DE1100345B - Schieberegister - Google Patents

Description

Bei bekannten Schieberegistern wird die Weiterschaltung (das »Schieben«) der Information innerhalb des Registers in einem fest vorgegebenen Zeittakt durchgeführt. Die Steuerung derartiger Register erfolgt dabei in einem kontinuierlichen Ablauf, der nicht unterbrochen werden kann. Bei den bekannten Schieberegistern ist auch nicht ohne weiteres eine beliebige S teuer frequenz für die Weiterschaltung der Information anwendbar. Dies gilt insbesondere für Schieberegister, bei denen frequenzabhängige Verzögerungselemente (Laufzeitspeicher) verwendet werden.

Durch die Erfindung wird ein Schieberegister geschaffen, welches vollkommen unabhängig von einem festen Zeittakt ist. Dieser kann beliebig gewählt werden. Beim erfindungsgemäßen Schieberegister werden ferner durchweg gleichspannungsgekoppelte Stufen verwendet, so daß dieses weitgehend frequenzunabhängig ist und somit auch auf sehr niedrige Steuerfrequenzen anspricht, was in vielen Fällen erwünscht ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schieberegister, insbesondere für elektronische Rechner, bei denen die Dezimalzahl binär, z. B. in den 8-4-2-1-Code, verschlüsselt wird. Die Erfindung besteht darin, daß den Binärstellen jeder Dezimalstelle Speicher (Vorspeicher) nachgeschaltet sind, die durch einen für alle gemeinsamen Steuerimpuls die an ihrem Eingang anstehenden Werte übernehmen und auch nach Versclwinden dieses Impulses halten, und daß jedem Speicher ein mindestens weiterer gleich ausgebildeter Speicher nachgeschaltet ist, wobei alle diese nachgeschalteten Speicher durch einen weiteren, die Übernahme und das Halten bewirkenden Impuls gesteuert werden, der gegenüber dem ersten zeitlich verzögert auftritt, und daß der Ausgang des jeweils letzten nachgeschalteten Speichers auf den Eingang des Vorspeichers der nächsthöheren bzw. niedrigen Binärstelle geschaltet ist. Einer weiteren Ausbildung entsprechend sind die Speicher bei Nichtvorhandensein eines Steuerimpulses bistabile Kippschaltungen, deren Schaltzustand allein von der vorhergehenden Übernahme abhängig und danach durch am Eingang anstehende Impulse nicht änderbar ist, und daß bei Vorhandensein eines Steuerimpulses die bistabile Kippschaltung aufgelöst und in einen auf den Eingangswert ansprechenden Verstärker umgewandelt wird, dessen Ausgangssignal mit dem Eingangssignal phasengleich ist.

Die Erfindung wird mit weiteren vorteilhaften Ausbildungen an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Schieberegister in rein schematischer Form;

Fig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung eines Speicherelementes des Schieberegisters nach der Fig. 1.

Nach der Fig. 1 kann an den Eingang e₀. .. e₃ des Schieberegister

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs - G. m. b. H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Dipl.-Ing. Peter Boese und Dipl.-Ing. Elmar Götz,

Berlin-Frohnau,
sind als Erfinder genannt worden

Schieberegisters 10 zur Umwandlung einer Dezimalzahl eine schematisch angedeutete Diodenmatrix 11 angeschaltet sein. Diese Matrix besitzt zehn Eingänge von 0 bis 9 und vier Ausgänge V₀ .. . V₃. Gemäß der Erfindung besteht das Schieberegister 10 aus gleichen hintereinandergeschalteten Speicherelementen S_Q/ZS_a, S₁ZZS₀, S₂ZZS₁ und S₃JZS₂, wobei die Ausgänge O₁... α₀ der Speicherelemente ZS₂, ZS₁ und ZS₀ auf die Eingänge S₂ ... -S₀ der Speicherelemente S₂, S₁ und S₀ der jeweils nächstniedrigen Binärstelle zurückgeführt sind. Die Speicherelemente S₀. . ,S₃ werden durch einen gemeinsamen Speicherbefehl gesteuert, der über die Leitung 12 in diese Speicherelemente gegeben wird. Die Speicherelemente ZS_n .. . ZS₂ werden gleichfalls durch einen gemeinsamen Speicherbefehl über die Leitung 13 gesteuert, der gegenüber dem ersten Befehl jedoch verzögert auftritt. Tritt ein Speicherbefehl über die Leitung 12 auf, so übernehmen die Speicherlemente S₀... S₃ die an den Eingängen e₀ .. . e₃ anstehenden Werte. Diese werden von den Elementen S₀ . .. S₃ nach Aufhören des Speicherbefehles gespeichert und stehen an den Eingängen der Speicherelemente ZS_n... ZS₂ an. Die Weiterschaltung der Werte erfolgt durch einen Speicherbefehl über die Leitung 13. Dadurch übernehmen diese Speicherelemente die an ihrem Eingang anstehenden Werte und speichern sie. Die Werte treten auch am Ausgang dieser Speicherelemente auf und werden von den Ausgängen a₂ . . . a₀ der Elemente ZS₂, ZS₁ und ZS₀ auf die Eingänge S₂... S₀ der Elemente S₂, S₁ und S₀ zurückgeführt.

