DE1090885B

DE1090885B - Parallel arbeitende, synchrone, elektrische, binaerrechnende Zahlenrechenmaschine, welche die Operation x+yz selbsttaetig auszufuehren vermag

Info

Publication number: DE1090885B
Application number: DEN14802A
Authority: DE
Inventors: Simon Duinker; Herman Jacob Heijn
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1957-03-16
Filing date: 1958-03-14
Publication date: 1960-10-13
Also published as: GB871477A; NL215456A; NL113801C; FR1200808A; US3019977A; CH385520A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine parallel arbeitende, synchrone, elektrische, binärrechnende Zahlenrechenmaschine, welche die Operation χ + yz hinsichtlich der drei Zahlen x, y und ζ selbsttätig auszuführen vermag und welche eine Recheneinheit besitzt mit einem ersten Register zum Speichern der Zahl x, mit einem zweiten Register zum Speichern der Zahl y, mit einem gegebenenfalls mit dem ersten kombinierten dritten Register zum Speichern der Zahl z, mit einem Addierer, welcher die Summe der im ersten und im zweiten Register aufgezeichneten Zahlen formt, und mit einem Mikrosteuerungskreis, wobei die Recheneinheit so eingerichtet ist, daß eine durch den Addierer geformte Zahl, gegebenenfalls über eine oder mehrere Ziffernstellen verschoben, nach dem ersten, gegebenenfalls mit dem dritten kombinierten Register übertragbar ist und daß auch reine Verschiebungen im ersten Register oder gegebenenfalls im kombinierten ersten und dritten Register vornehmbar sind, wobei die Recheneinheit durch den Mikrosteuerkreis gesteuert wird, welcher Mittel besitzt, durch die er Information über die zu bearbeitenden Ziffern der Zahl ζ sowie über die darauffolgenden η—1 Ziffern der Zahl ζ zugeführt bekommt, so daß der Mikrosteuerkreis immer zugleich «-Ziffern der Zahl ζ zugeführt erhält, wobei μ Ξϊ; 2, während der Mikrosteuerkreis eine logische Schaltung besitzt, welche auf Grund dieser «-Ziffern bestimmt, welche die nächste durch die Recheneinheit auszuführende Operation sein wird.

Es ist bekannt, daß die betreffende Berechnung durch Vornahme aufeinanderfolgender Addierungen der im ersten und zweiten Register aufgezeichneten Zahlen und Verschiebungen über eine Stufe nach rechts oder links (d. h. von der wichtigsten Ziffer nach der am wenigsten wichtigen Ziffer, oder umgekehrt) der im ersten Register und gegebenenfalls auch der im dritten Register aufgezeichneten Zahl durchgeführt werden kann. Hierbei ist es praktisch, die aus dem ersten Register schiebenden Zahlen in die freikommenden Ziffernstellen des dritten Registers zu schieben, so daß diese beiden Register gemeinsam ein zusammengesetztes Register darstellen. Die in Behandlung befindliche Ziffer der Zahl ζ ist dann immer die Ziffer mit der niedrigsten oder höchsten Ordnung des dritten Registers. Zur Durchführung von Berechnungen mit negativen Zahlen .besitzt die Recheneinheit außerdem meist eine Vorrichtung, welche die im zweiten Register aufgezeichnete Zahl invertieren kann. Die Recheneinheit kann aber zu demselben Zweck auch einen Differenzerzeuger enthalten, der sich auf den gleichen Grundsätzen wie ein Summenerzeuger aufbauen läßt. Es ist auch bekannt, eine Addierung und eine Verschiebung über eine Stufe nach rechts oder links in einem Schritt der Maschine durchzuführen, indem die im Summenerzeuger erzeugte Summe über eine Stufe nach rechts oder links verschoben im ersten und gegebenenfalls Parallel arbeitende, synchrone, elektrische, binärrechnende Zahlenrechenmaschine,

welche die Operation χ + yz selbsttätig

auszuführen vermag

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Zoepke, Patentanwalt,
München 5, Erhardtstr. 11

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 16. März 1957

Simon Duinkex und Herman Jacob Heijn,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

einem Teil des dritten Registers aufgezeichnet wird. In einer binär rechnenden Recheneinheit erfordert die ganze Berechnung dann ebensoviel Schritte wie das dritte Register Zifferstellen enthält.

Wie schon einleitend vorausgesetzt, sind Mikroprogrammsteuerwerke bekannt. Auch die Steuerung des Rechenwerks in Abhängigkeit von mehreren Ziffern der zu verarbeitenden Zahlen ist bekannt. Auch sind Rechenwerke bekannt, bei denen je nach dem Untersuchungsergebnis mehrerer Ziffern der Operanden eine Auswahl aus einer größeren Anzahl von Aufträgen vorgenommen wird, und welches .Rechenwerk Mittel besitzt, welche auf Grund von mehreren nachfolgenden Ziffern eines Operanden entscheiden, welche die nächste durch die Recheneinheit auszuführende Operation sein soll.

Diesem Stand der Technik gegenüber soll bei der einleitend erläuterten Zahlenrechenmaschine eine Vereinfachung vorgenommen wefden, wobei die Rechenmaschine mit Mitteln ausgestattet sein soll, welche angeben, aus welchen möglichen Operationen das Mikrosteuerwerk ein logisches Ergebnis ermittelt.

