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Binär-Dezimal-Addierer oder -Subtrahierer Es ist bekannt, die einzelnen
Dezimalziffern einer mehrstelligen Dezimalzahl durch binäre Impulsfolgen darzustellen.
Eine derartige Darstellung von Dezimalzahlen nennt man binärdezimale Verschlüsselung.
Werden zwei derartig verschlüsselte Dezimalziffern in einem binären Addierwerk addiert,
so erscheint das Ergebnis im allgemeinen nicht mehr in der gewählten binärdezimalen
Verschlüsselung, sondern entweder in rein binärer oder anderer Form. Um in jedem
Fall das Ergebnis der Addition wieder in der gewünschten binärdezimalen Verschlüsselung
zu erhalten, muß nach der Addition die erhaltene Summe korrigiert werden.
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Es ist bereits eine Anordnung bekannt, die nach diesem Prinzip arbeitet
und bei der die einzelnen Dezimalziffern der zu addierenden Dezimalzahlen sowie
die zur Darstellung jeder Dezimalziffer dienenden Binärziffern nacheinander den
beiden Eingängen eines rein binär arbeitenden Addierers zugeführt werden. Der rein
binär arbeitende Addierer besitzt darüber hinaus noch einen dritten Eingang, an
den der von der Addition einer niedrigeren Dezimalstelle herrührende Übertrag angelegt
wird. Das Ergebnis der Addition erscheint am Ausgang des Addierers in rein binärer
Form und wird bei der bekanntgewordenen Anordnung über ein Verzögerungsglied einem
zweiten Addierer zugeführt, dessen zweitem Eingang von einem Korrekturregister die
zur Korrektur nötigen Impulse zugeleitet werden. Am Ausgang des zweiten Addierers
kann das Rechenergebnis in der gewünschten Form abgenommen werden. Das Korrekturregister
besteht bei dieser bekannten Anordnung im wesentlichen aus einem Impulsgenerator
und Torschaltungen. Der Aufwand für dieses Korrekturregister ist infolge der Verwendung
von Elektronenröhren für die Torschaltungen und den Impulsgenerator sehr hoch. Ein
weiterer Nachteil dieser Anordnung ist, daß die Steuerspannung für den Impulsgenerator
an besonderen Punkten der Schaltungsanordnung des ersten bzw. zweiten Addierers
abgenommen werden muß.
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Darüber hinaus ist eine weitere Anordnung bekanntgeworden, bei der
zwei vollkommen gleichartig aufgebaute, rein binär arbeitende Addierer Verwendung
finden. Der Ausgang des ersten binären Addierers ist dabei mit dem Eingang des zweiten
Addierers über Verzögerungsglieder verbunden, die das Rechenergebnis in Parallelform
einem einen Korrekturwert liefernden Hilfszählwerk zuführen. Die Feststellung des
für die binär-dezimale Darstellung notwendigen Korrekturwertes, d. h. die Festlegung
der in dem zweiten binären Addierer zu der vom ersten binären Addierer gelieferten
Impulsfolge zu addierenden Impulsfolge, erfolgt in diesem Hilfszählwerk. Obwohl
die zuletzt genannte bekannte Anordnung gegenüber der ersten Anordnung den Vorteil
aufweist, daß zwei vollständig gleichartige binäre Addierer verwendet werden können,
die in bekannter Weise drei Eingänge und zwei Ausgänge besitzen, hat auch diese
Anordnung den Nachteil des erheblichen Aufwandes.
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Es ist außerdem bekannt, Impulsgruppen in Magnetkernen zwischenzuspeichem
und mit Hilfe von Magnetkernen häufig benötigte Impulsgruppen zu erzeugen.
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Einen sehr geringen Aufwand erreicht man, wenn man von dieser Tatsache
bei einem Binär-Dezimal-Addierer oder -Subtrahierer Gebrauch macht und sowohl das
zur Verzögerung des vom ersten Addierer abgegebenen Ergebnisses erforderliche Verzögerungsglied
als auch die Anordnung zur Erzeugung der jeweils erforderlichen Korrekturimpulsgruppen
aus Magnetkernen mit rechteckiger Hystereseschleife aufbaut.
