quelle in Verbindung, dessen Potential + V₁ ist. Die Höhe des Widerstandes 74 ist gegenüber der des Widerstandes 14 vernachlässigbar. Die Leitung 49 α, 74,13 c entspricht der Leitung 8, 9, 41 der Fig. 1 in dem ersten Benutzungsfall der Vergleichsvorrichtung, und die Leitung 49, 57,13 b entspricht dieser Leitung 8, 9, 41 im zweiten Benutzungsfall der Vergleichsvorrichtung, der weiter unten beschrieben ist. Die zu formenden Impulse sind in Fig. 4 durch U₂ in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt; sie werden über die Leitung 44 übertragen und gelangen über das Gleichrichterelement 45 und den Widerstand 46 an das Steuergitter 42 α der Pentode. Das Gleichrichterelement 46 ö·, das dieses Gitter mit Erde verbindet, dient als Spannungsbegrenzer. Die dem Element 45 und dem Widerstand 46 gemeinsame Klemme 47 ist einerseits über die Leitung 47, 48, die ein Gleichrichterelement 50 enthält, mit der Wicklung 43 c und andererseits über einen Widerstand 52 mit dem negativen Pol 13 α vom Potential — V₂ der Quelle 13 verbunden. Das untere Ende der Wicklung 43 c ist an einen Abgriff 13 b dieser Quelle geschaltet, so' daß es auf ein Potential -V₅ gebracht wird, das erheblich

ίο höher als — V₂ ist.

Der Kathoden-Anoden-Kreis der Pentode 42 enthält die Quelle 53. Das Schirmgitter 42 c ist mit dieser Quelle 53 über eine Entkopplungszelle verbunden, die von dem Widerstand 54 und dem Kondensator 55 gebildet wird. Die Kathode 42 b der Pentode steht über die Sekundärwicklung 56 a des Impulstransformators 56, dessen Primärwicklung 56 & von einem Generator G gespeist wird und von positiven Taktimpulsen durchflossen wird, mit der Quelle in Verbindung, Die Taktimpulse werden in Form von negativen Impulsen mit der Amplitude U₁ (Fig. 4) zur Kathode 42 b übertragen. Benutzt man als Gleichrichterelemente 45.. 46 α, 50, 51, 59 Zellen mit niedrigem Widerstand in der Durchlaßrichtung, z. B. Germaniumdioden, deren Charakteristik in Fig. 3 gezeigt ist, und erteilt man dem Widerstand 52 einen sehr hohen Wert gegenüber dem Widerstand der Zellen 45 und 50 in der Durchlaßrichtung und dem Widerstand der Wicklung 43 c, so ist die Spannung der Klemme 47 angenähert gleich —V₅, wenn beim Fehlen von ankommenden gedämpften Impulsen die Spannung des Eingangs 44 auf — V₅ gehalten wird.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß für eine Potentialdifferenz von z. B-. 0,40 Volt eine Germaniumdiode eine Stromstärke von 25 Milliampere liefert. Der entsprechende Gleichstromwiderstand ist also

0,4
0,025

= 16 Ohm.

Der Widerstand 52 ist von der Größenordnung 50 000 Ohm, so daß der Spannungsabfall in der Zelle 50 gegenüber dem Spannungsabfall in dem Widerstand 52 vernachlässigt werden kann. Aus den gleichen Gründen ist der Spannungsabfall in der Gleichrichterzelle 51 gegenüber der Potentialdifferenz an den Klemmen des Widerstandes 61, der diese Zelle mit dem negativen Pol 13 α verbindet, vernachlässigbar. Beim Fehlen von Zahlenimpulsen und von Taktimpulsen ist die Potentialdifferenz (— V₅ + F₄) zwisehen dem Steuergitter 42 a und der Kathode 42 δ niedriger als die sperrende Vorspannung der Pentode.

