DE1153553B - Steuerregister - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerregister mit einer Reihe bistabiler Speicherelemente, insbesondere für Rechenmaschinen, in dem unter Verwendung von den einzelnen Speicherelementen zugeordneten Gattern Digitalinformationen von einem Speicherelement zu einem folgenden übertragen werden.

Es ist ein Schieberegister mit Magnetkernen als Speicherelement bekannt. Bei diesem Register sind jeweils zwei Magnetkerne für jede Informationseinheit vorgesehen. Der Grund hierfür ist, daß bei der Übertragung von Informationen von einem Kern zu einem folgenden die Information in dem ersten Kern zerstört wird. Es ist nicht möglich, Informationen von einem Kern auf einen anderen Kern zu übertragen und zugleich Informationen von dem zweiten Kern abzulesen. Vielmehr ist es notwendig, Informationen von einem Kern auf den nächsten Kern in Zeiträumen zu übertragen, nachdem die vorangegangene Information vom zweiten Kern abgelesen wurde. Dies ist also der natürliche Grund dafür, daß man mit einem sogenannten Zweiphasensystem arbeiten muß. Natürlich wird die Information nacheinander durch alle Kerne übertragen. Bei jeder Art von Register, in dem Informationen nacheinander durch eine Anzahl von Vorrichtungen übertragen werden, geschieht es, daß zu irgendeinem Zeitpunkt eine Information, die aufeinanderfolgenden Digits im Speicher entspricht, von verschiedenen Speicherelementen zugleich aufgenommen wird. Wird ein Momentanzustand eines Registers dieser Art betrachtet, in dem Informationen durch eine Reihe von Vorrichtungen geschickt werden, so sind entweder die Vorrichtungen gerader Ordnung oder die Vorrichtungen ungerader Ordnung mit Informationen belegt. Bei der bekannten Schaltanordnung gelangen wie bei allen anderen üblichen Registern die geraden und ungeraden Digits auf zwei in Abstand voneinander liegende Kerne, so daß sie zugleich weitergeschaltet werden. In diesen Registern sind also die ungeradzahligen Kerne abwechselnd zwischen geradzahlige Kerne geschaltet, so daß alle ungeradzahligen Kerne in einem gleichzeitig erfolgenden Schritt geschaltet werden und dann im nächsten Schritt alle geradzahligen Kerne. Die Fortpflanzung der Information erfolgt von den ungeradzahligen Speicherelementen zu den geradzahligen Speicherelementen und dann zurück zu den ungeradzahligen Speicherelementen, usf.

Es ist ferner ein Schieberegister bekannt, in dem Misch- und Blockgatter vorgesehen sind, weil dort keine bistabilen Einheiten vorgesehen sind. In diesem Register sind ferner Verzögerungsglieder vorgesehen.

Steuerregister

Anmelder:
Decca Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann, Dipl.-Ing. H. Weickmann und Dipl.-Ph.ys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 23. April 1958 und 20. April 1959
(Nr. 12 937)

Bernhard Dollman Parker, London,
ist als Erfinder genannt worden

Jede Information wird nur während einer Zeit gespeichert, die dem Durchlauf der Information durch ein Verzögerungsglied entspricht.

Das erfindungsgemäße Steuerregister eingangs genannter Art ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gattersteuerkreise vorgesehen sind, die die den Speicherelementen ungerader Ordnung zugeordneten Gatter und die den Speicherelementen gerader Ordnung zugeordneten Gatter steuern, daß diese Gattersteuerungskreise derart betrieben werden, daß sie abwechselnd die Gatter gerader Ordnung und die Gatter ungerader Ordnung öffnen, und daß jedes Gatter im Öffnungszustand das ihm in der Ordnungsnummer folgende Speicherelemente in den Zustand des ihm zugeordneten Speicherelements versetzt und das ihm in der Ordnungsnummer vorangehende Speicherelement in den entgegengesetzten Zustand.

In einer Ausbildung der Erfindung ist das Steuerregister gekennzeichnet durch einen Haltekreis, mit dem ein Signal einem ausgewählten Gatter zuzuführen ist, das dieses Gatter daran hindert, ein Signal zur Betätigung des nächstfolgenden bistabilen Speicherelements durchzulassen.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Steuerregister dadurch gekennzeichnet, daß einem Speicherelement zwei oder mehr Gatter zugeordnet sind und daß ein Wähler vorgesehen ist, welcher jeweils eines dieser Gatter auszuwählen gestattet,

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wobei diese Gatter derart geschaltet sind, daß sie verschiedene Reihenfolgen in der Betätigung der Speicherelemente gestatten.

