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Serien-Parallelwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen Serien-Parallelwandler
mit mehreren Eingangskanälen, denen gleichzeitig die Elemente gegeneinander phasenversetzter
Informationen von einheitlicher Wortlänge zugeführt werden.
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Derartige Serien-Parallelwandler werden in datenverarbeitenden Anlagen,
insbesondere zur Steuerung von Sortiervorgängen und zur automatischen Produktionsüberwachung,
benötigt, wie im folgenden an einem Beispiel erläutert werden soll.
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In einem Prüfautomaten sollen an einem Bauelement, z. B. einer Diode
oder einem Transistor, mehrere Messungen vorgenommen werden. Jede Einzelmessung
möge als Resultat eine Ja-Nein-Aussage liefern. Die verschiedenen Messungen, beispielsweise
n=20 Messungen, werden nacheinander ausgeführt. Die Gesamtheit der Meßresultate
für ein Bauelement soll am Ende des Prüfvorganges parallel zur Auswertung zur Verfügung
stehen. Im allgemeinen sind solche Prüfautomaten so aufgebaut, daß für jede Einzelmessung
eine besondere Meßstelle vorgesehen ist.
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Die Prüflinge werden. in dem Prüfautomaten automatisch durch eine
Transporteinrichtung von Meßstelle zu Meßstelle weitergeführt. Dabei werden zur
gleichen Zeit n Messungen (entsprechend denn Meßstellen) an den verschiedenen Prüflingen
durchgeführt, die nacheinander den Prüfautomaten durchlaufen. Synchron mit der Bewegung
der Transporteinrichtung müssen die Resultate gespeichert werden.
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Für jeden einzelnen Prüffing liefert der Prüfautomat eine Reihe von
n Meßergebnissen. Die Anzahl n
bestimmt hierbei die Wortlänge der in
dem betrachteten Beispiel aus binären Informationselementen bestehenden Information.
Diese Informationen sind für die einzelnen Prüflinge gegeneinander phasenversetzt.
Wenn für jeden Prüfling am Ende des Prüfvorganges die Information über die Gesamtheit
der Meßresultate parallel zur Verfügung stehen soll, so könnte man daran denken,
für die hierfür notwendige Serien-Parallelwandlung ein Schieberegister zu verwenden.
Bekanntlich sind Schieberegister für Serien-Parallelwandlung besonders geeignet.
Um die Information für nur einen Prüfling zu speichern, müßte dieses Schieberegister
n Speicherzellen besitzen. Da jedoch in dem Prüfautomaten mehrere Prüflinge gleichzeitig
gemessen werden, erhöht sich die Anzahl benötigter Speicherzellen entsprechend.
Wie man sich leicht überlegt, sind zumindest
H Speicherzellen erforderlich, wenn der Prüfautomat n Meßstellen hat. Die Fortschaltung
der abgespeicherten Meßresultate muß synchron mit der Transporteinrichtung für die
Prüflinge stattfinden.
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Mit der Verwendung von Schieberegistern zur Lösung der hier betrachteten
Aufgabe ist jedoch ein erheblicher Aufwand verbunden. Bekanntlich sind die Kosten
je bit bei einem echten Schieberegister sehr hoch. Baut man diese aus bistabilen
Flip-Flop-Schaltungen auf, so stört der dauernde Energiebedarf: Andererseits ist
bei Verwendung magnetischer Schieberegister der Aufwand für die Pulsgeneratoren
zur Fortschaltung der Informationen sowie der Aufwand für die Kopplung der Registerstufen
verhältnismäßig hoch.
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Die mit der Verwendung von Schieberegistern verbundenen Nachteile
werden dadurch vermieden, daß ein Serien-Parallelwandler mit einer an sich bekannten
Ferritkernspeichermatrix bei einer Wortlänge von n binären Elementen entsprechend
mit n Spaltendrähten, n Zeilendrähten und n Diagonaldrähten aufgebaut
ist, bei der- die Informationseingabe und -ausgabe auf den Spaltendrähten erfolgt.