Wenn ein »gedämpfter« Impuls an dem Gitter 42 α

um eine Zeit & vor dem entsprechenden Taktimpuls mit der Amplitude U₁ ankommt, so' bleibt die Pentode gesperrt, und sie wird nur leitend, wenn die Amplitude des gedämpften Impulses eine Schwelle V₆, die wesentlich kleiner ist als die Amplitude V₁ des wiedergeformten Impulses, erreicht oder überschreitet und wenn gleichzeitig die Kathodenspannung infolge des Taktimpulses angenähert (+ V₁ — U₁) wird. Die Mitkopplungsschaltung 48, 50, 47, 46, 42 α ist derart eingerichtet, daß an dem Steuergitter während dieses Regelimpulses eine absolute Spannung herrscht, die wenigstens gleich (+F₆— V₅) ist.

Der in der Sekundärwicklung43c erzeugte positive Impuls mit einer Amplitude V₇, die ein wenig kleiner als V₅ ist, bringt die Leitung 1 von dem früheren Potential — V₅ auf ein etwas niedrigeres Potential als Null. Die Gleichrichterzelle 59 verhindert dann den Kurzschluß der Wicklung 43 c über den Stromkreis

48., 51, 59, 58. Die Spannung am oberen Ende 60 des Widerstandes 14 steigt dann plötzlich von — V₅ auf einen Wert nahe oder höchstens gleich Null, und der Widerstand der Zelle 12 bleibt größer als der Widerstand der Zelle 11, weil sie von einem kleinen Ableitstrom durchflossen wird. Der in dem Transformator 43 erzeugte positive Impuls wird über den Eingang 18 a an den Impulsformer 18 übertragen, dessen Schaltung sich von der des Impulsformers A nur dadurch unterscheidet, daß eine zweite Sekundärwicklung 62 b des Transformators 62 benutzt wird, um einen negativen Ausgangsimpuls an den Ausgang 18 d zu liefern. Man könnte auch bei 18 c einen positiven Impuls auffangen. Es sei nun die Fig. 1 untersucht, um die Arbeitsweise der Vergleichsvorrichtung zu erläutern. Wenn die Leitung 8-9-41 das Potential Null und die Leitung 67-70 das Potential -V₅ hat, so wird am Ende des Vergleichs von zwei Zahlen stets ein positiver Impuls beim Ausgang 5 empfangen, wenn die Zahl 2V₂ größer ist als 2V₁, während man keinen Impuls erhält, wenn 2V₂ gleich oder kleiner als 2V₁ ist. Von den verschiedenen Fällen, die auftreten können, werden die folgenden vier, die sich auf die zwei Ziffern der niedrigsten gleichnamigen Stellen der Zahlen 2V₁ und N.₂ beziehen, unten erläutert:

A. Die Ziffer M₁ der Einerstelle der Zahl 2V₁ ist gerade, während die entsprechende Ziffer M₂ der Zahl 2V₂ ungerade ist, so daß der erste in der Vergleichsvorrichtung ankommende Impuls über die Leitung 2 läuft.

B. Die Ziffer M₁ ist ungerade, die Ziffer M₂ gerade, so daß dieser erste Impuls über die Leitung 1 geht.

C. Die Ziffer n_t ist gerade und M₂ ist gleich 1, so daß auf den ersten über die Leitung 2 ankommenden Impuls vor dem Ende der ersten Dezimalperiode wenigstens ein über die Leitung 1 gehender Impuls folgt.

D. Die Ziffern n_x und W₂ sind gleich.

In dem ersten Falle fließt der erste Impuls durch die Gleichrichterzelle 22 der UND-Schaltung 22-23. Der Impuls wird dann über die Zelle 26 auf den Impulsformer 29 übertragen, der ihn mit einer Verzögerung »&«, die kleiner ist als das obenerwähnte Zeitintervall »α«, formt und sendet.

Der über den Ausgang 29 d gelieferte negative Impuls mit einer Amplitude -V₁ angenähert = — V₅ wird durch die Gleichrichterzelle 38 gesperrt, durch die ein praktisch vernachlässigbarer Ableitstrom fließt.

Der positive Impuls mit einer Scheitelspannung von angenähert Null, der vom Ausgang 29 c kommt, durchfließt die Gleichrichterzelle 31 der UND-Schaltung 20-31, da der Ausgang 18 d das Potential Null hat.

