DE1164716B

DE1164716B - Signal-Vergleichs-System

Info

Publication number: DE1164716B
Application number: DEW24278A
Authority: DE
Inventors: Raymond Waibel Ketchledge
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1957-12-03
Filing date: 1958-10-17
Publication date: 1964-03-05
Also published as: GB852388A; FR1214332A; BE572432A; US3010655A; NL232860A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: G06f

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 42 m -14

W 24278IX c/42 m
17. Oktober 1958
5. März 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Vergleichsschaltung zur Anzeige des Vorzeichens und der genauen Größe der Differenz zwischen einer ersten Zahl, die durch Signale im herkömmlichen Binärkode dargestellt wird, und einer Zahl, die durch Signale im reflektierten Binärkode dargestellt wird, mit einer Anzahl von Ziffernstellen entsprechend der Stellenzahl einer der Zahlen, an die die Ziffern beider Zahlen gleichzeitig angelegt werden, wobei jede Ziffernstelle eine Vergleichsschaltung mit UND-Kreisen enthält, die mit den Ziffern des gleichen Stellenwerts beider Zahlen beaufschlagt werden, mit einer Ausgangsschaltung für jede Ziffernstelle außer der höchsten, mit Steuerschaltungen, die UND-, ODER- und EXKLUSIV-ODER-Kreise enthalten, welche die Vergleichsergebnisse an die Ausgangsschaltungen geben, und mit positiven und negativen Ausgangsanschlüssen.

Die Erfindung besteht darin, daß erste und zweite »Ubertrag«-Leitungspaare entsprechende erste und zweite Arten von Ziffernvergleichsergebnissen, die positive bzw. negative Abweichungen der Ziffer der einen Zahl von der entsprechenden Ziffer der anderen Zahl anzeigen, an niedrigere Ziffernstellen geben, daß die Ausgangsschaltungen Bewertungselemente enthalten, die paarweise zwischen den Steuerschaltungen und dem positiven bzw. negativen Ausgangsanschluß liegen, daß die Steuerschaltungen die verschiedenen Kombinationen der Vergleichsergebnisse an ein oder beide Wertungselemente der Ausgangsschaltung in der entsprechenden Ziffernstelle geben und daß die Summe der bewerteten Ausgangssignale an einen der Ausgangsanschlüsse das Vorzeichen und die genaue; Größe der Differenz zwischen den verglichenen Zahlen anzeigt.

Nachfolgend wird zum besseren Verständnis der Erfindung die derselben zugrunde liegende Problemstellung beschrieben.

Eine der Tätigkeiten, die man oftmals von elektronischen Informationsverarbeitungseinrichtungen verlangt, ist die schnelle und genaue Feststellung der Differenz zwischen zwei Zahlen, welche zwei bestimmte, von den Einrichtungen verarbeitete Informationseinzelheiten darstellen können. Zum Beispiel sind schnell arbeitende Informationsspeichersysteme mit Kathodenstrahlröhren nur ausführbar, wenn die schnelle und genaue Ausrichtung eines Elektronenstrahls auf eine Speicherelektrode entsprechend einer Richtinformation erreicht werden kann, die an das Strahlablenksystem geliefert wird. Ein binäres Zahlenvergleichssystem gewährleistet die erforderliche Geschwindigkeit und Genauigkeit. Binäre Zahlen bilden die Eingangs-Richtinformation, wobei jede Position Signal-Vergleichs-System

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:

Raymond Waibel Ketchledge, Whippany, N. J.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 3. Dezember 1957

(Nr. 700 373)

auf der vom Strahl getroffenen Speicherelektrode eine diskrete binäre Ausgangszahl bildet. Der Vergleich der Eingangs- und Ausgangszahlen liefert ein Differenzsignal, welches vorteilhaftefweise dazu benutzt werden kann, um den Strahl wieder in die Position zu bringen, welche durch die Eingangsinformation angegeben wird. Die Schwierigkeit besteht aber darin, einen Elektronenstrahl entsprechend einer Binärzahl mit einer Genauigkeit von Bruchteilen eines tausendstel Zentimeters innerhalb einer Einstellzeit von Mikrosekunden richtig einzustellen. Auf Grund der in binärer Form vorliegenden Adresse ist eine digitale Schaltung erforderlich, während die hohe Genauigkeit die Verwendung von Rückkopplungsverfahren verlangt. Es muß also die Zahl, die der augenblicklichen Strahllage entspricht, mit der Binärzahl verglichen werden, die die gewünschte Adresse darstellt. Dabei muß der Zahlenvergleich für alle möglichen Übergangswerte der die jeweils vorhandene Strahllage kennzeichnenden Zahl gültig sein, da sich diese Zahl kontinuierlich während des Einstellvorgangs ändert. Bei Binärkodeformen, bei denen sich mehrere Ziffern beim Übergang von einer Binärzahl mit einem Wert zu einer Zahl mit einem anderen Wert ändern, treten dabei Schwierigkeiten auf, da diese Änderungen nicht genau gleichzeitig erfolgen. Das hat zur erfindungsgemäßen Verwendung des reflektierten Binär-(GRAY)-Kodes zur Darstellung der jeweils vorhandenen Strahllage der Elektronenstrahlröhre geführt. Damit wird die Schwie-

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rigkeit vermieden, eine sich schnell ändernde Zahl ablesen zu müssen, da der reflektierte Kode die Eigenschaft besitzt, daß sich nur eine Ziffer ändert, wenn aufeinanderfolgende Werte durchlaufen werden. Im Gegensatz dazu ändern sich beispielsweise beim herkörr.mlichen Binärkode alle Werte beim Übergang von 7 nach 8, d. h. von 111 nach 1000. Die gewünschte Adresseninformation wird aber üblicherweise mit Hilfe von digitalen logischen Schaltungen unter Verwendung des herkömmlichen Binärkodes erzeugt. Daraus ergibt sich die Aufgabe, ein Gerät zu schaffen, das kontinuierlich Zahlen im reflektierten Binärkode mit einer Zahl im herkömmlichen Binärkode vergleicht. Die Vergleichsergebnisse können in die analoge Form gebracht werden, um die Strahllage in der Kathodenstrahlröhre zu korrigieren.