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Erfindungsgemäß ist der Serien-Parallelwandler dadurch gekennzeichnet,
daß zur stellenwertrichtigen Einspeicherung der Informationselemente den Diagonaldrähten
in zyklischer Reihenfolge Halbschreibimpulse und zur parallelen Ausspeicherung aller
Informationselemente eines Wortes dem jeweils zugeordneten Zeilendraht ein Aufrufimpuls
zugeführt wird, so daß also eine Umspeicherung der eingeschriebenen Information
in der Weise stattfindet, daß die einzelnen Elemente eines ausgelesenen Wortes sich
aus den entsprechenden Elementen der während
der in vorangegangenem
Takt eingespeicherten Worte zusammensetzen.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Es wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Das betrachtete Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Serien-Parallelwandler
für Informationen, deren Phasenversetzung auf benachbarten Eingangskanälen genau
einen Arbeitstakt für die Zuführung eines Binärelementes beträgt. In der Anordnung
nach der Erfindung wird als Serien-Parallelwandler ein Pufferspeicher verwendet,
der als Ferritkernspeichermatrix aufgebaut ist. Bekanntlich wird in einer Speichermatrix
der Einschreibvorgang durch Koinzidenz von Halbschreibimpulsen bewirkt, die auf
verschiedenen, den Speicherplatz bestimmenden Koordinatenleitungen zugeführt werden.
Ebenso kann der Lesevorgang durch Koinzidenz von Halbstromimpulsen ausgelöst werden.
Bei Parallelaufruf einer ganzen Reihe von Speicherplätzen werden jedoch alle auf
einer Koordinatenleitung befindlichen Kerne durch einen Vollstromimpuls gleichzeitig
aufgerufen. Diese Technik der Schreib- und Lesevorgänge wird im folgenden als bekannt
vorausgesetzt.
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In der Anordnung nach der Zeichnung wurde eine Wortlänge von n=5 vorausgesetzt.
Wie die Zeichnung zeigt, sind außer den je fünf Zeilen und Spaltendrähten fünf Diagonaldrähte
vorgesehen. Von den Diagonaldrähten ist der erste, dl, durch die Kerne der
Hauptdiagonalen geführt, während die anderen Diagonaldrähte aus je einem Paar von
Nebendiagonaldrähten bestehen, die durch eine einem Zeilensprung von der letzten
Zeile zur ersten Zeile entsprechende Verbindung in Reihe geschaltet sind, z. B.
besteht der Diagonaldraht d3 aus den Nebendiagonaldrähten d31 und d 32, die
durch eine Verbindung Y 3 in Reihe geschaltet sind. An der Verbindungsstelle
springt der Diagonaldraht von der letzten Zeile der Matrix zur ersten Zeile.
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In dem betrachteten Ausführungsbeispiel dienen q die Zeilendrähte
dem Informationsaufruf. Die Aufrufimpulse werden aus einem zentralen Lesegenerator
ZLG geliefert und der Reihe nach über die zyklisch zu betätigenden Leseschalter
LS 1 bis LS 5 den Zeilendrähten zugeführt. Wird z. B. der Leseschalter LS
1 geschlossen, so wird aus ZLG dem ersten Zeilendraht ein Aufrufimpuls zugeführt,
der alle Kerne der ersten Zeile abfragt. Die dabei auf den Spaltendrähten gleichzeitig
entstehenden Lesesignale werden über Leseverstärker LV den Ausgangskanälen
a parallel zugeführt.
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Die Einspeicherung der Informationen, die über die Eingangskanäle
e abgefragt werden, erfolgt durch Koinzidenz von Halbschreibimpulsen auf den Spaltendrähten
und den Diagonaldrähten. Für die Zuführung von Halbschreibimpulsen zu den Diagonaldrähten
ist ein zentraler Schreibgenerator ZSG vorgesehen, der nacheinander über zyklisch
zu betätigende Schreibschalter SS 1 bis SS 5 mit den einzelnen Diagonaldrähten
verbunden werden kann. Wie die Figur zeigt, ist der zentrale Schreibgenerator ZSG
außerdem über eine Steuerleitung st mit den Schreibgeneratoren SG verbunden,
die an die Spaltendrähte angeschlossen sind. Diese Schreibgeneratoren
SG geben jedoch nur dann einen Halbschreibimpuls ab, wenn an ihnen im Augenblick
des Aufrufs durch Sychronisierimpulse aus ZSG an dem mit dem Schreibgenerator
SG verbundenen Eingangskanal e eine Information » 1 « anliegt. Soll z. B.