Dieser Impuls tritt in den Wellenspeicher Z₁ 4, 5, 6, 7 ein. Er wird in dem Impulsformer 4 mit einer neuen Verzögerung »&« geformt, durchfließt dann die Verzögerungsleitung 6 in einer Zeit c, so daß b + c=a ist, und läuft wieder in dem Speicher um, solange er nicht durch den Unterbrecher 7 gesperrt wird.

In dem zweiten Falle fließt der erste Impuls durch die UND-Schaltung 11-12 und die Gleichrichterzelle 15 und tritt in den Impulsformer 18 ein. Dieser Impulsformer liefert an seinem Ausgang 18 d einen negativen Impuls, der ihn auf die gleiche Spannung -V₅ wie des Ausgangs 29 c des Impulsformers 29 bringt und in zwei Richtungen austritt.

In der einen Richtung fließt er durch die UND-Schaltung 20-31 und tritt über den Eingang 3 in den Speicher ein. Er hält das Steuergitter der Pentode des Impulsformers 4 unterhalb der sperrenden Vorspannung und wird also von ihm nicht geformt.

In der anderen Richtung fließt der negative Impuls durch die ODER-Schaltung 63-64 und ändert nicht das Potential des Eingangs 7α der UND-Schaltung 7, das vorher gleich dem Potential -V₅ des Ausgangs 29 c des ImpulsfoTmers 29 war. Die UND-Schaltung 7 sperrt also einen positiven Impuls, der eventuell im

ίο gleichen Augenblick über den Eingang 7 d ankommt. In dem dritten Falle folgt auf den ersten über die Leitung 2 ankommenden numerischen Impuls mindestens ein zweiter über die Leitung 1 ankommender Impuls. Wie im zweiten Falle gelangt ein geformter negativer Impuls zur UND-Schaltung 7 gleichzeitig mit dem Impuls, der durch den ersten numerischen Impuls in dem erwähnten Wellenspeicher in Umlauf gesetzt wurde. Die UND-Schaltung 7 sperrt daher diesen umlaufenden Impuls, und wie in dem zweiten Falle kann der vom Impulsformer 18 gelieferte negative Impuls nicht vom Impulsformer 4 wiedererzeugt werden.

Am Ende des Vergleichs von M₁ und »₂ befindet sich also kein Impuls in dem Wellenspeicher 3, 4, 5, 6, 7.

In dem vierten Falle (M₁ = M₂) werden die auf den Leitungen 1 und 2 gleichzeitig ankommenden Impulse durch die Impulsformer 18 und 29 geformt. Jeder positive Impuls, der von dem Ausgang 29 c des Impulsformers 29 stammt, wird durch die UND-Schaltung 20-31 gesperrt, deren einziger Ausgang durch den gleichzeitigen negativen Impuls, der vom Impulsformer 18 herrührt, auf das Potential — V₅ gebracht wird.

Der erwähnte positive Impuls erreicht andererseits über die Gleichrichterzelle 34 den Eingang Ta der UND-Schaltung 7. Wenn ein positiver Impuls dann in dem Speicher umläuft, so kommt er zum Eingang Td der UND-Schaltung 7 im gleichen Augenblick wie der Impuls aus 29 c und durchläuft diese Schaltung, weil die anderen Eingänge 7 b, Tc auf dem Potential Null gehalten werden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß man, wenn die Ziffer M₂ größer als M₁ ist, am Ende der ersten Dezimalperiode des Vergleichs stets einen positiven Impuls an dem Ausgang 5 des Speichers erhält. Dieser Impuls kann im Laufe der folgenden Dezimalperioden gesperrt werden; wenn aber die Zahl 2V₂ größer als 2V₁ ist, so erhält man, wie schon gesagt, am Ende der letzten Dezimalperiode des Vergleichs von zwei Zahlen stets einen positiven Impuls bei 5. Durch die Sendung eines periodischen negativen Impulses in die Leitung 64-7 c wird dieser Schlußimpuls in dem Augenblick, wo er die UND-Schaltung 7 erreicht, gesperrt, und die Vergleichsvorrichtung wird auf Null zurückgestellt, bevor ein neuer Vergleich beginnt. Legt man an die Eingänge 75 b und 75 c nur in dem Augenblick, wo der Schluß impuls durch 5 geht, Potentiale, die etwa gleich Null sind, so kann dieser Impuls den UND-Schaltungsausgang75<£ nur in diesem Augenblick erreichen.