Die wesentlichste Eigenschaft eines erfindungsgemäßen Steuerregisters ist, daß jedes bistabile Speicherelement zu einem Zeitpunkt eingeschaltet wird, der von einem Impuls in einem Gattersteuerungskreis festgelegt wird, und daß es wieder durch einen Impuls im gleichen Gattersteuerungskreis

generator 54 angeschlossen, welcher ebenfalls in gleichen Abständen eine Reihe von Impulsen erzeugt. Die Impulse dieses Generators liegen zeitlich zwischen den Impulsen des anderen Generators 53, d. h., 5 die Generatoren 53 und 54 erzeugen ihre Impulse in abwechselnder Reihenfolge. Die Gatter 21, 23, 25 und 27 sind für die pauer jedes einzelnen Impulses des Impulsgenerators; 53 durchlässig. Die Gatter 22, 24, 26 und 28 sind für die Dauer jedes einzelnen

kurze Zeit, und es gelangt ein Impuls an das bistabile Element 12, so daß dieses ebenfalls seinen EIN-Zustand annimmt.

Wenn sodann ein Impuls von dem Impulsgenerator 54 kommt, so wird das UND-Gatter 22 für kurze Zeit geöffnet, und es gelangt ein Impuls von dem Gatter 22 an die bistabilen Elemente 11 und 13. Das bistabile Element 13 nimmt deshalb seinen EIN-

abgeschaltet wird. Zwischen aufeinanderfolgenden io Impulses des Impulsgenerators 54 durchlässig.

Gattersteuerungsimpulsen in dem einen Gatter- Wenn alle bistabilen Elemente sich ursprünglich

Steuerungskreis erfolgt die Betätigung der Gatter der im AUS-Zustand befinden und ein Impuls an die

bistabilen Einheiten in der anderen Reihe. In beiden Eingangsklemme 57 angelegt wird, so nimmt das

Gattersteuerungskreisen treten niemals zugleich Im- bistabile Element 11 seinen EIN-Zustand an. Wenn

pulse auf. Der Zeitablauf der Vorgänge ist dadurch 15 nunmehr ein Impuls von dem Impulsgenerator 53

genau festgelegt und wird etwa von einem bekannten ankommt, so öffnet sich das UND-Gatter 21 für eine Gatter in den Gattersteuerungskreisen gesteuert. Es
ist daher nicht möglich, daß zwei bistabile Speicherelemente zugleich auf ein Gatter einwirken. Dieser

Vorteil ist an die erfindungsgemäße Gatterschaltung 20 gebunden.

Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Informationsspeichers zusammen mit einigen Abänderungen. Es stellt dar

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen 25 Zustand an, während das bistabile Element 11 in

Informationsspeichers, seinen AUS-Zustand zurückkehrt. Der nächste Im-

Fig. 2 das Schaltbild des Speichers der Fig. 1, puls des Impulsgenerators 53 bewirkt, daß das UND-

Fig. 3 den Speicher der Fig. 1 mit einer ersten Gatter 23 und ein Impuls an die bistabilen Elemente

Abänderung, 12 und 14 gelangt. Das bistabile Element 12 kehrt

Fig. 4 den. Speicher der Fig. 2 mit einer zweiten 30 dabei in seinen AUS-Zustand zurück, während das

Abänderung. bistabile Element 14 seinen EIN-Zustand annimmt.

Der dargestellte Speicher besteht aus bistabilen Die bistabilen Elemente 11... 18 werden alle nachElementen 11, 12 ... 18 und Gattern 21, 22 ... 28. einander mit einer von der Impulsfrequenz der Die an zweiter Stelle mit der gleichen Ziffer bezeich- Impulsgeneratoren 53, 54 direkt abhängigen Freneten bistabilen Elemente und Gatter sind einander 35 quenz in den EIN-Zustand und hierauf wieder in zugeordnet. Die bistabilen Elemente sind alle ein- den AUS-Zustand geschaltet, so lange, bis das biander gleich; jedes von ihnen besteht aus zwei Tran- stabile Element 18 seinen EIN-Zustand angenomsistoren 31, 32, aus Widerständen 33 ... 36, Nieder- men hat. Das bistabile Element 18 kann in seinen spannungs-Stabilisatoren 37, 38 zwischen der KoI- AUS-Zustand etwa dadurch zurückgestellt werden, lektorelektrode des einen Transistors und der Basis- 40 daß ein Impuls an seine Klemme 58 gegeben wird, elektrode des anderen und Dioden 39, 40. Die Jedes der bistabilen Elemente stellt eine binäre BezugszifiEern dieser einzelnen Bauelemente für die Zahl»l« oder »0« dar, je nachdem, ob es sich in verschiedenen bistabilen Elemente 11 bis 16 sind mit seinem EIN- oder seinem AUS-Zustand befindet, den Zusätzen »a« bis »e« versehen. Die Transistoren Wenn der Speicher erstmalig eingeschaltet wird, so sind sämtlich an Versorgungsleitungen 41, 42, 43, 44 45 kann sich jedes der bistabilen Elemente 11... 17 angeschlossen, welche auf den erforderlichen Be- in seinem EIN-Zustand befinden. Es müssen daher triebspotentialen liegen. zunächst alle bis auf eines der bistabilen Elemente