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Außer dem Verzögerungsglied und der Anordnung zur Erzeugung der Korrekturimpulsgruppen
sind aber bei einem solchen Addierer bzw. Subtrahierer auch noch Anordnungen zur
Auswahl der jeweils erforderlichen Korrekturimpulsgruppe und zur Speicherung des
vom ersten Addierer abgegebenen Übertrags (bzw. Borgers bei einem Subtrahierer)
nötig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dafür eine Anordnung mit
ebenfalls möglichst geringem Aufwand anzugeben. Erfindungsgemäß wird dies dadurch
erreicht,
daß die Magnetkerne der zweiten Gruppe über eine erste Wicklung mit einer den letzten
Magnetkern der ersten Gruppe vorbereitenden Taktimpulswicklung und über eine zweite
Wicklung mit dem den Übertrags- bzw. Borgerimpuls liefernden Ausgang des ersten
Volladdierers bzw. Vollsubtrahierers so verbunden sind, daß sie bei Fehlen eines
Übertrags bzw. Borgers durch einen von dem Taktimpuls hervorgerufenen Stromfluß
über die erste Wicklung entsprechend einer ersten und beiAuftreten eines Übertrags
bzw. Borgers durch einen von diesem hervorgerufenen Stromfiuß über die zweite Wicklung
entsprechend einer zweiten Korrekturimpulsfolge ummagnetisiert werden.
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Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung bietet gegenüber den bekannten
Anordnungen den großen Vorteil, daß für das Verzögerungsglied und das zur Erzeugung
der Korrekturimpulsgruppe nötige Korrekturregister sowie den Übertrags- bzw. Borgerimpulsspeicher
insgesamt nur 2 n -I- 1 Magnetkerne benötigt werden, wenn n die Anzahl der in einer
Impulsgruppe enthaltenden Impulse ist. Dieser Aufwand ist, verglichen mit dem Aufwand
für die bekannten Anordnungen, sehr gering.
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An Hand der Fig. 1 und 2 werden die Wirkungsweise sowie ein für die
Addition von im 3-Exzess-Code vorliegende Zahlen bestimmte Anordnung gemäß der Erfindung
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild. Die Anordnung besteht aus den beiden
rein binär arbeitenden Addierern AD 1 und AD 2, die im wesentlichen über
ein Verzögerungsglied V und ein Korrekturregister K miteinander verbunden sind.
Außer den für den Betrieb der rein binär arbeitenden Addierer AD 1 und
AD 2
nötigen Zwischenverstärker ZV1 und ZV2 ist ein zur Speicherung und Auswertung
des von dem ersten AddiererAD 1 abgegebenen Übertrags C 2 bestimmtes Glied tf vorgesehen.
Die beiden weiterhin vorhandenen Gatter G 1 und G 2 dienen ebenfalls zur Auswertung
des vom ersten Addierer AD 1 abgegebenen Übertrags. An den beiden Eingängen A und
B werden die beiden zu addierenden, in Form von Impulstetraden vorliegenden Zahlen
eingegeben. Die einzelnen Tetraden dieser Zahlen laufen seiienmäßig; d. h. Impuls
nach Impuls, beginnend mit der niedrigstwertigen Stelle, ein. Die beiden Summanden
A und B durchlaufen den ersten VolladdiererAD 1. An seinem Ausgang S 1 erscheint
die Zwischensumme, die; je nachdem ob die dezimale Summe größer oder kleiner als
10 ist, 4- bis 5stellig sein kann. Der binäre Über- ; trag, der an dem Ausgang C
2 anfällt, durchläuft den Zwischenverstärker ZV1. Nach dessen Durchlaufen wird er
um eine Taktzeit verzögert dem übertragungseingang C 1 des Addierers AD 1
wieder angeboten. Der Aufbau eines solchen rein binären Serienaddierers ; ist bekannt.