Die beschriebene Vergleichsvorrichtung gestattet es auch, mit einigen S ρ annungs ab änderungen und bei der Zuführung von Zahlenimpulsen auf den Leitungen 65 und 66 anstatt der Leitungen 1 und 2 die aufeinanderfolgenden Ziffern einer gegebenen Zahl 2V₃ mit dem Einer zu vergleichen, und einen Impuls bei 5 am Ende eines Vergleichs zu empfangen, wenn eine dieser Ziffern gleich Null ist. Für diesen Vergleich wird zu Beginn jeder Dezimalperiode der Sendung derZahlenimpulse, deren Gruppen die Ziffern steigender Dezi-

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malstellen der Zahl N₃ darstellen, ein Vergleichsimpuls in die Leitung 65 gesendet. Die binären Impulse, welche die Ziffern dieser Zahl darstellen, kornmen dann über die Leitung 66 in der Vergleichsvor richtung an, so daß jeder Impuls vom Wert 10"—\ wobei η eine Dezimalstelle dieser Zahl ist, mit einem Vergleichsimpuls zusammenfällt. Jede Dezimalperiode η umfaßt vier binäre Perioden a, wobei dieser Buchstabe α das Zeitintervall bezeichnet, das zwischen den Sendungen von zwei Impulsen vom Wert 2" ■ 10"— ¹ bzw. 2"+¹ · 10"—* verstreicht, wobei q hochstens gleich 2 ist.

Die Hilfsleitung 67-68 hat also das Potential Null, die Leitung 8-9-41 das Potential -V₅ und die Leitung 64-7 c ebenfalls das Potential Null. In Fig. 2, wo die Leitung 8-9-41 der Verbindung des Umschalters 49 mit der Gleichrichterzelle 12 entspricht, geht das Potential dieser Leitung auf — V₅ über, wenn der Schaltarm auf den Kontakt 49 b gelegt wird.

Wenn die Ziffer der Einerstelle der Zahl N₃ gerade ist, so kommt ein Vergleichsimpuls allein über die Leitung 65 am Beginn t₀ der ersten Dezimalperiode in der Vergleichsvorrichtung an; er geht durch die UND-Schaltung 69-70 und die Gleichrichterzelle 68 und tritt in den Impulsformer 29 ein. Dieser liefert in dem Augenblick (f₀ + b) über seinen Ausgang 29 c einen positiven Impuls, der in zwei Richtungen übertragen wird. Er gelangt einerseits zu der Gleichrichterzelle 31 der UND-Schaltung 20-31, die er durchfließt, weil der Ausgang 18 d des Impulsformers 18 das Potential Null hat, und tritt in den Wellenspeicher 3, 4, 5, 6, 7 durch dessen Eingang 3 ein. Der gleiche Impuls geht andererseits an den Eingang 7a der UND-Schaltung 7. Der von 29 if herrührende negative Impuls fließt durch die Gleichrichterzelle 38 und kommt zu dem Eingang 7 b der UND-Schaltung 7. Diese Schaltung 7 sperrt daher den von 29 c stammenden positiven Impuls.

Wenn die Ziffer der Zehnerstelle der Zahl N₃ gerade und ihre Ziffer der Einerstelle gleich Null ist, so läuft am Beginn J₁ der zweiten Dezimalperiode ein Impuls in dem Speicher 3, 4, 5., 6, 7 um. Die beiden vom Impulsformer 29 kommenden Impulse gehen auf den obenerwähnten Wegen, so daß der umlaufende impuls in dem Augenblick t_v wo er die UND-Schaltung 7 erreicht, von ihr gesperrt wird. Ein positiver Impuls wird dagegen im gleichen Augenblick im Wellenspeicher in Umlauf gesetzt.