Wenn über eine Diode 39 ein Impuls an die Basis- in den AUS-Zustand versetzt werden. In jedem Zeitelektrode des Transistors 31 gelangt, so hat dies zur punkt während des Betriebes des Speichers können Folge, daß der Transistor nichtleitend wird und daß 5° sich nämlich höchstens zwei bistabile Elemente in in der Konsequenz der Transistor 32 leitend wird. ihrem EIN-Zustand befinden. Das bistabile Element befindet sich nunmehr in sei- In dem erfindungsgemäßen Speicher werden die nem EIN-Zustand. Wenn ein Impuls über eine Diode gespeicherten Informationen längs des Speichers 40 an die Basis des Transistors 32 gelegt wird, so hat fortgeschoben, können aber an jedem beliebigen dies zur Folge, daß dieser Transistor nichtleitend, 55 Punkt entlang des Speichers entnommen werden, der Transistor 31 aber leitend wird; das bistabile ohne daß die Fortschiebung innerhalb des Speichers Element befindet sich also im AUS-Zustand. dadurch gestört würde. Es kann auch ein Haltekreis Die Gatter 21... 28 sind UND-Gatter. Sie sind vorgesehen werden, mit dessen Hilfe die entlang des alle einander gleich und bestehen jedes aus einem Speichers fortgeschobenen Informationen angehalten Transistor 51 und einem Widerstand 52. Die Bezugs- 60 werden können. Durch diesen Haltekreis wird ein zeichen der einzelnen Bauelemente dieser UND- Signal an ein bestimmtes Gatter angelegt, so daß Gatter 22 ... 26 sind mit den Zusätzen »/« ... »/« durch dieses Gatter kein Impuls nach dem nächsten versehen. bistabilen Element gelangen kann.

Die UND-Gatter 21, 23, 25 und 27 sind über eine In Fig. 3 ist das Schaltschema der Fig. 1 durch

Leitung 55 an einen Impulsgenerator 53 angeschlos- 65 Hinzunahme eines Haltekreises abgeändert. Das

sen, welcher in gleichmäßigen Intervallen eine Folge Gatter 24 der Fig. 1 ist durch zwei Gatter 24 A und

von Impulsen erzeugt. Die UND-Gatter 22, 24, 26, 24 B ersetzt. Beide Gatter werden durch Impulse

28 sind über einen Leiter 56 an einen zweiten Impuls- der Leitung 56 geöffnet. Das Gatter 2AA dient dazu,

das bistabile Element 13 in den AUS-Zustand zu bringen, während das Gatter 24 B die Aufgabe hat, das bistabile Element 15 in den EIN-Zustand zu versetzen. Wenn dem Gatter 24 B von einer Klemme 61 her ein Signal zugeführt wird — die Klemme 61 ist über eine Leitung 62 mit dem Gatter 24 B verbunden —, so kann das Gatter 24 nicht durchlässig werden, und es können deshalb von dem Gatter 24 keine Impulse in das bistabile Element 15 gelangen, ganz gleich, ob das bistabile Element 14 sich in seinem EIN- oder seinem AUS-Zustand befindet. Das über die Klemme 61 zugeführte Signal hält also die Informationsfortschiebung innerhalb des Speichers an.

Es kann auch ein Zustands-Übertragungskreis vorgesehen sein. Zu diesem Zwecke werden einem bistabilen Element zwei oder mehrere Gatter zugeordnet. Ferner wird ein Wähler vorgesehen, welcher die Auswahl des jeweiligen Gatters gestattet. Welches Gatter auch immer gewählt wird, es erscheint ein Signal, welches das vorangehende bistabile Element in seinen AUS-Zustand versetzt. Es hängt aber von der jeweiligen Gatterwahl ab, welches bistabile Element eingeschaltet wird. Man kann einen solchen Übertragungskreis z. B. dazu verwenden, um nach Wahl eine Information entweder dem folgenden bistabilen Element zuzuführen oder sie über eine Rückkopplungsschleife einem der vorangehenden bistabilen Elemente zurückzuleiten.