Für Hilfssteueranwendungen gilt ganz allgemein, daß es vorteilhaft ist, die O-Zeit auf ein Minimum herabzusetzen. Da die Wiedererlangung der Information bei den meisten Informationsspeichersystemen zeitlich nacheinander erfolgen muß, ist es wünschenswert, daß die in der Zugriffschaltung für die Information verwendete HilfsSteuerung und insbesondere die Ziffernvergleichseinrichtung zur Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit zwei Eigenschaften aufweisen muß. Zum einen sollten die zu vergleichenden Zahlen in Parallelform vorliegen. Zum andern sollte der Vergleich von der höchsten Ziffernstelle zu den niedrigeren Ziffernstellen fortschreiten. An diesem Punkt setzt die Erfindung an. Der direkte Parallelvergleich ergibt das Vorzeichen und die genaue Größe der Differenz zwischen Zahlen im reflektierten und im herkömmlichen Binärkode ohne Verwendung irgendeiner zwischengeschalteten Dekodierslufe.

Es sind bereits Vergleichsschaltungen bekanntgeworden, die ebenfalls das Vorzeichen und die Größe der Differenz von zwei verglichenen binären Zahlen liefern. Diese bekannten Schaltungen arbeiten im wesentlichen so, daß die beiden Ziffern subtrahiert werden, und zwar beginnend mit der Ziffer mit dem niedrigsten Stellenwert und fortschreitend bis zum höchsten. Erst nach Vergleich der beiden Ziffern mit dem höchsten Stellenwert wird das Ergebnis erhalten. Die für einen solchen Ziffernvergleich nach Art einer Subtraktion benötigte Zeit ist jedoch in den meisten Anwendungsfällen nicht vorhanden.

Es sind bereits Vergleichsschaltungen bekanntgeworden, die bestimmte Ziffernvergleichsergebnisse dazu benutzen, die Ziffernvergleichsergebnisse in den höheren und niederen Ziffernstellen zu kontrollieren.

Die vorliegende Schaltung erzielt vergleichbare Ergebnisse, indem eine neuartige Lösung des logischen Aufbaus benutzt wird. Diese Lösung wird durch eine neuartige Netzwerkanordnung erreicht, die durch vier mögliche Steuersignale jedes Ziffernvergleichs gekennzeichnet ist, die zu den niederen Ziffernstellen übertragen werden und deren Ausgangssignale steuern.

Mit anderen Worten werden erfindungsgemäß die binären Ziffernvergleiche gleichzeitig an jeder Stelle durchgeführt, um das Vorhandensein einer Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung der Ziffern in jeder Stelle festzustellen. Jede Ziffernstelle ist so eingerichtet, daß sie ein Vergleichsresultat liefert, welches diese Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung anzeigt, wobei dieses Resultat zwei der vier möglichen Steuersignale erzeugt, die zu den niederen Ziffernstellen übertragen werden. Nach geeigneter Wertung jedes Vergleichsresultates entsprechend dem jeweiligen Stellenwert in den verglichenen Zahlen und je nach den Vergleichsresultaten in den höheren Stellen, die durch »Übertrag«-Steuersignale wiedergegeben werden, liefert eine Summierung der Resultate das Vorzeichen und die genaue Größe der Differenz zwischen den Zahlen in schneller, genauer und zuverlässiger Weise.

Das nachfolgende Beispiel einer einfachen Subtraktion, bei dem die Dezimalzahl 26 (10111 in reflektierter binärer Kodeform) von der Dezimalzahl 37 (10101 in konventioneller binärer Kodeform) subtrahiert wird, soll die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Vergleichssystems erläutern.

	dezimal	Stellenwert	konventioneller Binärkode	32	16	8	4	2	1
		Position		A	B	C	D	E	F
	dezimal	Minuend	reflektierter Binärkode
37			Vergleichsergebnis:	1	0	0	1	0	1
		Subtrahend	bewertetes Ergebnis:
26		0	1	0	1	1	1
		+x
11			0	0	2(+4)	0	2(

= 11

Jede der Ziffernpositionen A bis F in den binären Zahlen ist einer binären Bildung zugeordnet, die der Wichtigkeit der Ziffernposition in der Zahl entspricht. So ist die wichtigste Ziffernposition A in diesem Beispiel einer Wertung 32 zugeordnet, die ihrer Wichtigkeit (25) in einer sechsziffrigen binären Zahl entspricht. Entsprechend der Logik dieses Vergleichssystems erzeugt der wichtigste Ziffernvergleich, welcher eine Nichtübereinstimmung ergibt, zwei »Überträge«, die durch die Polarität der Nichtübereinstimmung bestimmt sind und die die Ausgänge der weniger wichtigen Ziffernpositionen steuern.

Das erfindungsgemäße System benutzt einen äquivalenten Weg zur Darstellung binärer Ziffern. So stellt eine binäre Ziffer »1« den Wert in einer Stelle dar, der der Binärreihe 1, 2, 4, 8 ... zugeordnet ist, oder sie stellt andererseits die Summierung der Wertungen dar, die allen niedrigeren Ziffernpositionen zugeordnet sind, zuzüglich einer Wertung »1«. So stellt in dem Beispiel die »1« in Position A des Minuenden 32 dar, nämlich die Wertung der Position A oder 16 + 8 + 4 + 2 + 1+1, nämlich die Summierung der Wertungen, die allen niedrigeren Ziffernpositionen zugeordnet sind, zuzüglich »1«. Die Zahl 100000 oder 32 im konventionellen binären Kode kann in gleichwertiger Weise auch als 011111 + 1 ausgedrückt werden. Im konventionellen binären Kode wird selbstverständlich der Wert der nachfolgenden niedrigeren Ziffer »1« zum Wert der höchsten Ziffer »1« addiert, um den Wert der Zahl zu erhalten. Im reflektierten binären Kode kann der Wert irgendeiner Ziffer als Wertung seiner eigenen und sämtlicher nachfolgenden Ziffernpositionen ausge-

drückt werden oder als das Doppelte der Wertung das endgültige Ergebnis unter das mögliche Maximum, sämtlicher niedrigeren Ziffernpositionen zuzüglich indem verhindert wird, daß einer der »Überträge« einer Wertung »1«. So stellt in dem genannten Beispiel einen Ausgang in jeder dieser Positionen erzeugt, die Ziffer »1« in der Position B des Subtrahenten In gleicher Weise vergrößert die »1« in Position B des

5 Subtrahenten die Größe des Subtrahenten und sucht

164-8 + 4 + 2 + 1 = 31 oder damit das endgültige Differenzresultat herabzusetzen.

2(8) + 2(4) + 2(2) + 2(1) + 1 Um dieses Ergebnis zu erhalten, verhindert die »1« in

Position B, daß der andere positive »Übertrag« einen

dar. Eine niedrigere Ziffer »1« in der reflektierten Ausgang in dieser Position und in sämtlichen niedribinären Kodezahl wird in ähnlicher Weise bewertet. io geren Ziffernpositionen erzeugt. Die »1« in Position D Sie weist jedoch das entgegengesetzte Vorzeichen als des Subtrahenten stellt die Reihe von Ausgängen die vorangegangenen Ziffer »1« auf. So stellt im wieder her, welche durch diesen Übertrag in Position!) Subtrahenten des Beispiels »1« in Position B und allen niedrigeren Ziffernposition gesteuert werden. —2(2) —2(1) — 1 = — 7 dar. Die Ziffer in Position F Nachfolgende »Einsen« in den Positionen E und F stellt +3 dar und diejenige in Position F-I. *5 halten die Steuerung von Übertragausgängen bzw.

Durch Verwendung dieser alternativen Mittel zum setzten sie wieder in Tätigkeit.

Darstellen der Ziffernwerte in jedem Kode identifiziert Es zeigt wiederholt, daß die Nichtübereinstimmung

das erfindungsgemäße System die positive Nichtüber- in der höchsten Ziffer, die bei diesem Beispiel in der einstimmung in der Position A dieses Beispiels, in dem Position A auftritt, zwei positive Überträge erzeugt, zwei positive »Übertrag«-Signale erzeugt werden, ao um zwei positive Ausgänge in jeder niedrigeren Ziffernweiche versuchen, Ausgänge mit dieser Polarität in position zuzüglich eines Ausgangs 1 zu erhalten. Der jeder niedrigeren Ziffernposition zuzüglich eines Aus- Zustand der Ziffern in den Positionen B, C und E jeder gangs mit der Wertung »1« zu erzeugen, wobei die Zahl ist derart, daß beide Ausgänge in diesen Posi-Summierung der Ausgänge die Größe und das Vor- tionen gesperrt sind. In den Positionen D und F ist zeichen der Differenz zwischen den verglichenen 25 jedoch der Zustand der Ziffern in jeder Zahl derart, Zahlen wiedergibt. Einer der »Überträge« stellt sicher, daß beide positive »Überträge« gewertete Ausgänge daß alle Ausgänge das gewünschte Vorzeichen haben, erzeugen können, die der Wertung entsprechen, welche und zwar bei diesem Beispiel ein positives Vorzeichen, diesen Positionen zugeordnet ist, nämlich zwei 2(+4) in dem die Erzeugung negativer »Überträge« in bzw. 2(+l). »Ein positiver Übertrag« geht über die niedrigeren Ziffernpositionen verhindert wird. 30 Position F hinaus und erzeugt den Ausgang mit der

An dieser Stelle wird klar, daß die Schaltung durch Wertung +1, welcher zu den Ausgängen der Posidie Nichtübereinstimmung in der höchsten Ziffer be- tionen D und F addiert wird, um das gewünschte nachrichtigt wird, daß eine Differenz zwischen den Resultat+11 zu erhalten. Wenn einer der »Überträge« verglichenen Zahlen besteht, jedoch bleibt es den nach- erst einmal in Gang gesetzt wird, kann er nicht angefolgenden Ziffern überlassen, festzustellen, ob diese 35 halten werden, so daß er wenigstens die Wertung 1 Differenz ein Maximum oder ein Minimum ist oder hervorbringt. Hierdurch wird sichergestellt, daß eine dazwischen liegt. Die maximale positive Differenz Nichtübereinstimmung, die zur Ingangsetzung eines zwischen den verglichenen Zahlen würde bei dieser Übertrags erforderlich ist und die eine endliche Diffeanfänglichen Nichtübereinstimmung auftreten, wenn renz in den verglichenen Zahlen anzeigt, wenigstens der Minuend bei 60 oder 111111 in konventioneller 40 ein Resultat in der Wertung »1« erzeugt, binärer Kodeform und der Subtrahent 0 oder 000000 Somit ergibt sich, daß die Vergleichseinrichtung

in reflektierter binärer Kodeform war. In diesem Fall entsprechend der Erfindung die Nichtübereinstimwürden die beiden positiven »Überträge«, die in mung der höchsten Ziffer feststellt, zwei »Überträge« in Position A entstanden sind, zwei bestimmte positive Gang setzt, welche versuchen, von jeder niedrigeren Ausgänge in jeder Ziffernposition B bis F zuzüglich 45 Ziffernposition Ausgänge zu liefern, welche die maxi-■des Ausgangs 1 für das endgültige Resultat mal mögliche Differenz zwischen den verglichenen

ο/ίαλ j-0(«\ λ-Ί(α\ J-ΟΠΛ J-O(U -Li α.« Zahlen mit dieser Nichtübereinstimmung wiedergeben

2(16) +2(8) +2(4) +Z(I) +2(1) +1 = +63 _{und diese durch den} »Übertrag« gesteuerte Ausgänge

liefern. entsprechend den in jeder niedrigeren Ziffernposition

Das Auftreten von »Nullen« im Minuend und von 5° vorhandenen besonderen Ziffern verringern. »Einsen« im Subtrahent verringert offensichtlich dieses Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht

Resultat einer maximalen Differenz, wobei das Resultat jede Position oder Stufe der Vergleichseinrichtung aus mit minimaler Differenz bei einer positiven Nichtüber- einer Reihe von logischen Kreisen die UND-, ODER-, einstimmung in Position^ erreicht wird, wenn der EXKLUSIV-ODER-, Sperr- und Umkehrkreise aufMinuend 32 oder 100000 in konventioneller binärer 55 weisen, wie sie bekannt sind. Allgemein hat ein Kodeform und der Subtrahent 31 oder 010000 in logischer UND-Kreis oder -Durchlaß eine Vielzahl reflektierter binärer Kodeform dargestellt ist. In diesem von Eingängen und einen einzigen Ausgang. Er ist so Fall verhindern die »Nullen« in den Positionen B bis F aufgebaut, daß ein Ausgangssignal nur dann erhalten des Minuenden, daß einer der »Überträge« einen Aus- wird, wenn gleiche Signale vorbestimmter Art gleichgang in jeder dieser Positionen erzeugt, und die »1« in 60 zeitig an jedem Eingang ankommen. Ein logischer Position B des Subtrahenten verhindert, daß der ODER-Durchlaßkreis ist grundsätzlich ein Kreis mit andere »Übertrag« einen Ausgang in dieser und in einer Vielzahl von Eingängen und einem einzigen Aussämtlichen niedrigeren Ziffernpositionen erzeugt. Der gang. Er ist so aufgebaut, daß er ein Ausgangssignal einzige in diesem Fall nicht verhinderte Ausgang ist erzeugt, wenn Signale einer vorbestimmten Art an der zuzügliche Ausgang mit der Wertung »1«, der somit 65 einem oder mehreren Eingängen ankommen. Ein das richtige Endresultat +1 liefert. EXKLUSIV-ODER-Kreis besitzt ein Eingangspaar

Somit verringern bei dem vorliegenden Beispiel die und einen einzigen Ausgang und vereinigt logische »Nullen« in den Positionen B, C und E des Minuenden Elemente in solcher Weise, daß eine von zwei Aus-

gangssignalarten erzeugt wird, wenn entgegengesetzte Arten von Eingangssignalen ankommen, und die andere Ausgangssignalart erzeugt wird, wenn Eingangssignale der gleichen Art ankommen. Der Sperrkreis liefert ein Ausgangssignal, wenn ein Signal vorbestimmter Art an einem Eingang ankommt, und nicht an einem anderen Eingang, nämlich dem Sperreingang. Der Umkehrkreis liefert ein Ausgangssignal der einen Art nach Erhalt eines Eingangssignals der entgegengesetzten Art.

Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß Ziffernvergleiche gleichzeitig in bestimmten logischen Kreisen durchgeführt werden, wobei jeder Kreis so eingerichtet ist, daß er eine Vielzahl von Steuersignalen, die

vorteilhafterweise aus drei UND-Durchlaßkreisen 111, 112 und 113 und einem Umkehrkreis 114. Der Vergleichsteil enthält ferner in allen niedrigeren Ziffernpositionen einen Sperrkreis und einen EXKLUSIV-5 ODER-Kreis, z. B. 215 und 216 in Position B.

Der Steuerteil jeder Position, außer der Position A, besteht aus einem UND-Durchlaß, vier ODER-Durchlässen, vier Sperrkreisen und zwei EXKLUSIV-ODER-Kreisen. Jeder UND-Durchlaß ist als leerer ίο Halbkreis dargestellt, während die ODER-Kreise, z. B. 240 in Position B als Halbkreise dargestellt sind, durch die die Eingangsleiter hindurchgezogen sind.

Der Wertungsteil der Vergleichsschaltung besteht aus Elementen eines Analogwandlers 500. Mit jeder

aus mehr als zwei möglichen Steuersignalen ausge- 15 Position, außer der höchsten Ziffernposition, sind vier wählt sind, an logische Kreise liefert, die nach dem bestimmte Elemente verbunden. Sie verleihen den vom Auftreten einer Ziffernnichtübereinstimmung niedri- Steuerteil der Vergleichseinrichtung kommenden Sigere Ziffern vergleichen, wobei die Steuersignale dazu gnalen eine Wertung, die der Wertung äquivalent ist, dienen, die einfache oder doppelte Wertung sowie das welche der entsprechenden Ziffernposition zugeordnet Vorzeichen von Ausgangssignalen der niedrigeren ao ist. So hat die Position B in der dargestellten vier-Ziffernpositionen festzustellen. ziffrigen Vergleichseinrichtung eine binäre Wertung 4,

Ein vollständiges Verständnis der Erfindung und so daß jedes der Elemente -Rb und +Rb den vom dieser sowie verschiedener anderer Merkmale erhält Steuerteil der Position B kommenden Signalen eine man an Hand der nachfolgenden ins einzelne gehenden entsprechende Wertung 4 verleiht. Zwei zusätzliche Erläuterung und der beigefügten Zeichnung, deren 25 Elemente --R₀ und +R₀ mit der Wertung »1« sind einzige Figur eine schematische Darstellung eines Aus- mit den Leitern verbunden, die von dem Steuerteil der führungsbeispiels der Erfindung zeigt. Position N ausgehen.

In der Zeichnung ist eine Ausführung der Erfindung Ein Vergleich der beiden binären Zahlen soll dazu

gezeigt, bei der die Ziffern einer konventionellen dienen, die Arbeitsweise der Schaltung darzulegen, binären Kodezahl bAbßbN-ibN, welche den Minuen- 30 Es sei angenommen, daß die Zahl 13 mit der Zahl 9 den des Vergleichs darstellt, und eine reflektierte verglichen werden soll, wobei die erste Zahl die Bezugs

binäre Kodezahl gAgBgN-igN, welche den Subtrahenten des Vergleichs darstellt, gleichzeitig an den aus den Positionen A bis N bestehenden Vergleichskreis angelegt werden.

Die verglichenen binären Kodezahlen sind nicht auf die dargestellte vierziffrige Länge beschränkt, sondern können irgendeine Anzahl von Ziffern umfassen. Für 13. (Dez.), jedes zusätzliche Ziffernpaar entsprechender Stellenwerte in den verglichenen Zahlen wird der Vergleichs- 40 9 (Dez. einrichtung eine Schaltung hinzugefügt, wie sie in Position B dargestellt ist. Jede Position A bis N erhält ein Ziffernpaar, wobei jede Ziffer den gleichen Stellenwert in den verglichenen Zahlen hat. So erhält die _j_4 Position A die höchsten Ziffenrvergleichspositionen, die Ziffern bA und gA nämlich die wichtigste Ziffer in jeder der verglichenen Zahlen.

Jede Ziffer wird den entsprechenden Eingangsleitern in Form eines von zwei diskreten Spannungspegeln zugeführt. Die beiden diskreten Spannungspegel stellen die binären Ziffern »1« und »0« dar, wobei sich die nachfolgende Erklärung, auf den Zustand des Kreises ausgedrückt, durch das Vorhandensein einer »1« oder einer »0« bezieht.

zahl oder der Minuend darstellt. Die Tabelle erläutert die Einzelheiten des Problems.

Wertung
Position

8 4 2

A BN-I N

AßNii/
(konventionell binär) 11 0 1

(reflektiert binär)
Vergleichsresultat: +x gewertetes Resultat: +2

1 1 0 1

l = +4

Das richtige Resultat ist +4. Also muß die Schaltung ein Ausgangssignal für das Vorzeichen oder die relative Größe + und ein Ausgangssignal für die Größendifferenz mit einer binären Wertung 4 liefern.

Man sieht, daß bei diesem Beispiel die verglichenen Zahlen eine Reihe von Übereinstimmungen zeigen, so daß normalerweise in jeder Ziffernposition Vergleichsergebnisse »0« erhalten werden. Derartige Resultate können selbstverständlich nicht das gewünschte End-Der in jeder Position A bis N durchgeführte Ver- 55 resultat +4 ergeben, so daß eine zusätzliche Schaltung
gleich liefert eine Anzeige einer Übereinstimmung, vorgesehen ist, um sicherzustellen, daß eine Nichteiner positiven Nichtübereinstimmung oder einer Übereinstimmung mit einem sich daraus ergebenden
negativen Nichtübereinstimmung zwischen den ver- Vergleichsresultat auftritt. Die bei dieser Ausführung
glichenen Ziffern. Eine Übereinstimmung wird ange- verwendete Schaltung kehrt eine Ziffer des reflektierten
zeigt, wenn die verglichenen Ziffern gleich sind, d. h., 60 binären Kodeeingangs einer Position um, wenn die
wenn beide »1« oder »0« sind. Wenn die Ziffer des nächsthöhere Ziffernposition an jedem Eingang eine »1«

erhält. Somit ergibt bei dem in der Tabelle dargestellten Beispiel die Ziffernübereinstimmung in Position A eine Umkehrung der reflektierten binären Kodeziffer ge in Position B. Die entstehende positive Nichtübereinstimmung in Position B liefert einen Ausgang der zwei positive «Überträge-Leiter in Tätigkeit setzt, auf denen die Signale dazu dienen, Ausgänge in

Minuenden eine »1« und die Ziffer des Subtrahenten eine »0« ist, wird eine positive Nichtübereinstimmung angezeigt und für die umgekehrte Lage eine negative Nichtübereinstimmung.

Jede Position A bis N besteht aus einem Vergleichsteil, einem Steuerteil und einem Wertungsteil. Der Vergleichsteil der höchsten Ziffernposition A besteht

niedrigeren Zifferpositionen so zu steuern, daß das seiner Postenswertung gewertet wird, ferner ein

gewünschte gewertete Resultat +4 entsteht. Signal »1« auf jedem der »Übertrag-Leiter 341 und 356

Nunmehr wird die Arbeitsweise jeder Position in der zur Position JV.

Schaltung mit den verschiedenen durch das Beispiel Die Position JV erhält Signale »1« an jedem der Einder Tabelle vorgesehenen Ausgänge eingehender 5 gänge g_N und b_N. Der EXKLUSIV-ODER-Kreis 405, betrachtet. Die Position A erhält die höchsten Ziffern Öa der eine »0« von der Position JV-1 und eine »1« vom und gA der beiden Eingangszahlen. Bei diesem Beispiel Eingang g_N erhält, liefert einen Ausgang »1« zum Vererscheint eine »1« auf jedem der Eingangsleiter, so daß gleichs-UND-Durchlaß 425 und zum UND-Durchlaß der Vergleichs-UND-Durchlaß 111 eine »1« vom Ein- 410. Der UND-Durchlaß 410, der »Einsen« vom gSLUggA und der Vergleichs-UND-Durchlaß 112 eine »1« io EXKLUSIV-ODER-Kreis 405 und vom Eingang b_N vom Eingang öa erhält. Der UND-Durchlaß 113 erhält, liefert einen Ausgang »1« zum Sperrkreis 415. erhält »Einsen« auf jedem der Eingangsleiter und liefert In diesem Fall wird das Signal »1« durch das Signal »1« einen Ausgang »1« an den Umkehrkreis 114 und den auf dem »Überträge-Leiter 356 von der Position TV—I EXKLUSIV-ODER-Kreis 205. Der Umkehrkreis 114 über den Steuer-ODER-Durchlaß 460 zum Sperreinliefert also einen Ausgang »0«, der als zweiter Eingang 15 gang des Sperrkreises 415 gesperrt. Das sich ergebende zu jedem der Vergleichs-UND-Durchlässe 112 und 111 Ausgangssignal »0« des Sperrkreises 415 wird in dem geht, so daß an keinem der mit der Position B ver- Umkehrkreis 420 umgekehrt, um Signale »1« an den bundenen »Übertrag«-Leiter 120 ,121, 122 und 123 ein Eingängen der Vergleichs-UND-Durchlässe 425 und Ausgangssignal »1« auftritt. 430 zu liefern. Wenn an jedem der Eingänge Signale »1« Die Position B erhält die zweithöchsten Ziffern bs ^ao auftreten, liefern die Vergleichs-UND-Durchlässe 425 und gB der beiden Eingangszahlen. Wiederum tritt an und 430 Ausgangssignale »1« auf den Leitern 426 und jedem der Eingangsleiter eine »1« auf, doch wird in 431. Das Signal »1« auf dem Leiter 426 betätigt zudiesem Fall die »1« am Eingang gB durch den EXKLU- sammen mit dem Signal »1« auf dem »Übertrag«- SIV-ODER-Kreis 205 nach Erhalt des Signals »1« vom Leiter 341 von der Position JV-I den EXKLUSIV-UND-Durchlaß 113 in Position^ umgekehrt. Wie as ODER-Kreis 435, so daß er auf dem Ausgangsleiter 436 vorher beschrieben wurde, liefert ein EXKLUSIV- ein Signal »0« liefert. Das Signal »1« auf dem »Über-ODER-Kreis einen Ausgang »1« nach Erhalt un- trag«-Leiter 356 von der Position JV-I kommt am gleicher Eingänge und einen Ausgang »0« nach Erhalt Sperreingang des Sperrkreises 465 an und dient dazu, gleicher Eingänge. Der EXKLUSIV-ODER-Kreis 205 das Signal »1« auf dem Leiter 426 zu sperren, so daß an erhält in diesem Fall gleiche Eingänge, so daß ein Aus- 3° den Leitern 466 und 467 ein Signal »0« erscheint, um gang »0« entsteht. Der UND-Durchlaß 210 erhält die negative Ausgangssignale zu verhindern. »0« vom EXKLUSIV-ODER-Kreis 205 und die »1« Das Signal »1« vom Vergleichs-UND-Durchlaß 430 von bß und arbeitet nicht. Der Umkehrkreis 220, der auf dem Leiter 431 wird durch den Sperrkreis 450 und vom UND-Durchlaß 210 keinen Eingang »1«, d. h. den ODER-Durchlaß 455 zum Teil +.R₀ des analogen einen Eingang »0« erhält, liefert einen Ausgang »1« an 35 Wandlers 500 übertragen. Das Signal »1« auf dem die Vergleichs-UND-Durchlässe 225 und 230. Der Ver- Leiter 431 vom Vergleichs-UND-Durchlaß 430 wird gleichs-UND-Durchlaß 230 erhält somit zwei Ein- ferner mit dem Signal »1« auf dem »Übertrag«-Leiter gänge »1« und liefert einen Ausgang »1« am Leiter 231. 356 von der Position JV—1 kombiniert, so daß der Dieses Ausgangssignal »1« des Vergleichskreises wird Steuer-UND-Durchlaß 475 ein Signal »1« zu dem Teil über den Leiter 232 und über den Steuer-ODER- 4° +Rn des analogen Wandlers 500 liefern kann. Jeder Durchlaß 240 zum »Überträge-Leiter 241 und über den der Teile -J-R₀ und +Rn verleiht den ankommenden Leiter 233 und den Sperrkreis 250, ferner über den Signalen »1« eine binäre Wertung »1«, so daß in diesem Steuer-ODER-Durchlaß 255 zum »Ubertrag«-Leiter Falle zwei Signale +1 über den positiven Ausgangs-256 übertragen. Das Signal »1« auf dem Ausgangs- leiter 501 übertragen werden.

leiter 231 des Vergleichskreises liefert einen Eingang 45 Zusammengefaßt ergibt sich: Die Ziffernübereinfür den Steuer-UND-Durchlaß 275 und den Sperrein- Stimmung »1« in Position A erzwang eine NichtÜbergang für den Sperrkreis 280. Da auf den »Übertrag«- einstimmung in der Position B, die ihrerseits zwei Leitern 120 bis 123 von der Position A jeweils Signale»0« positive »Überträge« lieferte, um die Ausgänge in liegen, werden von der Position B keine Ausgänge ge- niedrigeren Ziffernpositionen zu steuern. Die Steuerliefert, doch sind nunmehr auf den Übertragsleitern 241 50 schaltung in der Position JV—1 benutzte einen dieser und 256 Signale »1« zur Steuerung der Vergleichsaus- »Überträge«, um einen einzigen gewerteten positiven gänge in der Position N~ 1 vorhanden. Ausgang +2 zu liefern und leitete beide positive Die Vergleichs-UND-Durchlässe 325 und 330 in der »Überträge« zur Position N weiter. Die Position JV Position JV-1 erhalten die Eingänge »0« von gN-i und benutzte einen positiven »Übertrag«, um zwei binäre bN-i und liefern keine Ausgänge »1«. Somit liefert der 55 gewertete positive Ausgänge +1 zu liefern. Der EXKLUSIV-ODER-Kreis 335, der eine »1« vom positive »Übertrag« wurde femer in der Position JV »Übertrag«-Leiter 241 und eine »0« vom Vergleichs- verwendet, um negative »Überträge« zu verhindern, die UND-Durchlaß 325 erhält, einen Ausgang »1« auf dem sonst von dieser Position ausgegangen wären. Der Leiter 336, der über den Steuer-ODER-Durchlaß 340 positive Ausgangsleiter 501 erhielt somit einen Auszum »Überträge-Leiter 341 und über den Sperrkreis 345 60 gang +2 von der Position JV-1 und zwei Ausgänge+1 zum Element +Rn-i des analogen Wandlers 500 über- von der Position JV, die kombiniert wurden, um das tragen wird, der diesem Signal eine binäre Wertung +2 gewünschte Endresultat +4 zu bilden, verleiht und sie zum positiven Ausgangsleiter 501 über- Man sieht daher, daß die Nichtübereinstimmung in trägt. Das Signal »1« auf dem »Überträge-Leiter 256 der höchsten Ziffer das Vorzeichen des Endresultats von der Position B wird über den Steuer-ODER- 65 bestimmt. Eine Nichtübereinstimmung mit der einen Durchlaß 355 in der Position JV-1 zum Übertrags- Polarität bewirkt, daß zwei »Übertrag«-Signale mit leiter 356 übertragen. Somit liefert die Position JV-1 dieser Polarität die Ausgänge in dieser Polarität der einen einzigen positiven Ausgang, der entsprechend niedrigeren Ziffernpositionen bestimmen. Einer der

»Überträge« verhindert ferner, »Überträge« der entgegengesetzten Polarität in niedrigeren Ziffernpositionen, die durch Nichtübereinstimmungen der entgegengesetzten Polarität in diesen Positionen in Gang gesetzt werden können. Somit werden vier »Überträge« für jede Ziffernposition angezeigt, welche vier bestimmte Ausgänge jeder Position mit einer Wertung steuern, die der binären Wertung der jeweiligen Positionen entspricht, ferner ein zusätzlicher Ausgang in jeder Polarität mit der binären Wertung »1«. Die verschiedenen aktiven »Überträge« werden mit dem Vergleichsresultat für jede Position kombiniert, um festzulegen, welcher der Positionsausgänge aktiviert werden soll.

Die Regeln, welche die Arbeitsweise der Schaltung bestimmen, können wie folgt zusammengefaßt werden:

1. Wenn beide Positionseingänge »0« sind, sollen keine Vergleichsresultate und keine »Überträge« für diese Ziffernposition erzeugt werden.

2. Wenn die Eingangsziffer des konventionellen ao binären Kodes eine »0« und die Eingangsziffer des reflektierten binären Kodes eine »1« ist, sollen zwei »Überträge« der einen Polarität in dieser Position in Gang gesetzt werden. Alle Ausgänge dieser Polarität in niedrigeren Ziffernpositionen werden erregt, solange alle niedrigeren Ziffern »0« sind. Eine niedrigere konventionelle binäre Kodeziffer »1« verhindert einen Ausgang in ihrer Position. Eine niedrigere reflektierte binäre Kodeziffer »1« hält eins der »Überträge-Signale in der Position an und verhindert hierdurch einen Ausgang in dieser und in allen niedrigeren Ziffernpositionen. Dieser »Übertrag« wird durch das Auftreten einer weiteren reflektierten binären Kodeziffer »1« in einer niedrigeren Ziffernposition wieder in Gang gesetzt.

3. Wenn die konventionelle binäre Kode-Eingangsziffer eine »1« und die reflektierte binäre Kode-Eingangsziffer eine »0« ist, werden zwei »Überträge« der entgegengesetzten Polarität in Gang gesetzt. Alle Ausgänge in niedrigeren Ziffernpositionen dieser Polarität werden erregt, solange sämtliche niedrigeren konventionellen binären Kodeziffern »1« und alle niedrigeren reflektierten binären Kodeziffern »0« sind. Das Auftreten einer konventionellen binären Kodeziffer »0« in einer niedrigeren Ziffernposition sperrt einen Ausgang in dieser besonderen Position. Das Auftreten einer reflektierten binären Kodeziffer »1«in einer niedrigeren Ziffernposition verhindert einen »Übertrag« und einen Ausgang in dieser und in allen folgenden niedrigeren Ziffernpositionen. Eine weitere reflektierte binäre Kodeziffer »1« in einer niedrigeren Ziffernposition setzt den »Übertrag« wieder in Gang, der durch das Auftreten der ersten reflektierten binären Kodeziffer »1« angehalten wurde, und ermöglicht die Erzeugung von Ausgängen durch diesen »Übertrag« in niedrigeren Ziffernpositionen.