Jeder Vergleichsimpuls stellt also die Vergleichsvorrichtung auf Null zurück, ohne Rücksicht auf das Ergebnis des vorhergehenden Vergleichs.

Wenn am Beginn t_n einer Dezimalperiode vom Rang«. größer als 1 ein Zahlenimpuls vom Wert 10"— ¹ in die Vergleichs vorrichtung eintritt, so geht er über die UND-Schaltung 71, 72 und die Gleichrichiterzelle 73 und tritt in den Impulsformer 18 ein. Dieser Impulsformer liefert über seinen Ausgang 18 d einen negativen Impuls in dem Augenblick (t_n+b), so-daß der im gleichen Augenblick vom Ausgang 29 c des Impulsformers 29 kommende positive Impuls durch die UND-Schaltung 20-31 gesperrt wird.

Ist die Ziffer der Zahlenstelle κ der Zahl N₃ beispielsweise gleich 8, so tritt der Zahlenimpuls vom Wert 8-10"—* im Augenblick (*„ + 3a) in den Impulsformer 18 ein. Dieser Impulsformer liefert im Augenblick (t_n+ 3a+ b) über seinen Ausgang 18 d einen negativen Impuls, der durch die Gleichrichterzalle 63 geht und zum Eingang 7a der UND-Schaltung 7 gelangt, während der positive Impuls, der im Augenblick (f„+ V) durch den Vergleichsimpuls in dem Speicher 3,4, 5, 6, 7 zum Umlauf gebracht wurde, an den Eingang 7d der gleichen Schaltung kommt. Dieser Impuls wird also durch die UND-Schaltung 7 gesperrt. Es ist mithin ersichtlich, daß am Ende jeder Dezimalperiode ein positiver Impuls am Ausgang 5 der Schleife 3, 4, 5, 6, 7 nur dann vorbeigeht, wenn die dieser Periode entsprechende Ziffer der Zahl iV₃ gleich Null ist.

Dieser Impuls wird an dem Ausgang 75 d der UND-Schaltung 75 empfangen, wenn an ihre Eingänge 75 b und 75 c positive Impulse angelegt werden, deren Impulsgrundfrequenz einer Dezimalperiode entspricht.

Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Auisführungsform beschränkt ist. Insbesondere können mit der Vergleiehsvarridhtung gemäß der Erfindung nicht nur zwei ganze Zahlen N₁ und N₂ mit Ti₁ und n₂ Ziffern verglichen warden, sondern auch solche Zahlen, die man erhält, wenn in den beiden Zahlen alle Ziffern ausgeschaltet werden, die links von den Ziffern· der Zahlenstelle n₃ stäben, wobei n_s kleiner ist als U₁ und n₂. Für einen solchen Vergleich genügt es, von der Dezimalperiode vom Rang M₃ + 1 ab die UND-Schaltung 7 und diejenigen UND-Schaltungen zu sperren, welche den Zugang zu den Eingangen 18 a und 29 a steuern. Diese Sperrung kann mittels der Leitungen 64-70, 8-9-10 und 67-68 erfolgen.

Ebenso ändert dar Ersatz der Germaniumzellen durch elektronische Hochvakuum röhren mdt niedrigem innerem Widerstand nichts an der Arbeitsweise der Vergleichsvorrichtung.

Schließlich kann die UND-Schaltung 7 zwischen den Impulsformer 4 und den Ausgang 5 des Speichers geschaltet werden, ohne die Grenzen der Erfindung zu überschreiten. Dieser Ausgang 5 wird dann mit der Klemme 7 e der UND-Schaltung 7 unmittelbar vereinigt, die normalerweise das gleiche Potential -V₅ hat wie dieser Ausgang.