beim Schreibvorgang eine Information in die Kerne 3/1, 4/2, 5/3, 1/4 und 2/5 eingeschrieben
werden, so wird der Schreibschalter SS 2 geschlossen. Der zentrale Schreibgenerator
ZSG liefert einen Halbschreibimpuls, der über den geschlossenen Schreibschalter
SS2 dem Diagonaldraht d2 zugeführt wird, der die genannten Kerne verbindet. Soll
dabei in Spalte m eine »1« eingeschrieben werden, so muß der zugehörige Schreibgenerator
SGm ebenfalls einen Halbschreibimpuls liefern. Die Koinzidenz der beiden Halbschreibimpulse
bringt dann den gewünschten Kern zum Umkippen. Die Schreibgeneratoren SG werden,
wie schon erwähnt, durch Synchronisierimpulse aus ZSG über die Steuerleitung
st nur dann betätigt, wenn eine Information »1« an dem betreffenden Eingang
e anliegt. Ist beispielsweise m=2, wird also SG2 betrachtet, so wird in der vierten
Zeile und in der zweiten Spalte im Kern 4/2 eine »1« eiregeschrieben, wenn am Eingang
e 2 ein dem Informations-> element »1« entsprechendes Markierpotential anliegt.
Im folgenden soll die Betriebsweise des Serien-Parallelwandlers nach der Erfindung
im Zusammenhang mit der obenerwähnten Serien-Parallelwandlung der in einem Prüfautomaten
gewonnenen Meßergebhisse beschrieben werden. Es wird angenommen, daß im Anfangszustand
in allen Kernen 1/1 bis 5/5 der. dargestellten Anordnung eine »0« eingespeichert
ist, d. h., der gesamte Speicherinhalt sei gelöscht. Es möge nun der erste Prüfling
dem Prüfautomaten zugeführt werden. Dieser und die nachfolgenden Prüflinge sollen
der Reihe nach die fünfte; vierte, dritte, zweite und erste Meßstelle durchlaufen.
Im ersten Arbeitstakt befindet sich dann allein der erste Prüflieg in dem Prüfautomaten,
und zwar in der fünften Meßstelle. Wenn die Messung beendet ist, wird das Meßergebnis
im Kern 1/5 gespeichert, indem der Schalter SS1 geschlossen wird. Durch den Schreibimpuls
aus dem zentralen Schreibgenerator ZSG wird dann das am Eingangskanal e 5 von der
fünften Meßstelle angezeigte Ergebnis abgespeichert. Es sei angenommen, daß die
übrigen Meßstellen 1 bis 4, in denen sich während des ersten Arbeitstaktes noch
kein Prüfling befindet, das Meßergebnis 0 anzeigen. Dann wird gleichzeitig mit der
Abspeicherung im Kern 1/5 in den Kernen 2/1, 3/2, 4/3 und 514 eine »0« eingeschrieben,
was den Zustand dieser Kerne nicht verändert, da der Speicher ursprünglich gelöscht
war.
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Im nächsten Arbeitstakt wird dann der erste Prüfling in die vierte
Meßstelle übergeführt und ein zweiter Prüfling in die fünfte Meßstelle eingeführt.
Die am Ende des zweiten Arbeitstaktes vorliegenden Meßergebnisse, die an den Eingangskanälen
e4 und e5 anliegen, werden dann ebenfalls abgespeichert, indem jetzt der Schalter
SS2 geschlossen wird. Dabei wird das in der vierten Meßstelle für den ersten Prüfling
gewonnene Meßergebnis im Kern 1/4 und das Meßergebnis für den. zweiten Prüfling
aus - der fünften Meßstelle im Kern 2/5 abgespeichert.
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Im fünften Arbeitstakt sind alle Meßstellen des Prüfautomaten mit
Prüflingen besetzt. Der erste Prüfling hat in diesem Arbeitstakt die erste Meßstelle
erreicht. Am Ende der Messungen werden die Ergebnisse in den Kernen 1/1 bis 5/5
abgespeichert, indem am Ende des fünften Arbeitstaktes der Schalter SS 5 geschlossen
wird.