Die Wirkungsweise des Schieberegisters 1 sei nochmals kurz zusammengefaßt:

Der Inhalt aller Speicherelemente des Schieberegisters sei zunächst Null. An dem Schalter 14 wird die gewünschte Dezimalzahl (gezeichnet 9) eingeschaltet. Über die Leitung 15 wird ein Impuls bestimmter Zeitdauer gegeben. An den Ausgängen der

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Verschlüsselungsmatrix 11 steht dann die am Schalter 14 eingeschaltete Dezimalziffer, z. B. binär verschlüsselt, an. Durch den über die Leitung 12 gegebenen Speicherbefehl wird sie als Dualzahl von den Speicherelementen S₀ ... S_z des Schieberegisters 10 übernommen. Der Speicherbefehl über Leitung 12 und der Impuls über Leitung 15 wird abgeschaltet. An sich könnte jetzt der Inhalt der Eelemente S₀ ... S₃ beliebig lange gespeichert werden. Tritt über die Leitung 13 ein Speicherbefehl auf, so übernehmen die Speicherelemente ZS_Ü ... ZS₂ den Inhalt der Elemente S₀... S_z. Der Inhalt der Elemente ZS₂ ... ZS₀ tritt auch am Eingang der Elemente S₂... S₀ auf. Der bisherige Inhalt des Schieberegisters steht damit um eine Stelle versetzt am Eingang Z₂ ... Z₀ der Elemente S₂ ... S₀. Es wird über die Leitung 12 ein Speicherbefehl gegeben, der eine Übernahme des neuen an den Elementen S₀ . .. S₂ anstehenden Inhaltes bewirkt. Vorher wird der Steuerimpuls für die Verschlüsselungsmatrix 11 (Leitung 15) zu Null gemacht, so daß die Eingänge e₀... e_s Null sind. Es können somit nur die an den Eingängen S₀ ... Z₂ anstehenden Werte von den Elementen S₀ ... S₂ übernommen werden. Darauf wird nacheinander der Speicherbefehl über Leitung 13 und 12 geschaltet, so daß die gespeicherten Informationen von Speicherelement zu Speicherelement im Takt der Speicherbefehle »geschoben« werden, bis alle Speicherelemente des Schieberegisters den Wert Null haben. Am Ausgang A des Schieberegisters entsteht dabei in Seriendarstellung die an den Ausgängen der Matrix 11 parallel dargestellte binärverschlüsselte Dezimalzahl, und zwar in der Reihenfolge von der niedrigsten zur höchsten Stelle hin.

Durch Verbindung der Ausgänge der nachgeschalteten Speicher ZS mit den Eingängen der Vorspeicher 6" der jeweils nächsthöheren Binärstelle kann ohne besonderen Aufwand die Ausgabe der binärverschlüsselten Dezimalzahl auch in der umgekehrten Reihenfolge (von der höchsten zur niedrigsten Stelle hin) erreicht werden. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf vierstellige Schieberegister beschränkt, wie sie bei der Umwandlung von Dezimalzahlen in den 8-4-2-1-Code zweckmäßig sind. Bei der biquinären Verschlüsselung z. B. wurden sieben Binärstellen pro Dezimalzahl benötigt, so daß hier auch ein siebenstelliges Schieberegister zweckmäßig ist.

Weiterhin können die nachgeschalteten Speicher ZS aus mehreren hintereinandergeschalteten Speicherelementen aufgebaut sein, die entweder gemeinsam oder nacheinander durch Steuerimpulse weitergeschaltet werden.

Die Fig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung der Spei eher elemente.

Jedes Speicherelement besteht aus vier einstufigen, phasenumkehrenden Schaltverstärkern, die teilweise untereinander rückgekoppelt sind. Der Eingangs-Spannungsteiler 10 jedes Verstärkers ist so bemessen, daß bei einem Eingangssignal O = 0 Volt die Basisspannung des npn-Transistors negativ ist, dieser also sicher gesperrt ist; während bei einem Eingangssignal L = + 12 Volt die Basis leicht positiv wird, so daß der Transistor sicher stromführend ist. Die Ausgangsspannung des Transistors ist im gesperrten Fall +12VoIt = L, im stromführenden Fall (etwa) 0 Volt = O.