Nach der Erfindung besteht hierfür die Lösung darin, daß'der Mikrosteuerkreis ein Speicherorgan zum Speichern der Zahl 0 oder der Zahl 1 enthält und die vom Mikrosteuerkreis an die Rechenemheit gegebene Instruktion außer von den genannten «-Ziffern der Zahl ζ auch

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bestimmt wird durch die im Speicherorgan gespeicherte der im dritten Register aufgezeichneten Zahl sowie

Zahl 0 oder 1 und durch die Tatsache, ob die Zahly im Information (entweder oder nicht als wahres Komplement)

invertierten oder uninvertierten Zustand im zweiten über den Zuustand, in dem die Zahl y im zweiten Register

Register geschrieben steht, und diese Instruktion zu- aufgezeichnet wurde, und über die Tatsache, ob beim

sammengesetzt ist aus einer oder mehreren der folgenden 5 vorherigen Schritt der Maschine eine zusätzliche Ziffer 0

Elementarinstruktionen: oder eine zusätzliche Ziffer 1 memoriert wurde.

a) Verschiebe den Inhalt des ersten (oder kombinierten ^f Berechnung geht darauf hinaus, daß die

_r<;t„ „j j -_ft \ η ·. ..ι 7iffi>rna+piif>n ^^an* ^z = *10110 000111 durch die gleichwertige Summe

ersten una dritten} Kegisters uDer s ^tternsteuen nnnnnnnnnnnm _l nnnnnnnnm nnn nnnrrnnnnnnnn

nach rechts wobei s eine der Zahlen 0 12 m-<n UUOOUOUÜUÜÜÜl + ÜOOÜOOOOOIOOO — 0000010000000

nach rechts, wobei s eine der Zahlen U, 1,1 ... m^n ^ _ Q_{001000000000 + 100}0000000000 (= 1000000001000

b) übertrage die im Addierer geformte Zahl, über — 0001010000001) ersetzt wird. Am Anfang der Berechs Ziffernstellen nach rechts verschoben, nach dem nung ist die zusätzliche Ziffer immer 0. .

ersten (oder kombinierten ersten und dritten) Register; ^{Beim ersten} Schritt wird die im zweiten Register

c) behalte die im Speicherorgan geschriebene Zahl; aufgezeichnete Zahl durch ihr wahres Komplement

d) schreibe die Zahl 0 im Speicherorgan; ^{15 ers}.^etzt< ^eine Bearbeitung, die im nachfolgenden als

e) schreibe die Zahl 1 im Speicherorgan; Inversion bezeichnet wird. In Fig. 1 ist dies durch das

f) invertiere den Inhalt des zweiten Registers; Symbol O.OR.i.O bezeichnet, was bedeutet: nicht

addieren, nicht verschieben, invertieren, eine zusätzliche

wobei der Mikrosteuerkreis so ausgebildet ist, daß, wenn Ziffer 0 momorieren. Die Register nehmen nach diesem die mit der im Speicherorgan geschriebenen Zahl ver- 20 Schritt den StandII ein. Das»—«-Zeichen hinter dem mehrte Zahl, geformt durch die gerade vom Mikro- Register 2 im Stand II bedeutet, daß die Zahl y invertiert steuerkreis abgetasteten w-Ziffern, in p ^ m Ziffern 0 in diesem Register aufgezeichnet ist. (In dem Stand I endet, die Instruktion »verschiebe über s = min (p, m) war diese Zahl nichtinvertiert im Register 2 aufgezeichnet, Ziffernstellen nach rechts und behalte die im Speicher- was durch das Zeichen + angegeben ist.) Die Ziffer 0 organ geschriebene Zahl« ausgelöst wird; daß, wenn die 25 über dem Fach e im Stand. II bedeutet, daß beim ersten mit der im Speicherorgan geschriebenen Zahl vermehrte Schritt eine zusätzliche Ziffer 0 memoriert ist. Beim Zahl, geformt durch die gerade vom Mikrosteuerkreis zweiten Schritt wird der Inhalt des zweiten Registers zu abgetasteten κ-Ziffem, auf eine von p—i Ziffern 0 voran- demjenigen des ersten Registers addiert, werden der gegangene Ziffer 1 endet und die Zahl y uninvertiert im neue Inhalt des ersten Registers und der Inhalt des zweiten Register geschrieben ist oder wenn die mit der 30 dritten Registers über drei Zifferstellen nach rechts im Speicherorgan geschriebenen Zahl vermehrte Zahl, verschoben, wird der Inhalt des zweiten Registers ingeformt durch die gerade vom Mikrosteuerkreis ab- vertiert und wird eine zusätzliche Ziffer 1 memoriert, getasteten «-Ziffern, in p (2^p ^m) Ziffern 1 endet In Fig. 1 ist dies durch das Symbol+. 3 R. i. !.bezeichnet, und die Zahl y invertiert im zweiten Register geschrieben was bedeutet: addieren, drei Stellen nach rechts verist, die Instruktion »verschiebe über s = min [p, m) 35 schieben, invertieren, die zusätzliche Ziffer 1 memorieren. Ziffernstellen nach rechts und schreibe im ersten Falle die Die Register nehmen nach diesem Schritt den Stand III Zahl 0, im zweiten Falle die Zahl 1 im Speicherorgan« ein. Im ersten Register und in den ersten drei Zifferausgelöst wird; daß, wenn die mit der im Speicherorgan stellen des dritten Registers ist dann die Zahl x—y aufgeschriebenen Zahl vermehrte Zahl, geformt durch die gezeichnet. Die memorierte zusätzliche Ziffer 1 (über dem gerade vom Mikrosteuerkreis abgetasteten «-Ziffern, in 40 Fach e) bedeutet, daß die im dritten Register aufdrei oder mehr Ziffern 1 endet und die Zahl y uninvertiert gezeichnete Zahl um 1 erhöht gedacht werden muß. Im im zweiten Register geschrieben ist, die Instruktion dritten Schritt wird der Inhalt des zweiten Registers »invertiere den Inhalt des zweiten Registers und behalte (in dem die Zahl y nicht invertiert aufgezeichnet ist) die im Speicherorgan geschriebene Zahl« ausgelöst wird. zu demjenigen des ersten Registers addiert, werden der

Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen 45 neue Inhalt des ersten Registers und der Inhalt des

dargestellten Beispiels näher erläutert. dritten Registers um drei Zifferstellen nach rechts ver-

Fig. 1 zeigt ein Beispiel, wie die Größe χ + y ■ ζ binär schoben, wird nicht invertiert und wird die zusätzliche

unter Benutzung der von je drei aufeinanderfolgenden Ziffer 0 memoriert. Das Symbol hierfür ist +. 3R. n. Or

Ziffern der Zahl ζ gebildeten Information berechnet Die Register nehmen nach diesem Schritt den Stand IV

werden kann; 50 ein. Die bisher ausgeführten Bearbeitungen gehen

Fig. 2 zeigt das dem Beispiel nach Fig. 1 zugeordnete auf das Erzeugen der Summe χ + 101100010111

vollständige Auftragsschema; (—0000000000001 +0000000001000) hinaus. Der vierte

Fig. 3, 4, 5 zeigen Auftragsschemata für diejenigen Schritt besteht aus einer Verschiebung des Inhalts des

Fälle, in denen der Mikrosteuerkreis Information von je ersten und dritten Registers um eine Zifferstelle nach

zwei bzw. vier bzw. fünf aufeinanderfolgenden Ziffern 55 rechts, einer Invertierung des Inhalts des zweiten Registers

der Zahl ζ empfängt; und der Memorierung der zusätzlichen Zahl 0 (also tat-

Fig. 6 zeigt ein Schema eines Teiles einer Recheneinheit sächlich Aufrechterhaltung der zusätzlichen Zahl 0). Das

nach der Erfindung, in dem der Mikrosteuerkreis In- Symbol hierfür ist 0 .1R . i . 0. Die Register nehmen

formation über jeweils die letzten drei Ziffern des dritten danach den Stand V ein. Der dann folgende fünfte

Registers empfängt; 60 Schritt besteht aus einer Addition des Inhalts des ersten

Fig. 7 zeigt ein Schema des Mikrosteuerkreises der in und des zweiten Registers, einer Verschiebung nach

Fig. 6 schematisch dargestellten Recheneinheit; rechts über zwei Zifferstellen des neuen Inhalts des ersten

Fig. 8 und 9 zeigen Schemata zweier weiterer Einzel- Registers und des Inhalts des dritten Registers und dem

heiten der in Fig. 6 schematisch dargestellten Rechen- Memorieren der zusätzlichen Ziffer 1. Das Symbol hierfür

einheit. 65 ist +. 2 R. n. 1. Die Register nehmen dann den Stand VI

Fig. 1 zeigt die Weise, wie der Ausdruck 3761 + 2839 · ein. Der sechste Schritt besteht aus einer Addition der

3463 binär nach der Erfindung berechnet werden kann. Inhalte des ersten und zweiten Registers, einer Verschie-

Binär ist 3761 = 11101011001, 2839 = 101100010111, bung nach rechts über drei Stellen des neuen Inhalts des

3463 — 110110000111. Der Mikrosteuerkreis empfängt ersten Registers und des Inhalts des dritten Registers,

Information über jeweils die letzten drei Ziffern (z₂, Z₁, z₀) 70 der Invertierung des Inhalts des zweiten Registers und

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dem Memorierten (also tatsächlich Aufrechterhaltung Fig. 2 zeigt das vollständige Auftragsschema, welches

der zusätzlichen Ziffer 1). Das Symbol hierfür ist der Steuerkreis an die Recheneinheit liefern muß. Die

-\-.3R.iA. Die Register nehmen dann den Stand VII Spalte s gibt an, ob die Zahl y im gewöhnlichen {+) oder

ein. Beim siebenten Schritt wird der Inhalt des zweiten invertierten (—) Zustand im zweiten Register aufge-

Registers zu demjenigen des ersten Registers addiert, 5 zeichnet ist, die Spalte e, ob beim vorherigen Takt eine

werden der neue Inhalt des ersten Registers und der zusätzliche Ziffer 0 oder 1 memoriert wurde, während die