Die Arbeitsweise der 'geschilderten Vergleichsvorrichtung kann in sehr einfacher Form durch ein entsprechendes Schaltungsschema erläutert werden, wie es in Fig. S dargestellt ist. Die Vorrichtung enthält Schalter für die Herstellung der beschriebenen Stromkreise, die unter Einwirkung einer passenden Spannung geöffnet oder geschlossen werden. Beispielsweise öffnet sich der Schalter I₁ bei einer Spannung, die an 20 gelegt wird. Die Schalter sind in Ruhelage dargestellt, bis auf i₃, von dem angenommen ist, daß er von V über i₂ erregt wird. Man erkennt leicht, daß eine solche Vorrichtung, wenn sie den Vergleich von Impulsen gestattet, die im sogenannten halbbinären System die numerischen Werte 1, 2, 4, 8, 10, 20, 40, 80, 100 usw. darstellen, auch in der Lage ist, in anderen Systemen, insbesondere im binären System als 1, 2, 4, 8, 16, 32 usw. verschlüsselte Impulse zu vergleichen. Die beschriebene Vergleichsvorrichtung kann in elektronischen Buchhaitungsmasdhinen verwendet werden, insbesondere in· Maschinen, die mit Lochkarten arbeiten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Vorrichtung zum Vergleichen von zwei durch Impuilsreihen verschlüsselt dargestellten Zahlen (N₁ und N₂), deren Impulse mit konstantem Zeitabstand (a) aufeinanderfolgende Schlüsselbestandteile mit zunehmenden Werten darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse einer der Zahlen (z. B. JV₁) an den Eingang

einer Vorrichtung (18) angelegt werden, die j edesmal bei Fehlen eines Impulses von 1V₁ im vorausbestimmten Impulszeitpunkt die Negation durch einen Ausgangsimpuls bezeichnet, der auf einen Eingang einer UND-Schaltung (20, 31, 32) übertragen wird, daß ferner.- die Impulse der anderen Zahl (z. B. N₂) an einen anderen Eingang dieser UND-Schaltung angelegt werden, und daß der Ausgang der UND-Schaltung mit einem Eingang eines Impulsumlaufspeichers (3 bis 7) von der Umlaufzeit α derart verbunden ist, daß in diesem der Umlauf eines Impulses in einem Impulszeitpunkt ausgelöst wird, in dem das Nichtvorhandensein eines Impulses von N₁ und das Vorhandensein eines Impulses von N₂ zusammenfallen, und dieser umlaufende Impuls anzeigt, daß N₂ größer als N₁ ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge einer ODER-Schaltung (63, 34, 35) die Ausgangs impulse der die Negation bezeichnenden Vorrichtung (18) und die Impulse der ZaSiI N₂ empfangen, und daß der Ausgang der ODER-Schaltung mit einer Steuersteile (7 e) des Speicherkreises verbunden ist, um in diesem den Umlauf eines Impulses nur bis zu dem Impulszeitpunkt aufrechtzuerhalten, in dem das Vorhandensein eines Impulses von N₁ und das Nichtvorhandensein eines Impulses von N₂ zusammenfallen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstelle (7e) ein Teil einer zur Aufrechiterhaltung des Umlaufes bestimmten UND-Schaltung (7) ist, die wenigstens einen Eingang für ein Steuersignal bat, unter dessen Einfluß ein Vergleichsergebnis nach Aufhören der die verglichenen Zahlen (TV₁, iV₂) darstellenden Impulsrei'hen im Speicher aufrechterhalten werden kann.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Negation bezeichnende Vorrichtung (18) eine Umform- und Syndhronisierschaltung ist, von der ein zur Umkehrung bestimmter Ausgangsteil zur Lieferung des Ausgangs impulses an einen Eingang der UND-Schaltung (20, 31, 32) verwendet wird, und daß die Impulse der Zahl N₂ auf den anderen Eingang der UND-Schaltung über eine gleichartige Umform- und Synehronisiersclhaltuing (29) durch deren normalen Ausgangsteil übertragen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Französische Patentschrift Nr. 1 056 750;

USA.-Patentsdhiri.ft Nr. 2 484 081;

Moore School of El. Eng. Philadelphia, 1. 11. 1949, S. 1 bis 8;

Buch von C. W. Tompkins, J. H. Wakelin und W. W. Stifler, »High-Speed Computing Devices«, McGraw Hill Book Comp. Inc., New York — Toronto — London, 1950, S. 427, 436, 437.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 885 318.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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