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Da bei Serienbetrieb erst die fünfte binäre Stelle abgewartet werden
muß, ehe man eine Korrektur der von dem ersten Addierer AD 1 abgegebenen
Impulsfolge durchführen kann, wird die an dem Ausgang S 1 erscheinende Zwischensumme
zunächst in einem Verzögerungsglied V zwischengespeichert. Nach Verlassen dieses
Verzögerungsgliedes V steht die erste Stelle einer Tetrade gerade zu der Zeit am
Eingang des zweiten Volladdierers AD 2, zu der man festgestellt hat, welche
Korrekturtetrade zu der im Verzögerungsglied V zwischengespeicherten Tetrade hinzuaddiert
werden muß. Ob eine fünfte Stelle in der am Ausgang S1 des ersten binären Addierers
AD 1 erscheinenden Zwischensummenimpulsfolge vorhanden ist, wird am Ausgang
des Zwischenverstärkers ZV1 festgestellt. Ist sie vorhanden, so hat der entsprechende
fünfte Übertrag den Wert »Eins«. Dieser Übertrag wird mit Hilfe eines Taktimpulses
über das Gatter G2 ausgeblendet. Er wirkt einmal auf das Korrekturregister K, das
ständig eine Korrekturtetrade erzeugt. Normalerweise erzeugt dieses Korrekturregister
die Korrektur 13 5#h 1101, die bei Unterdrückung des bei der nächsten Addition entstehenden
Übertrags der Korrektur -3 entspricht. Ist der fünfte Übertrag aber vorhanden, dann
wird durch ihn das Korrekturregister umgesteuert und erzeugt einmal die Korrektur=
0011. Durch den zweiten Volladdierer AD 2 werden die Korrekturtetrade und
die phasenrichtig angebotene Tetrade der im Verzögerungsglied verzögerten Zwischensumme
addiert. An dem Ausgang S2 dieses Addierers kann das korrigierte Ergebnis abgenommen
werden.
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Der fünfte Übertrag wirkt aber auch auf eine Einrichtung zur Steuerung
des dezimalen Übertrags. Hierin wird der Übertrag gespeichert und der nächstfolgenden
Tetrade über das Gatter G 1 und den Zwischenverstärker ZV1 in Form einer binären
»Eins« hinzuaddiert.
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Sämtliche über die rein binäre Volladdition hinaus zur 3-Exzess-Addition
erforderlichen Baugruppen sind in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie umrahmt.
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Erfindungsgemäß wird die Funktion dieser Baugruppen durch eine aus
nur neun Magnetkernen mit annähernd rechteckiger Hystereseschieife erfüllt. Eine
solche Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. Die in Fig. 2 mit einer gestrichelten
Linie umrandete Schaltungsanordnung entspricht den in Fig. 1 mit einer gestrichelten
Linie umrandeten Baugruppen. Außer den bereits in der Anordnung nach Fig.1 enthaltenden
Volladdierem AD 1 und AD 2 sowie den Zwischenverstärker ZV1 und ZV2
sind noch drei Zwischenverstärker, nämlich der Verstärker ZV 3 am Ausgang des Volladdierers
AD 1 und die beiden Verstärker ZV4 und ZV5 an den beiden Eingängen des VolladdierersAD
2 vorgesehen. Diese Zwischenverstärker dienen zur Regenerierung von Impulsen und
gleichzeitigen Abgabe der regenerierten Impulse. Alle diese Zwischenverstärker werden
durch Taktimpulse getastet. Während die ZwischenverstärkerZV1 und ZVZ für die Funktion
der Anordnung unbedingt zusätzlich nötig sind, gilt dies nicht für die Zwischenverstärker
ZV3 bis ZV5. Diese sind durch den besonderen Aufbau der Addierer AD 1 und
AD 2 bedingt, können aber bei entsprechendem Aufbau der Volladdierer weggelassen
werden.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 näher
erläutert. Den dazugehörigen Impulsplan zeigt Fig. 3: Die gesamte Anlage wird von