Inhalt des dritten. Registers über drei Zifferstellen nach Spalte op. den auszuführenden Mikroauftrag (Handlung)

rechts verschoben, wird nicht invertiert und wird die angibt. Die Bedeutung der Spalte c wird im nachfolgenden

zusätzliche Ziffer 0 memoriert (d. h. die anfänglich noch näher besprochen. Die auftretenden Situationen

vorhandene zusätzliche Ziffer 1 wird durch 0 ersetzt). io (z.B. die Situation Z₂Z₁Z₀Se = OOO-O) sind in diesem

Das Symbol hierfür ist +. 3 R. n.O. Die Register nehmen Schema weggelassen. Die in Fig. 1 auftretenden Fälle

dann Stand VIII ein. Die in diesen letzten vier Schritten findet man in dieser Figur auf den Zeilen 8,12,13, 7, 10,

ausgeführten Operationen gehen auf das Ersetzen von 24, 13.

0110110 durch —0000010 + 0001000 -f 0110000 Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen die vollständigen Auftrags-

= — 0000010 + 0111000 = ■ 0000010 — 0001000 15 schemata für den Fall, daß das Steuerorgan die letzten

+ 1000000 hinaus. In dem Stand VIII ist das Ergebnis zwei bzw. vier bzw. fünf Ziffern der Zahl ζ abtastet,

im kombinierten ersten und dritten Register aufgezeichnet. Fig. 6 zeigt ein Schema der aufeinanderzu gerichteten

Die Multiplikation verläuft also im wesentlichen Enden der drei Register und den entsprechenden Teil der

gemäß dem bekannten Algorithmus, der in den Elementar- Addiervorrichtung. In dieser Figur bezeichnet 1 das erste

schulen gelehrt wird. Das Verschieben der Teüprodukte ao Register, 2 das zweite Register, 3 das dritte Register,

nach links ist aber durch das Verschieben der Teil- 4 den Ergebniserzeuger, d. h. einen Summenerzeuger, der

ergebnisse nach rechts ersetzt, was, arithmetisch be- dauernd mit den Registern 1 und 2 verbunden ist (Pfeile26

trachtet, damit gleichwertig ist. Weiterhin wird jedes und 27) und die Summe der in diesen Registern auf-

Teilprodukt sofort zum Teilergebnis addiert, und es gezeichneten Zahlen erzeugt. Wenn eine Addierung

werden nicht zunächst sämtliche Teüprodukte gebüdet 25 durchgeführt werden muß, wird eine Leitung 19 (0)

und dann addiert. Da das binäre System nur die Ziffern 0 erregt, so daß sich Tore 8₀, S₁, 8₂... öffnen und die im

und 1 enthält, sind die Teüprodukte entweder gleich 0 Summenerzeuger 4 als Information vorhandene Summe

oder gleich ± y (d. h. gleich dem ursprünglichen Inhalt in das Register 1 eingetragen wird. Wenn eine Leitung 20

des zweiten Registers oder dessen invertiertem). Die {f) erregt wird, öffnen sich Tore9₀, 9^ 9₂... H₄₀, H₃₉,

Beschleunigung des Rechenganges nach der Erfindung 30 H₃₈. 17₃₇. 17₃₆..., so daß die im Summenerzeuger 4 als

besteht nun darin, daß ein, zwei oder drei NuUen der Information vorhandene Summe, über zwei Zifferstellen

Zahl ζ übersprungen werden können und daß Ziffer- nach rechts verschoben, in das Register 1 und den Anfang

kombinationen wie 011 und 111 durch —0001 + 0100 des Registers 3 geschrieben wird und der Inhalt des

bzw. —0001 + 1000 ersetzt werden. übrigen Teiles des Registers 3 über zwei Stellen nach

Da die Zahl ζ stufenweise aus dem dritten Register 35 rechts verschoben wird. Dies geht auf die Operation

geschoben wird, kommen am anderen Ende des dritten + .2R hinaus, welche also in einem einzigen Schritt

Registers stufenweise Zifferstellen frei, welche zum erfolgt. Die Erregung einer Leitung 1 (q) öffnet Tore 1O₀,

Einschieben der aus dem ersten Register schiebenden 1O₁, 1O₂... 12₄₀, 12₃₉, 12₃₈... 18₃₇, 18₃₆..., wodurch die

Ziffern benutzt werden. Die Grenze zwischen dem Teü- Operation +.3R ausgeführt wird.

ergebnis und der Zahl ζ liegt bei der Linie α (Fig. 1).] Um 40 Verschiebungen ohne Addierungen können durch

aber zu vermeiden, daß die Steuervorrichtung Information · Erregung von Leitungen 22, 23, 24 (u, v, w) durchgeführt

über die nicht zur Zahl ζ gehörigen Ziffern des Ergebnisses werden. Wird z. B. die Leitung 22 (u) erregt, so öffnen

oder eines Teilergebnisses empfängt, hat das dritte sich Tore 13₀, 13^ 13₂... 16₄₀, 16₃₉, 16₃₈..., und der

Register drei Zifferstellen mehr, als für die Zahl ζ not- Inhalt der kombinierten Register 1 und 3 wird über nur

wendig sind, wobei diese Zifferstellen dauernd mit Nullen 45 eine Zifferstelle nach rechts verschoben. Dies ist also

gefüllt sind. In Fig. 1 sind dies die drei Nullen zwischen die Operation 0 .1R. Eine Erregung der Leitung 23 (v)

den Linien β und α. Der Vorgang ist beendet, wenn die öffnet Tore 14₀, 14_X, 14g. .. 17₄₀, 17₃₉, 17₃₈..., so daß der

Linie α das rechte Ende des dritten Registers erreicht hat, Inhalt der kombinierten Register 1 und 3 über zwei

was durch Zählung der Zahl der Schritte der Maschine Zifferstellen nach rechts verschoben wird (die Operation

bestimmt werden kann. Hierbei muß ein Schritt mit einer 50 0 . 2R). Eine Erregung der Leitung 24 (w) öffnet Tore 15₀,

Verschiebung über s Zifferstellen nach rechts für s 15_X, 15₂... 18₄₀, 18₃₉, 18₃₈..., so daß der Inhalt der

Schritte gezählt werden. Dies kann durch eine Zähl- kombinierten Register 1 und 3 über drei Zifferstellen

vorrichtung erfolgen, welche Information vom Mikro- nach rechts verschoben wird (die Operation 0. 3R).

steuerkreis empfängt. Schließlich geht noch eine Leitung 25 (i) zum zweiten

Ferner ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß im ersten Register 55 Register 2. Dieses Register kann derart ausgebüdet sein, bei gewissen Verschiebungsschritten Ziffern 0, in anderen daß dessen Inhalt durch sein wahres Komplement Verschiebungsschritten Ziffern 1 eingeschoben werden ersetzt wird, wenn die Leitung 25 erregt wird, d. h., bei müssen. Um deutlich zu machen, wann das eine und wann Erregung dieser Leitung wird die Operation i ausdas andere der Fall ist, sind das erste und das zweite geführt. Eine weitere Lösung besteht darin, daß der Register mit drei zusätzlichen Zifferstellen versehen, die 60 Inhalt des Registers 2 bei Erregung der Leitung 25 durch anfänglich mit Nullen gefüllt sind. In Fig. 1 sind dies die sein falsches Komplement ersetzt und gleichzeitig eine Zifferstellen links von der Linie γ. Da die drei zusätzlichen Eingangsinformation mit der Funktion eines nullten Zifferstellen in sowohl dem ersten als auch dem zweiten Übertrags dem ersten Abschnitt des Summenerzeugers Register immer dieselben Ziffern enthalten, kann diese zugeleitet wird, wenn die Zahl y in falscher Komplement-Information bereits von einer einzigen zusätzlichen 65 form im zweiten Register erscheint. Diese Information Zifferstelle des ersten und des zweiten Registers geliefert kannz. B. der zusätzlichen Zifferstelle am linken Ende des werden. Diese Register müssen daher derart ausgebüdet zweiten Registers (links von der Linie 7) entnommen sein, daß sie bei Verschiebungen nach rechts mit den in werden, da der Inhalt dieser ZiffersteUe angibt, ob die den zusätzlichen Zifferstellen befindlichen Ziffern ergänzt Zahl y in der wahren oder in falscher Komplementform werden. 70 im zweiten Register aufgezeichnet ist. Dies hat zur

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Folge, daß der Summenerzeuger immer die Summe bzw. Ausdrücke z_3Su und Y_3Ru; das Tor 17₃₇ die Ausdrücke

die Differenz des Inhalts des ersten Registers und der Y₃₉V + 2₃₉^>und z₃₉v + z_S9p; das Torl8₃₇ die Ausdrücke

Zahl y bildet. ■ Y₄₀W + Y_iOq und z_iOw + z_l0q. Dabei bedeuten die Sterne

In .Fig. 2 ist in der Spalte c angegeben, welche der bei den Buchstaben x₀, x₂ und x₃, daß die betreffenden

sechs Leitungen u, v, w, φ, q, i jeweils erregt werden muß. 5 Informationen nicht dem Register 1, sondern dem Summen-

Boolealgebraisch geschrieben, liest man aus dieser Figur erzeuger 4 entnommen werden müssen. Auch diese

die Formehi Organe lassen sich nach bekannten Grundsätzen aus

___ Und-Toren A und Oder-Toren O aufbauen.

u = Z₂Z₁ZJSeI + Z₂Z₁Z₀SCt + Z₂Z₁Z₀Sa + Z₂Z₁Z₀SBt + Z₂Z₁Z₀SBt _Df_e Rechengeschwindigkeit kann noch weiter erhöht

+ Z₂Z₁Z₀SCi i° werden, indem der Recheneinheit auch noch ein Register 2'

_v _ -g-~ eg-. _j_z~zz„set gegeben wird, in dem das wahre Komplement der Zahly

aufgezeichnet wird. Schritte, in denen ausschließlich

w = Z₂Z₁Z₀Se₁ + Z₂Z₁Z₀SCi unter Einführung oder -Nichteinführung einer zusätz-

p = Z₂Z₁Z₀SEi + Z₂Z₁Z₀Sa + Z₂Z₁Z₀SeI + T₂Jr₁S₀Se₄ liehen Ziffer 1 invertiert wird (Zeilen 4, 8, 15, 19, 21, 23

^<Ί. i5 von Fig. 2), sind dann überflüssig, da das wahre Kom-

q — Z₂Z₁Z₀S(H + Z₂Z₁Z₀SeI + Z₂Z₁Z₀Se₁ +Z₁Z₂Z₀Se₁ plement von y dann immer vorhanden ist und nicht in

i = Z₂Z₁Z₀SeI + Z₂Z^z₀SCi + Z₂Z₁Z₀Sa + Z₂Z₁W₀SeI + Z₂Z₁Z₀ISi einem getrennten Schritt erzeugt zu werden braucht.