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Zu Beginn des sechsten Arbeitstaktes wird der erste Prüfling von dem
Prüfautomaten wieder abgegeben und gleichzeitig die Gesamtheit der Messung
für
diesen ersten Prüfling ausgespeichert. Diese Ausspeicherung wird durch Schließen
des Schalters LS1 bewirkt. Bei geschlossenem SchalterLSl wird aus dem zentralen
Lesegenerator ZLG der ersten Zeile ein Aufrufimpuls zugeführt, der auf den fünf
Spaltendrähten Lesesignale erzeugt, die der eingespeicherten Information entsprechen
und die über die Leseverstärker LV und die Ausgänge a parallel abgegeben
werden.
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Durch den Lesevorgang wird die Information in der ersten Zeile der
Ferritkernspeichermatrix gelöscht. Es steht nach dem Lesevorgang in den Kernen 1/1
bis 1/5 wieder eine »0«.
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Am Ende des sechsten Arbeitstaktes wird nun wieder der Schreibschalter
SS 1 geschlossen und die an den Eingangskanälen e 1 bis e 5 anliegende Information
in den Kernen 1/5 und 2/1 bis 5/4 abgespeichert. Dabei wird
das Meßergebnis für den sechsten Prüfling aus der fünften Meßstelle in den Kern
1/5 eingeschrieben.
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Nachdem der sechste Arbeitstakt beendet ist, kann der zweite Prüfling,
der alle Meßstellen durchlaufen hat, von dem Prüfautomaten ausgegeben werden, gleichzeitig
sind die zugehörigen Meßwerte wieder auszuspeichern. Das wird dadurch bewirkt, daß
mit Beginn des siebenten Arbeitstaktes der Leseschalter LS2 geschlossen wird. Dadurch
wird der Inhalt der zweiten Zeile gelöscht und die gespeicherte Information über
die Leseverstärker den Ausgängen a zugeführt.
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Es wird nun zu Beginn jedes weiteren Arbeitstaktes ein neuer Prüfling
in die fünfte Meßstelle eingeführt und ein fertig durchgemessener Prüfling aus der
ersten Meßstelle ausgegeben. Dementsprechend wird am Beginn eines Arbeitstaktes
jeweils einer der Leseschalter LS und am Ende eines Arbeitstaktes ein Einschreibschalter
SS betätigt. Zweckmäßig wird die Steuerung der Lese- und Schreibschalter mit dem
Fortschaltmechanismus für den Prüfautomaten gekoppelt. Dabei werden in aufeinanderfolgenden
Arbeitstakten sowohl die Leseschalter LS als auch die Schreibschalter SS nacheinander
in zyklischer Reihenfolge betätigt.
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Natürlich kann man Diagonal- und Zeilendrähte in ihrer Funktion vertauschen,
d. h. die Diagonaldrähte zur Zuführung von Aufrufimpulsen und die Zeilendrähte zur
Zuführung von Halbschreibimpulsen verwenden. Falls die Information unmittelbar nach
Abschluß der letzten Messung ausgespeichert wird, erhält man eine quadratische Matrix
mit n2 Elementen, von denen jeweils
Elemente Informationen gespeichert haben. Wird die Auswertung der Meßresultate nicht
unmittelbar nach der letzten Messung, sondern erst nach weiteren n Zahlen vorgenommen,
so benötigt man einen Speicher mit m+h Zeilen, m+n Diagonaldrähten und
n Spalten, der also (m+n) n Elemente besitzt, von denen jeweils
Elemente Informationen gespeichert haben. Es sei noch bemerkt, daß der Serien-Parallelwandler
nach der Erfindung auch dann Anwendung finden kann, wenn die Meßergebnisse nicht
durch binäre Informationselemente, sondern durch binär verschlüsselte Codezeichen
dargestellt werden. Bei paralleler Abfrage der Codezeichen aller Meßstellen ist
es dann zweckmäßig, die Anzahl der Spalten in der Speichermatrix entsprechend der
Anzahl der Codeelemente eines Zeichens zu vervielfachen. In diesem Fall sind dann
die Nebendiagonaldrähte nur am linken und rechten Rand der Speichermatrix, wie in
dem 'betrachteten Beispiel, abgebrochen, während alle übrigen Diagonaldrähte jeweils
eine ganze Diagonalreihe durchsetzen.
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Der Serien-Parallelwandler nach der Erfindung kann, wie schon erwähnt,
auch in datenverarbeitenden Anlagen Verwendung finden. Besonders vorteilhaft ist
seine Anwendung beim Aufbau von Parallel-Serien-Rechenwerken, insbesondere für die
Multiplikation von Binärzahlen.