einem Takt T und einem Zwischentakt T' gesteuert. Es ist weiterhin ein Taktverteiler
TV mit denAusgängen 1,1', 2,2'... 5,5'
vorhanden, der zeitlich aufeinanderfolgende
Impulse an seinen einzelnen Ausgängen liefert. Insgesamt drei Folgen dieser Taktimpulse
sind in den beiden oberen Zeilen des Impulsplanes nach Fig. 3 aufgezeichnet.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt: Die Impulstetraden der beiden zu
addierenden Summanden werden an den Eingängen A und B des ersten - Volladdierers
AD 1 ungelegt. Dort haben sie die zeitliche
Lage a
nach Fig. 3. Für eine Volladdition soll der Addierer AD 1 eine halbe Taktzeit
benötigen: Die als Zwischensumme am Ausgang des Addierers AD 1 er-
scheinende
Tetrade hat dann die Lage b nach Fig. 3. Nach der Zwischenverstärkung in dem Zwischenverstärker
ZV 3, nach dessen Durchlaufen die Impulstetrade die Lage c nach Fig. 3 hat, werden
die Impulse dieser Tetrade in die vier Magnetkerne K 1 bis K 4 nacheinander dadurch
fest eingespeichert, daß die auf den hintereinander geschalteten und mit dem Ausgang
des Zwischenverstärkers ZV3 verbundenen Eingangswicklungen der Magnetkerne zeitlich
nacheinander auftretenden Impulse mit den in den Vorbereitungswicklungen zu den
Zeiten 2', 3', 4', 5' nacheinander auftretenden Taktimpulsen zur Koinzidenz gebracht
werden. Der Wicklungssinn der Eingangs- und der Vorbereitungswicklung sowie der
Ausspeicherwicklung bzw. die Richtung der bei Stromfluß über diese Wicklungen entstehenden
Magnetfelder ist bei dem Magnetkern K 1 durch Pfeile neben den Wicklungen angedeutet.
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Da an den Ausgängen des Taktverteilers TV die Ausgangsimpulse
zeitlich nacheinander auftreten, wird also der erste Impuls einer vom Addierer
AD 1 ab-
gegebenen Impulstetrade zur Zeit 2' in den Kern K 1, der zweite Impuls
zur Zeit 3' in Kern K2 usw. eingespeichert. Gleichzeitig mit dem Einspeichern des
letzten Impulses der Tetrade zur Zeit 5' wird das aus den Magnetkernen K 5, K 6,
K 7 und K 8 bestehende Korrekturregister zur Erzeugung der im AddiererAD 2 zu der
Zwischensummentetrade zu addierenden Korrekturtetrade eingestellt.
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Solange an dem übertragausgang des Volladdierers AD 1 kein
übertragsimpuls erscheint, wird in dieses Korrekturregister die Korrekturtetrade
13 1101, eingespeist, d. h. der Magnetkern K 5, K 6 und K 7 von der »Null«-Lage
in die »Eins«-Lage ummagnetisiert. Dies erfolgt gleichzeitig mit der Einspeicherung
des letzten Impulses der in den Kernen K 1 bis K 4 zwischengespeicherten Impulstetrade
zurZeit 5'. Dazu ist die Vorbereitungswicklung des Kernes K 4 mit den hintereinandergeschalteten
Einstellwicklungen ESW 1
der Magnetkerne K 5 bis K 8 in Reihe geschaltet.
Wie aus der Figur zu ersehen ist, haben aber diese Einstellwicklungen verschiedene
Windungszahlen. Die Einstellwicklungen der Magnetkerne K 5, K 7 und K 8 haben doppelt
so große Windungszahlen wie die Einstellwicklung des Magnetkernes K6. Dies bedeutet,
daß, wenn die Ausgänge des Taktverteilers TV je den halben zur Ummagnetisierung
eines Magnetkernes notwendigen Strom 1/2 liefern, in dem Magnetkern K 6 nur die
Hälfte des zur Ummagnetisierung eines Magnetkernes nötigen Magnetfeld wirksam ist,
während in den Kernen K 5, K 7 und K 8 ein zur Ummagnetisierung der Magnetkerne
ausreichendes Feld erzeugt wird. Bei Stromfluß über die hintereinandergeschalteten
Einstellwicklungen ESW 1 wird also der Magnetkern K 6 nicht ummagnetisiert.