+ Z₂Z₁Z₀SCi + Z₂Z₁Z₀SCi + Z^₀Se₁ + Y₂Z₁Z₀Ie₁ Die Recheneinheit kann gegebenenfaUs auch einen

+ Z₉Z Y^e_t zweiten Summenerzeuger 4' enthalten, der die Summe

_ * __ _ »ο der in den Registern 1 und 2' aufgezeichneten Zahlen zur

= Z₂Z₁Z₀SCi + Z₂Z₁Z₀SCi + Z₂Z₁Z₀SCi + Z₂Z₁Z₀SCt + Z₂Z₁Z₀Se₁ Verfügung -stellt. Der Mikrosteuerkreis muß. dann die

-j- Z₂Y₁Z₀SCi -J- Z₂Z₁Y₀SCi + Z₂Z₁Z₀SCi -f- Y₂Y₁Y₀ICt + Y₂z-^₀Iet Information η und i — η über die Invertierung oder

+ Z₂Y₁Y₀ICi -j- Z₂Z-IY₀ICi Nichtinvertierung liefern. Bei Erregung einer Leitung η

' _ (mit der Information η = i) wird die Information des

- Z₂Z₁Z₀SCi + W₀SCf + Z₂Z₁Z₀SCi + Z₂Z₁Z₀SCi + Z₂Z₁Z₀SH ₂₅ Summenerzeugers 4 auf das Register 1 übertragen, und

+ + Z₂Z₁Z₀SCi + Z₂Z₁Z₀SCt + Z₂Z₁Z₀SeI + Z₂Z₁Z₀SCi bei Erregung einer Leitung i (mit der Information i = n)

+ Z₂Y^z₀SCi wird die Information des Summenerzeugers 4' auf das

Register 1 übertragen. Dies geht bei der Multiplikation Darin bedeutet z. B. das Glied Z₂Y₁Y₀SSt des Ausdrucks immer mit einer Verschiebung nach rechts über minfür ν den Fall Zeile 5 aus Fig. 2, d. h. den Fall Z₂ = 1, 30 destens zwei Zifferstellen einher, so daß die letzten zwei Z₁ = 0, Z₀ = 0, s = -J-, c = 0, das Glied Y₂Z₁Z₀SCi den Fall 16 oder drei Ziffern der Summe in das Register 3 eingetragen aus Fig. 2, also den Fall Z₂ = 0, Z₁ — l,,z₀ = 1, s = +, werden. Es ist zweckmäßig, dem Symbol + . sR . i . 0 e = 1. Der Ausdruck Z₂Y₁Y₀SIi + Vi¥^ei ^rar ^v bedeutet, in diesem Falle folgende Bedeutung zu geben: »die Indaß die Leitung ν erregt werden muß, wenn der Fall formation des zweiten Summenerzeugers 4' über Z₂Z₁Z₀SCt oder der Fall Z₂Y₁Y₀ISi auftritt (also der Fall 35 s Zifferstellen nach rechts verschoben nach dem ersten Zeile 5 oder der Fall Zeile 16). Der Ausdruck für e₀ gibt Register und gegebenenfalls einen Teil des dritten sämtliche Fälle, in denen- eine zusätzliche Ziffer 1 memo- Registers übertragen und die zusätzliche Ziffer 0 riert werden muß, und der Ausdruck für ~e₀ gibt sämtliche memorieren«. Das Symbol + . sR.i. 1 hat dann die Fälle, in denen die zusätzliche Ziffer 0 memoriert werden Bedeutung: »die Information des zweiten Summenmuß. Hierbei wird noch bemerkt, daß in den Formehi 40 erzeugers 4' über s Zifferstellen nach rechts verschoben . zwischen der Eingangsinformation ej bzw. Sj und der nach dem ersten Register und gegebenenfalls einem Teil Ausgangsinformation e₀ bzw. S₀ der zusätzlichen Ziffer- des dritten Registers übertragen und die zusätzliche unterschied gemacht ist. Fig. 7 zeigt eine aus Und-Toren Ziffer 1 memorieren«. Operationen der Form 0. sR. i. 0 und Oder-Toren aufgebaute Schaltung, welche diese (gemäß der alten Bezeichnung) sind dann überflüssig für boolealgebraischen Formehi verwirklicht, wobei jedoch 45 s > n, da diese durch Operationen der Form +. sR. i. 1 bemerkt wird, daß dies nicht die einzig mögliche Schaltung (gemäß der neuen Bezeichnung) ersetzt werden können, ist, da jede boolealgebraische Funktion theoretisch auf aber an deren Stellen treten dann Schritte, in denen der unendlich viele verschiedene Weisen zu schreiben ist. So Ergebniserzeuger vom Register 2 auf das Register 2', kann man die Ausdrücke für «, i, e₀ und S₀ z. B. verein- oder umgekehrt, umgeschaltet wird. Eine weitere Erfachen bis 50 höhung der Rechengeschwindigkeit wird erreicht, indem