In Fig. 4 ist der Speicher der Fig. 1 durch einen Zustands-Übertragungskreis modifiziert. Das UND-Gatter 26 ist durch zwei Gatter 26 A und 265 ersetzt. Das Gatter 26/1 kann dann nicht durchlässig werden, wenn an einer Klemme 63, die über einen Leiter 64 mit dem Gatter 26 A verbunden ist, ein Signal angelegt wird, andererseits kann das Gatter 262? nichtleitend werden, wenn von einer Klemme 65 aus über eine Leitung 66 an das Gatter 26 B ein Signal angelegt wird. Es ist immer entweder an der Klemme 63 oder an der Klemme 65 ein Signal angelegt, so daß eines der Gatter 26 A, 26 B durchlässig wird, wenn von dem Impulsgenerator 54 her ein Impuls erscheint. Wenn das Gatter 26 B durchlässig ist, solange sich das bistabile Element 16 im EIN-Zustand befindet, so gelangt ein Impuls an das bistabile Element 17, und dieses nimmt den EIN-Zustand an. Ferner wird ein Impuls an das bistabile Element 15 gegeben, so daß dieses in seinen AUS-Zustand rückgestellt wird. Die Aufeinanderfolge der bistabilen Elemente ist also genauso wie in dem Blockschema der Fig. 1, d. h., es gilt die Reihenfolge 11... 18. Wenn das Gatter 26^4 durchlässig ist, solange das bistabile Element 16 sich im EIN-Zustand befindet, so wird ein Impuls an das bistabile Element 11 gegeben, so daß dieses den EIN-Zustand annimmt. Auch hiei gelangt wieder ein Impuls an das bistabile Element 15, um dieses in seinen AUS-Zustand zurückzustellen. Die Aufeinanderfolge der bistabilen Elemente ist nunmehr 11, 12, 13, 14, 15, 16, 11, 12, 13 usw. Wenn also das Gatter 26 B durchlässig ist, so gelangt die Information von dem bistabilen Element 16 nach dem bistabilen Element 17. Ist aber das Gatter 26^4 durchlässig, so wird die Information über eine Rückkopplungsschleife 66 nach dem bistabilen Element 11 zurückgeleitet.

Die auf Transistoren beruhenden bistabilen Elemente, die hier zur Verwendung kommen, sind z. B. in der deutschen Patentanmeldung D 28676 Villa/ 21a¹ bzw. der entsprechenden Gebrauchsmusterhilf sanmeldung D 16767/2Ia¹ Gm beschrieben.

Wenn an irgendeinem Punkt des Speichers ein kurzdauernder Ausgangsimpuls benötigt wird, so kann dieser am Ausgang des zugehörigen Gatters entnommen werden. Will man dagegen eine statische Ausgangsgröße, d. h. einen kurzdauernden Impuls, so entnimmt man diesen zweckmäßig direkt am bistabilen Element.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Steuerregister mit einer Reihe bistabiler Speicherelemente, insbesondere für Rechenmaschinen, in dem unter Verwendung von den einzelnen Speicherelementen zugeordneten Gattern Digitalinformationen von einem Speicherelement zu einem folgenden übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gattersteuerungskreise (53, 55; 54, 56) vorgesehen sind, die die den Speicherelementen ungerader Ordnung (11,13, 15, 17 ...) zugeordneten Gatter (21, 23, 25, 27 . ..) und die den Speicherelementen gerader Ordnung (12, 14, 16, 18 ...) zugeordneten Gatter (22, 24, 26, 28. ..) steuern, daß diese Gattersteuerungskreise derart betrieben werden, daß sie abwechselnd die Gatter gerader Ordnung und die Gatter ungerader Ordnung öffnen, und daß jedes Gatter (z. B. 22) im Öffnungszustand das ihm in der Ordnungsnummer folgende Speicherelement (z. B. 13) in den Zustand des ihm zugeordneten Speicherelements (z. B. 12) versetzt und das ihm in der Ordnungsnummer vorangehende Speicherelement (z. B. 11) in den entgegengesetzten Zustand.

2. Steuerregister nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Haltekreis (61, 62), mit dem ein Signal einem ausgewählten Gatter (242?) zuzuführen ist, das dieses Gatter daran hindert, ein Signal zur Betätigung des nächstfolgenden bistabilen Speicherelements (15) durchzulassen.

3. Steuerregister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem Speicherelement (26) zwei oder mehr Gatter (26 A, 262?) zugeordnet sind und daß ein Wähler (63, 64, 65) vorgesehen ist, welcher jeweils eines dieser Gatter auszuwählen gestattet, wobei diese Gatter derart geschaltet sind, daß sie verschiedene Reihenfolgen in der Betätigung der Speicherelemente gestatten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift I 6187 VIII a/21a¹ (bekanntgemacht am 31. 10. 1956);

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 011 642.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 309 669/256 8.