Ist der Speicherbefehl t = 0, so ist der Transistor I gesperrt, sein Ausgang also L. Damit ist über die Diode I/III der Transistor III geöffnet, unabhängig davon, ob der Eingang e oder z = 0 oder = L ist. Die Ausgangsspannung von Transistor III ist damit gleich 0, so daß Diode I1I/IV gesperrt ist. Der Schaltzustand von Transistor IV wird also jetzt nur durch den Zustand der Diode II/IV bestimmt, die die Ausgangsspannung von Transistor II auf Transistor IV führt. Da nach Voraussetzung ί = 0 ist, ist auch Diode I/II gesperrt und für die Steuerung von Transistor II unwirksam. Damit sind die Transistoren II und IV über Diode IV/II und Diode II/IV untereinander rückgekoppelt und bilden einen bistabilen Multivibrator, der von außen (über Diode I/II oder Diode III/IV) nicht angesteuert wird. Sein Schaltzustand (ob Transistor II oder Transistor IV stromführend) ist damit nur von der Vorgeschichte abhängig, so daß bei t = 0 am Ausgang a/A des Transistors IV der Spannungszustand (O oder L) gespeichert wird, der vorher einmal erzwungen wurde.

Ist t = L, so wird Transistor I und über Diode I/II auch Transistor II stromführend. Die Ausgangsspannung von Transistor I wird 0 Volt, so daß Diode I/III gesperrt wird und der Schaltzustand von Transistor III nur noch durch das an e oder ζ anliegende Eingangssignal bestimmt wird. Ebenso wird die Ausgangsspannung von Transistor II 0 Volt, so daß Diode II/IV gesperrt wird. Der Schaltzustand von Transistor IV ist jetzt also nur noch durch Diode III/IV bestimmt, so daß in diesem Fall (t = L) das an e oder ζ anliegende Eingangssignal über Diode e/III bzw. £/III den Transistor III, und von dessen Ausgang über Diode III/IV den Transistor IV direkt aussteuert. Wegen der zweimaligen Phasenumkehr in den Transistoren III und IV tritt am Ausgang alA des Transistors IV das Eingangssignal von e oder ζ phasenrichtig auf. Ist also t = L₁ so übernimmt das Speicherelement das Eingangssignal von e oder ζ an seinen Ausgang; ist t = 0, so hält das Element den damit eingespeicherten Wert am Ausgang.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schieberegister, insbesondere für elektronische Rechner, bei denen die Dezimalzahl binärverschlüsselt wird, dadurch gekennzeichnet, daß den Binärstellen jeder Dezimalstelle Speicher (Vorspeicher S₀ . .. S_s) nachgeschaltet sind, die durch einen für alle gemeinsamen Steuerimpuls (Leitung 12) die an ihrem Eingang anstehenden Werte übernehmen und auch nach Verschwinden dieses Impulses halten, und daß jedem Speicher mindestens ein weiterer gleich ausgebildeter Speicher (ZS) nachgeschaltet ist, wobei alle diese nachgeschalteten Speicher (ZS) durch weitere, die Übernahme und das Halten bewirkende Impulse gesteuert werden, die gegenüber dem ersten Impuls zeitlich verzögert auftreten, und daß der Ausgang des jeweils letzten nachgeschalteten Speichers auf den Eingang des Vorspeichers der nächsthöheren bzw. nächstniedrigen Binärstelle geschaltet ist.

2. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher bei Nichtvorhandensein eines Steuerimpulses bistabile Kippschaltungen sind, deren Schaltzustand allein von der vorhergehenden Übernahme abhängig und danach durch am Eingang anstehende Impulse nicht änderbar ist, und daß bei Vorhandensein eines Steuerimpulses die bistabile Kippschaltung aufgelöst und in einen auf den Eingangswert ansprechenden Verstärker umgewandelt wird, dessen Ausgangssignal mit dem Eingangssignal phasengleich ist.

3. Schieberegister nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher aus vier

einstufigen Schaltverstärkern (I... IV) bestehen und daß zwei Verstärker (II, IV) mit Dioden (II/IV, IV/II) als Kopplungsglieder bei Nichtvorhandensein eines Steuerimpulses (i) eine bistabile Kippschaltung bilden, der ein weiterer Sperrverstärker (III) für die Eingangsimpulse (v, s) über eine Diode (III/IV) vorgeschaltet ist, wobei dieser Verstärker (III) von einem durch den Steuerimpuls (t) beeinflußten Verstärker (I) über eine Diode (I/III) gesteuert wird, und daß bei Vorhandensein eines Steuerimpulses (t) der Verstärker (I) über eine Diode (I/III) vom Verstärker (III) und der Verstärker (II) über die Diode (II/IV) vom Verstärker (IV) abgeschaltet und die Verstärker (III/IV) über die Diode (III/IV)
Reihe geschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunsren