DE1123366B

DE1123366B - Schaltung zur Darstellung logischer Funktionen, die im Hoechstfrequenzgebiet arbeitet

Info

Publication number: DE1123366B
Application number: DEJ18160A
Authority: DE
Inventors: Hermann P Wolff
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1959-05-29
Filing date: 1960-05-19
Publication date: 1962-02-08
Also published as: US3069629A; GB938476A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bearbeitung von Informationen und insbesondere die Ausführung logischer Operationen, z. B. beim Rechnen und bei der Datenverarbeitung.

Ein Vorteil der Erfindung besteht in der Ausführung logischer Operationen mit hoher Geschwindigkeit.

Gemäß der Erfindung werden in bestimmten Ausführungsbeispielen Informationen durch Signalimpulse aus elektromagnetischen Wellen dargestellt, die zur Steuerung von Übertragungsleitungen od. dgl. zugeordneten Schaltvorrichtungen verwendet werden. Durch Abstände von Viertelwellenlängen und halben Wellenlängen auf einer Übertragungsleitung verändern die Schaltvorrichtungen den Widerstand der Leitung nicht nur dort, wo sich die Vorrichtung befindet, sondern auch an bestimmten anderen Stellen in dem Übertragungssystem durch eine Art Fernsteuerung, wodurch die Übertragung von Wellen aus einer Energiequelle zu einem Empfänger gesteuert wird. Durch die Steuerung einer oder mehrerer Schaltvorrichtungen gemäß einer ersten Information A und die Steuerung einer oder mehrerer weiterer Schaltvorrichtungen gemäß einer zweiten Information B kann die Übertragung von Energie aus der Quelle zum Empfänger so gesteuert werden, daß am Empfänger eine Anzeige für das Ergebnis der Ausführung einer gegebenen logischen Operation, bei der Informationen A und B verknüpft werden, erzeugt wird. In komplizierteren logischen Operationen können zwei oder mehr Empfänger verwendet werden, die gleichzeitig die Ergebnisse von zwei oder mehr logischen Operationen mit einer beliebigen Zahl von Informationen empfangen. In einem Ausführungsbeispiel kann die logische Operation z. B. eine einzige Information A betreffen, um entweder deren Vorhandensein oder deren Fehlen anzuzeigen.

Bestimmte besondere Schaltvorrichtungen (hier manchmal Schalter genannt) werden hier beschrieben, die in Kombination mit den anderen Bauteilen des Systems logische Operationen sehr schnell durchführen.

Wenn ein Schalter in einer Übertragungsleitung einen Kurzschluß erzeugt, so kann dies in dem System z. B. die Eingabe der binären Zahl »Eins« bedeuten. Der Kurzschluß des Schalters führt im

Abstand vom Schalter zum Kurzschluß auf der

Leitung, während sie im Abstand leer läuft und

einen unendlich großen Widerstand zeigt.

Eine Schaltvorrichtung, die keinen Kurzschluß erzeugt, kann einen Leerlauf der Leitung darstellen Schaltung

zur Darstellung logischer Funktionen,
die im Höchstfrequenzgebiet arbeitet

Anmelder:

International Business Machines Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,
Böblingen (Württ.), Sindelfinger Str. 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Mai 1959 (Nr. 816 884)

Hermann P. Wolff, Red Oaks Mills, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

und verwendet werden, um die Eingabe einer binären Null in das System darzustellen.

Der Zustand, in dem es der Quelle möglich ist, Energie zum Empfänger zu übertragen, kann als Darstellung für ein Ausgangssignal einer binären Eins als Ergebnis der logischen Operation, für die die Schaltung konstruiert ist, angesehen werden. Dagegen kann der Zustand, in dem der Quelle die Übertragung von Energie zum Empfänger unmöglich ist, als Darstellung eines binären Null-Ausgangssignals gelten. Die Wahl der Darstellungen sowohl in bezug auf die Eingänge als auch die Ausgänge kann nach Wunsch entsprechend den Erfordernissen verändert werden.

Ein weiterer Vorteil des Systems ist die Verwendung einer Vorrichtung zur Scheinwiderstandsanpassung zusammen mit einer genügenden Zahl zusätzlicher Schalter über die Mindestzahl von Schaltern hinaus, die für die Ausführung einer gegebenen logischen Operation nötig ist, damit die Quelle an eine angepaßte oder gleichwertige Last ohne Rücksicht darauf angeschlossen werden kann, ob das Ergebnis der logischen Operation eine Eins oder eine Null ist, und ohne Rücksicht auf den Informationsgehalt der zu verknüpfenden Informationen. Die Übertragung von

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Claims

Energie aus der Quelle zu der Scheinlast kann auch als Darstellung für das Ergebnis einer logischen Operation angesehen werden, bei der die Informationen A und B verknüpft werden, so daß im allgemeinen mehrere Empfänger vorgesehen werden können, von denen jeder einzelne oder alle für die Anzeige brauchbarer Ergebnisse verwendet werden können. Im allgemeinen kann angenommen werden, daß die Scheinlast das Ergebnis einer logischen Operation empfängt, die das logische Komplement derjenigen logischen Operation ist, für welche das System konstruiert ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine Schalter direkt zwischen der Quelle und dem Empfänger angeordnet zu werden brauchen; jeder oder alle Schalter können ein geeignetes Vielfaches von | von der

Stelle entfernt angeordnet werden, von welcher die Steuerung ausgeübt werden soll.

Bei der Erfindung werden reflektierende oder fehlangepaßte Zweigleitungen in Verbindung mit Schaltern verwendet. Besonders eignen sich Leerläufe oder Kurzschlüsse als reflektierende Abschlüsse.

Die Verwendung von Dezimeterwellen in dem System hat gewisse Vorteile, zu denen hohe Betriebsgeschwindigkeiten gehören. Außerdem können eine oder mehr Viertelwellenlängen oder halbe Wellenlängen physikalisch bequem hergestellt werden.

Für die Verwendung in nach der Erfindung arbeitenden Systemen eignen sich z. B. Frequenzen in der Größenordnung von 1 Gigahertz oder höher. Für die Betätigung von Schaltern mit sehr hohen Geschwindigkeiten muß das Übertragungssystem eine sehr große Bandbreite besitzen. Die nötige Bandbreite ist in Systemen, die mit diesen hohen Frequenzen arbeiten, durchaus erreichbar.

Bei einer Schaltung zur Darstellung logischer Funktionen, die im Höchstfrequenzgebiet arbeitet und in der Widerstandstransformation durch Leerlauf und Kurzschluß an Schaltstellen ausgeführt wird, besteht die Erfindung darin, daß Hauptleitungen in einer solchen Zahl vorhanden sind, als die gewünschte logische Verknüpfung Stellen im Ergebnis besitzt, daß jeder von ihnen ein mit dem Wellenwiderstand der Leitung abschließender Empfänger zugeordnet ist und daß an die Hauptleitungen Stichleitungen angeschlossen sind, in denen sich Schaltstellen befinden, welche vom

kurzgeschlossenenEndedieserStichleitungen₄ bzw. ~- entfernt sind und durch ihren Schaltzustand einen Leerlauf oder Kurzschluß in die Hauptleitungen transformieren und damit die Empfänger mit einem Sender verbinden oder von ihm trennen oder aber eine Ersatzlast anschließen, falls in keinen der Empfänger Leistung übertragen werden soll.
Die im Dezimeterwellenbereich arbeitende Erfindung

kann z. B. folgende Bauelemente verwenden: Die

pul* · u* 1 ·· η .1J "U

Schaltvornchtungen können Gasentladungsrohren, Dioden, z. B. Halbleiterdioden, sein. Bei den Leitungen kann es sich um Koaxialleitungen, Bandleiter, aber auch Hohlleiter handeln. Als Quelle können Magnetrons, Oszillatoren mit Geschwindigkeitsmodulation, Wanderwellenröhren, parametrische oder andere Oszillatoren verwendet werden. Die Schalter können nach Wunsch durch Dezimeterwellen gesteuert werden, damit die Wellen alle Dezimeterwellen sind und wie in einigen Ausführungsbeispielen alle dieselbe Frequenz haben. Unter den hier gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindung befinden sich eine binäre Halbaddierschaltung und Beispiele für andere logische Operationen.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Be-Schreibung sowie den nachstehend aufgeführten Zeichnungen:

Fig. 1 zeigt ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer binären Halbaddierschaltung;

Fig. 1A zeigt schematisch eine Eingangssignalquelle für das System nach Fig. 1;

Fig. 2 zeigt schematisch eine binäre Halbaddierschaltung, die Koaxialleitungen zusammen mit Gasentladungsvorrichtungen als Schaltmittel verwendet;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine der Gasentladungsvorrichtungen von Fig. 2 und zeigt, wie die Gasentladungsvorrichtung mit den koaxialen Ubertragungsleitungen verbunden ist;

Fig. 4 stellt schematisch eine binäre Halbaddierschaltung dar, die gedruckte Leitungen, Bandleiter oder Mikroband zusammen mit Gasentladungsvorrichtungen als Schaltmittel verwendet;

Fig. 5 und 6 zeigen eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt eines Mikrobandes;

Fig. 7 und 8 zeigen eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt einer anderen Bandleiterausführung;

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt, wie eine Gasentladungsvorrichtung mit Bandleitern verbunden ist;

Fig. 10 zeigt im Schnitt die Ausführung eines Kurz-Schlusses bei einem Bandleiter;

Fig. 11 bis 15 zeigen schematische Schaltungen der Ausführungsbeispiele der Erfindung, die keine binären Additionen, sondern andere komplexe logische Operationen ausführen;

Fig. 11A stellt eine Eingangssignalquelle für das System von Fig. 11 schematisch dar;

Fig. 16 zeigt ein Schaltschema einer UND-Schaltung, die einen Hybridring verwendet;

Fig. 17 zeigt eine in einem Hohlleiter angeordnete Diode mit koaxialer Leitung zum Einschalten der Diode.

Fig. 1 stellt schematisch die Anordnung einer binären Halbaddierschaltung dar mit einer Quelle 20, einem ersten Empfänger 22, der symbolisch als Widerstand dargestellt ist und eine binäre Summe darstellende Welle empfängt, einem zweiten Empfänger 24, der eine die Übertragsziffer darstellende Welle empfängt, und einer dritten Vorrichtung 26, welche die Quelle 20 _mk ^^ _{Innenwiderstand} ⁶ abschließt, _wenn _keme der Vorrichtungen 22 und 24 an die Quelle angeschlossen ist.

Die Quelle 20 ist an den Empfänger 22 über mehrere hintereinander angeordnete Leitungen und zwei Schleifen, Ringe oder parallelliegende Leitungen angeschlossen. Diese Leitungen bestehen aus einer Leitung 28 von willkürlicher Länge, einer Leitung 30

von der Lange-,, einem ersten Ring 32 aus-ρ-Leitun-

⁶ 2 ^e 4

gen, einer Leitung 34 von willkürlicher Länge, einer Leitung 36 von der Lange „, einem zweiten Ring38 und einer Leitung 40 von willkürlicher Länge. Der

Ring32 umfaßt vier --Leitungen 42, 44, 46 und 48,

⁶ 4 ⁶ '

^{und der Rin}§ ^{38 besteht aus vier} 4 "Leitungen 50, 52, 54 und 56. Die verschiedenen Leitungen sind an Verbindungspunkten gemäß der Zeichnung miteinander verbunden, und die Bezugsziffern für diese Verbin-