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Für den Fall, daß am Übertragsausgang des Addierers AD 1 nach
den vier Impulsen einer Impulstetrade ein fünfter übertragsimpuls erscheint, wird
das aus den Magnetkernen K 5 bis K 8 bestehende Korrekturregister umgesteuert. Der
dazu nötige Strom wird am Ausgang des Zwischenverstärkers ZVl abgegriffen. Ist ein
solcher Impuls vorhanden, so tritt er hinter i dem Zwischenverstärker ZV1 zur Zeit
5' auf. Dieser Impuls speist in die Magnetkerne K5 bis K8 die Korrektur -I- 3 e
0011 ein. Auf den Magnetkernen K 5 wirkt der übertragsimpuls, der ebenfalls aus
einem Strom der Größe 1/2 besteht, nicht ein, denn sowohl in diesem Korrekturfall
wie in dem oben erläuterten muß dem Magnetkern K5 die Information »Eins« eingespeichert
werden. Der Magnetkern K 6 wird dagegen nunmehr zweimal von einem Strom der Größe
1/2 beaufschlagt und damit von seiner »Null«-Lage in seine »Eins«-Lage ummagnetisiert.
In den Magnetkernen K 7 und K 8, die bei Nichtvorhandensein des Übertrags von der
»Null«-Lage in die »Eins«-Lage ummagnetisiert werden, wird bei Vorhandensein des
übertragsimpulses eine solche Ummagnetisierung verhindert. Dies wird dadurch erreicht,
daß die Einstellwicklung ESW2 der Magnetkerne K7 und K8 umgekehrten Wicklungssinn
wie die Einstellwicklung ESW1 hat. Das in diesen Magnetkernen durch den Stromfluß
über die Einstellwicklungen ESW1 hervorgerufene, zur Ummagnetisierung dieser Kerne
ausreichende Magnetfeld wird dadurch bei Stromfluß über die Wicklungen ESW2, d.
h. bei Vorhandensein eines Übertrags, auf die Hälfte reduziert, so daß keine Ummagnetisierung
stattfinden kann.
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Außer in den Magnetkernen K 5 und K 8 wird der von dem
Volladdierer AD1 abgegebene letzte übertragsimpuls durch Koinzidenz mit dem zur
Zeit 5' von dem Taktverteiler TV abgegebenen Impuls auch noch in den Magnetkern
K9 eingespeichert. Dieser Magnetkern dient dazu, den dezimalen Übertrag für eine
nachfolgende Dezimalstelle zwischenzuspeichern. Sein Inhalt wird zur Zeit 1 wieder
abgerufen und wirkt dann nach Verstärkung im Zwischenverstärker ZV zur Zeit 1' auf
den übertragseingang des Addierers AD 1 ein. Auf diese Weise wird der dezimale
Übertrag zu den Impulstetraden der nachfolgenden Dezimalstelle hinzuaddiert, denn
zur Zeit 1' laufen gerade die ersten Impulse der nachfolgenden Impulstetrade ein
(s. auch Lage a in Fig. 3).
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Wie beschrieben, befindet sich also in den Magnetkernen K 1 bis K
4 die unkorrigierte, von dem Addierer AD 1 abgegebene Zwischensumme und in
den Magnetkernen K 5 bis K 8 der entsprechende Korrekturwert. Durch die vom Taktverteiler
TV an den Eingängen 2, 3, 4 und 5 abgegebenen Impulse werden die Magnetkerne
K 1 bis K 4 und die Magnetkerne K 5 bis K8 jeweils stellenweise gleichzeitig abgefragt.
Die in ihnen enthaltenen Informationen werden dem Volladdierer AD 2 angeboten,
an dessen Ausgang S dann die korrigierte Summe abgegeben wird.