4. Wenn beide Eingangsziffern »1« sind und eine Nichtübereinstimmung in einer höheren Ziffernposition nicht aufgetreten ist, ist das Vorzeichen der Differenz unbestimmt. In diesem Fall werden keine Ausgänge und keine »Überträge« in dieser Position erzeugt, und die reflektierte binäre Kode-Eingangsziffer in der nachfolgenden Ziffernposition wird umgekehrt.

Die in dem binären Zahlenvergleich enthaltene Logik, die in der Schaltung durchgeführt wird, kann in algebraischer Form wie folgt ausgedrückt werden, indem die Terminologie der Booleanschen Algebra benutzt wird, wobei die Arbeitsstufen so beziffert sind, daß sie den oben festgelegten Regeln entsprechen:

1. Wenn b_x — 0, #1 = 0.

keine Ausgänge und »Überträge« erzeugen.

2. Wenn b_x = 0, g_x = 1,
Ingangsetzen der »Überträge« C₁ und C₂. Dann »Übertrag« C₁ = C₁ g_n' + C₁' g„. Dann »Übertrag« c₂ = c₂.

Ausgang (+ K_n,) = C₁.
Ausgang (+ F,„) = c₂ b_n'.
Am Ende des »Übertrags« c_? erscheint ein zusätzlicher Ausgang 1.

3. Wenn A₁ = 1, ^₁ = 0.
Ingangsetzen der »Überträge« c₃ und c₄. Dann »Übertrag« c₃ = C₃ g_n' + c₃' g_n. Dann »Übertrag« C₄ = C₄.
Ausgang(—Fn₁) = C₃.

Ausgang (- V„_%) = c₄ b„.
Am Ende des »Übertrags« C₄ erscheint ein zusätzlicher Ausgang 1.

4. Wenn A₁ = 1, g_x = 1.

Umkehren der folgenden reflektierten binären Kode-Eingangsziffer (g_n) und Anwenden der obigen Regeln auf den so entstandenen Ziffernvergleich.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Vergleichsschaltung zur Anzeige des Vorzeichens und der genauen Größe der Differenz zwischen einer ersten Zahl, die durch Signale im herkömmlichen Binärkode dargestellt wird, und einer Zahl, die durch Signale im reflektierten Binärkode dargestellt wird, mit einer Anzahl von Ziffernstellen entsprechend der Stellenzahl einer der Zahlen, an die die Ziffern beider Zahlen gleichzeitig angelegt werden, wobei jede Ziffernstelle eine Vergleichsschaltung mit UND-Kreisen enthält, die mit den Ziffern des gleichen Stellenwerts beider Zahlen beaufschlagt werden, mit einer Ausgangsschaltung für jede Ziffernstelle außer der höchsten, mit Steuerschaltungen, die UND-, ODER- und EXKLUSIV-ODER-Kreise enthalten, welche die Vergleichsergebnisse an die Ausgangsschaltungen geben, und mit positiven und negativen Ausgangsanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite »Ubertrag«-Leitungspaare (120, 121 und 122, 123) entsprechende erste und zweite Arten von Ziffernvergleichsergebnissen, die positive bzw. negative Abweichungen der Ziffer der einen Zahl von der entsprechenden Ziffer der anderen Zahl anzeigen, an niedrigere Ziffernstellen geben, daß die Ausgangsschaltungen Bewertungselemente (Rb; Rn-!', Rn; R₀) enthalten, die paarweise zwischen den Steuerschaltungen und dem positiven bzw. negativen Ausgangsanschluß liegen, daß die Steuerschaltungen die verschiedenen Kombinationen der Vergleichsergebnisse an ein oder beide Wertungselemente der Ausgangsschaltung in der entsprechenden Ziffernstelle geben, und daß die Summe der bewerteten Ausgangssignale an einen der Ausgangsanschlüsse das Vorzeichen und

die genaue Größe der Differenz zwischen den verglichenen Zahlen anzeigt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sperrschaltungen (245, 250, 265, 280) zwischen den »Übertrag«-Leitungspaaren (120 bis 123) in jeder Ziffernstelle liegen, wobei ein Ziffernvergleichsergebnis der ersten Art ein Ziffernvergleichsergebnis der zweiten Art in einer niederen Ziffernstelle sperrt.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung in jeder Ziffernstelle außer der höchsten Ziffernstelle einen EXKLUSIV-ODER-Kreis (205) enthält, der eine der an die entsprechende Ziffernstelle (B) gegebenen Ziffern sowie eine Darstellung des Ziffernpaares erhält, das an die nächsthöhere Ziffernstelle (A) gegeben wird, einen UND-Kreis (210), der mit dem

Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Kreises (205) und der anderen der an die entsprechende Ziffernstelle (B) angelegten Ziffern beaufschlagt wird, und einen Inverterkreis (220), der das Komplement des UND-Kreis-Ergebnisses (210) als einen Eingang an Vergleichs-UND-Kreise (225, 230) gibt.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsergebnisse in jeder Ziffernstelle an Sperrkreise (215) in jeder Ziffernstelle außer der höchsten Ziffernstelle gegeben werden, so daß die Eingänge der Vergleichs-UND-Kreise (225, 230) in der gleichen und allen niederen Ziffernstellen kontrolliert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 907 902, 727 372.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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