' der Recheneinheit zwei Ergebniserzeuger gegeben werden,

u = Z₁Z₀Ci + Z₁Z₀SCi _z β gin Summenerzeuger und ein Differenzerzeuger, so

i = Z₀SCi + ^₁J₀Ci + Y₂Z₁Y₀S + Z₁Z₀SSi + Z₂Z₁Z₀Si + Z₂Y₁Z₀SCi daß in jedem Zeitpunkt sowohl die Summe als auch die

Differenz der im ersten und zweiten Register aufgezeich-

e₀ = Z₁SCt + Z₀Se₁ + Z₀Se₁ + Z₁Z₀SCf _S5 _{neten Zahlen verfüg}bar ist, und Umkehrschritte also

S₀ = sSi ·+ Z₁Y₀ISi + Y-iz^i überflüssig sind, während die Umschaltschritte praktisch

keine Zeit beanspruchen.

und für den Mikrosteuerkreis eine aus Und-Toren und Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß die größte zusätzliche Oder-Toren aufgebaute Schaltung angeben, die auf diesen Verwicklung der Recheneinheit sich aus den Verschie-Formeln basiert. Die Informationen s und s" können der 60 bungen ergibt. Es kann aus diesem Grunde zweckmäßig zusätzlichen Zifferstelle (links von der Linie γ in Fig. 1) sein, die Verschiebungen auf Verschiebungen über Null, am Unken Ende des zweiten Registers entnommen werden. ein, zwei und drei Stellen zu beschränken, doch jeweils Die Fig. 8 und 9 zeigen Schaltungen der Abschnitte I₀ vier oder fünf Ziffern des dritten Registers abzutasten. und 3₃₇ der Register 1 und 3 mit den damit verbundenen Dies geht im wesentlichen auf die Anwendung des Toren 8₀, 9₀, 1O₀, 13₀, 14₀, 15₀ bzw. 16₃₇, 17₃₇, 18₃₇. Das 65 Auftragsschemas nach Fig. 4 oder 5 unter Ersatz der Tor8₀ verwirklicht die boolealgebraischen Ausdrücke X₀O Operationen 4R und 5R durch die Operation 3i? hinaus. und#JJO; das Tor 9₀ die Ausdrücke x%p und x%p; das Tor 1O₀ Die Recheneinheit rechnet dann zwar langsamer als eine die Ausdrücke x%q und x%q; das Tor 13₀ die Ausdrücke X₁U Recheneinheit, in der das Auftragsschema nach Fig. 4 und X₁U; das Torl4₀ die Ausdrücke x_zv; und X₂V; das oder 5 angewendet ist, jedoch schneller als eine Rechen-Tor IS₀ die Ausdrücke x₃w und x₃w; das Tor 16₃₇ die 70 einheit, in der das Auftragsschema nach Fig. 3 angewendet

ist. Die Register 1,2 und 3 sind dann ebenso verwickelt, wie in Fig. 6 dargestellt ist, der Mikrosteuerkreis aber ist etwas verwickelter. Gegen letzteres bestehen aber keine vorwiegenden Bedenken.

Nach den ausführlichen vorhergehenden Erläuterungen bietet die weitere Ausarbeitung dieser Varianten keine Schwierigkeiten, ebensowenig wie die Ausarbeitung der Fälle, in denen η einen von 3 abweichenden Wert größer als 1 hat. Auch ist man nicht an die in den Fig. 2, 3, 4 und 5 dargestellten Auftragsschemata gebunden, da darin auf der Hand liegende Änderungen angebracht werden können, welche die Rechengeschwindigkeit nicht oder kaum ändern.

Schließlich wird bemerkt, daß die Maschine derart aufgebaut sein kann, daß es schwierig oder sogar unmöglich ist, darin Teile anzudeuten, die als Register usw. bezeichnet werden können, denn der Aufbau der Maschine kann derart sein, daß dieselbe Vorrichtung in einem Zeitpunkt die Funktion eines Registers und in einem anderen Zeitpunkt die Funktion eines Summenerzeugers ao erfüllt oder, allgemeiner, nacheinander verschiedene Funktionen erfüllt. In diesen Fällen müssen die im vorhergehenden verwendeten Ausdrücke Register, Summenerzeuger, Mikrosteuerkreise usw. so aufgefaßt werden, daß sie sich auf diejenigen Teile der Maschine beziehen, welche im betrachteten Zeitpunkt die Funktion eines Registers, Summenerzeugers, Mikrosteuerkreises usw. erfüllen.

Auch wird noch darauf hingewiesen, daß der Erfindungsgedanke unabhängig vom Zahlensystem ist, in dem die Recheneinheit arbeitet, und z. B. auch bei einer Rechenmaschine anwendbar ist, die tertiär rechnet, insbesondere mit Zifferu, welche die Werte 0, +1, —1 wiedergeben.

Claims

Patentanspruch:

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Parallel arbeitende, synchrone, elektrische, binärrechnende Zahlenrechenmaschine, welche die Operation x-+ yz hinsichtlich der drei Zahlen x, y und ζ selbsttätig auszuführen vermag und welche eine Recheneinheit besitzt mit einem ersten Register zum Speichern der Zahl x, mit einem zweiten Register zum Speichern der Zahl y, mit einem gegebenenfalls mit dem ersten kombinierten dritten Register zum Speichern der Zahl z, mit einem Addierer, welcher die Summe der im ersten und im zweiten Register aufgezeichneten Zahlen formt, und mit einem Mikrosteuerungskreis, wobei die Recheneinheit so eingerichtet ist, daß eine durch den Addierer geformte Zahl, gegebenenfalls über eine oder mehrere Ziffernstellen verschoben, nach dem ersten, gegebenenfalls mit dem dritten kombinierten Register übertragbar ist und daß auch reine Verschiebungen im ersten Register oder gegebenenfalls im kombinierten ersten und dritten Register vornehmbar sind, wobei die Recheneinheit durch den Mikrosteuerkreis gesteuert wird, welcher Mittel besitzt, durch die er Information über die zu bearbeitenden Ziffern der Zahl ζ sowie über die darauffolgenden «—1 Ziffern der Zahl ζ zugeführt bekommt, so daß der Mikrosteuerkreis immer zugleich «-Ziffern der Zahl ζ zugeführt erhält, wobei «^2, während der Mikrosteuerkreis eine logische Schaltung besitzt, welche auf Grund dieser «-Ziffern bestimmt, welche die nächste durch die Recheneinheit auszuführende Operation sein wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrosteuerkreis ein Speicherorgan zum Speichern der Zahl 0 oder der Zahl 1 enthält und die vom Mikrosteuerkreis an die Recheneinheit gegebene Instruktion außer von den genannten n-Ziiiern der Zahl ζ auch bestimmt wird durch die im Speicherorgan gespeicherte Zahl 0 oder 1 und durch die Tatsache, ob die Zahl y im invertierten oder uninvertierten Zustand im zweiten Register geschrieben steht, und diese Instruktion zusammengesetzt ist aus einer oder mehreren der folgenden Elementarinstruktionen :

a) Verschiebe den Inhalt des ersten (oder kombinierten ersten und dritten) Registers über s Ziffernstellen nach rechts, wobei s eine der Zahlen 0, 1, 2 ... m ^ « ist;

b) übertrage die im Addierer geformte Zahl, über s Ziffernstellen nach rechts verschoben, nach dem ersten (oder kombinierten ersten und dritten) Register;

c) behalte die im Speicherorgan geschriebene Zahl;

d) schreibe die Zahl 0 im Speicherorgan;

e) schreibe die Zahl 1 im Speicherorgan;

f) invertiere den Inhalt des zweiten Registers;

wobei der Mikrosteuerkreis so ausgebildet ist, daß, wenn die mit der im Speicherorgan geschriebenen Zahl vermehrte Zahl, geformt durch die gerade vom Mikrosteuerkreis abgetasteten «-Ziffern, in φ ^ m Ziffern 0 endet, die Instruktion »verschiebe über s = min {p, m) Ziffernstellen nach rechts und behalte die im Speicherorgan geschriebene Zahl« ausgelöst wird; daß, wenn die mit der im Speicherorgan geschriebenen Zahl vermehrte Zahl, geformt durch die gerade vom Mikrosteuerkreis abgetasteten »-Ziffern, auf eine von p—1 Ziffern 0 vorangegangene Ziffer 1 endet und die Zahl y uninvertiert im zweiten Register geschrieben ist oder wenn die mit der im Speicherorgan geschriebenen Zahl vermehrte Zahl, geformt durch die gerade vom Mikrosteuerkreis abgetasteten «-Ziffern, in -p (2 ^j p ^ m) Ziffern 1 endet und die Zahl y invertiert im zweiten Register geschrieben ist, die Instruktion »verschiebe über s = min (φ, m) Ziffernstellen nach rechts und schreibe im ersten Falle die Zahl 0, im zweiten Falle die Zahl 1 im Speicherorgan« ausgelöst wird; daß, wenn die mit der im Speicherorgan geschriebenen Zahl vermehrte Zahl, geformt durch die gerade vom Mikrosteuerkreis abgetasteten «-Ziffern, in drei oder mehr Ziffern 1 endet und die Zahl y uninvertiert im zweiten Register geschrieben ist, die Instruktion »invertiere den Inhalt des zweiten Registers und behalte die im Speicherorgan geschriebene Zahl« ausgelöst wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Britische Patentschrift Nr. 662 767;

»Die mathematische Grundlage für die Organisation der elektronischen Rechenmaschine der eidgenössischen technischen Hochschule«, Birkhäuser-Verlag, Basel — Stuttgart, 1956, insbesondere S. 37 bis 41;

»Elektronische Rundschau«, 1955, Nr. 10, S. 349 bis 352.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

© 009 627/219 10.60