DE1184125B - Two-stage arithmetic unit - Google Patents

Two-stage arithmetic unit

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DE1184125B
DE1184125B DET21135A DET0021135A DE1184125B DE 1184125 B DE1184125 B DE 1184125B DE T21135 A DET21135 A DE T21135A DE T0021135 A DET0021135 A DE T0021135A DE 1184125 B DE1184125 B DE 1184125B
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Germany
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binary
arithmetic unit
switching
auxiliary
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DET21135A
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German (de)
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Dr Rer Nat Guenter H Dipl-Math
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Telefunken Patentverwertungs GmbH
Original Assignee
Telefunken Patentverwertungs GmbH
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    • G06F2207/4919Using excess-3 code, i.e. natural BCD + offset of 3, rendering the code symmetrical within the series of 16 possible 4 bit values

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. KL: G 06 fBoarding school KL: G 06 f

Deutsche Kl.: 42 m -14German class: 42 m -14

Nummer: 1184125Number: 1184125

Aktenzeichen: T21135lXc/42mFile number: T21135lXc / 42m

Anmeldetag: 17. November 1961Filing date: November 17, 1961

Auslegetag: 23. Dezember 1964Opening day: December 23, 1964

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rechenwerk, in dem aus zwei oder mehreren binär codierten Eingangsgrößen unter Anwendung einer durch Steuerleitungen aus einer Mehrzahl verfügbarer Funktionen ausgewählten Schaltfunktion in zwei Schaltstufen eine binär codierte Ergebnisgröße gebildet wird.The invention relates to an arithmetic and logic unit in which two or more binary-coded input variables using one of a plurality of functions available through control lines selected switching function, a binary-coded result variable is formed in two switching stages will.

Es ist bekannt, daß sich der Aufwand, der zur Realisierung einer Schalifunktion nötig ist, oft verringern läßt, wenn man die Anzahl hintereinandergeschalteter Stufen vergrößert. Beispielsweise gibt es Parallel-Addierwerke, die in einer ersten Stufe Summe und Übertrag für jede Binärstelle getrennt ermitteln und darauf in weiteren Stufen den Übertrag abbauen. Gerade der Übertrag bedingt in einem einstufigen Addierwerk ein kompliziertes und teueres logisches Netzwerk, da er von sämtlichen Binärstellen beider Summanden abhängt.It is known that the effort required to implement a sound function is often reduced if you increase the number of stages connected in series. For example there is Parallel adders that separate sum and carry for each binary digit in a first stage determine and then reduce the carryover in further stages. The transfer in particular is conditional in one single-stage adder a complicated and expensive logical network, since it consists of all binary digits depends on both summands.

Die mehrstufige Addition dagegen besitzt den großen Nachteil der längeren Operationsdauer. Wenn zur Ermittlung des Verknüpfungsergebnisses zwei Taktzeiten nötig sind, dann können in bekannten Rechenwerken zwei Operationen einander nur im Abstand von zwei Taktzeiten folgen.The multistage addition, on the other hand, has the major disadvantage of the longer duration of the operation. if two cycle times are necessary to determine the result of the link, then in known Arithmetic units two operations follow each other only at a distance of two cycle times.

Derartige bekannte Addierwerke bilden in der ersten Stufe Hilfsgrößen aus nur jeweils wenigen benachbarten Binärstellen der Operanden, insbesondere Konjunktion und Disjunktion aus nur je einer Binärstelle jedes Operanden. Die Hilfsgrößen sind meist so gewählt, daß die gewünschte Addition sich durch geeignete Verknüpfung nur dieser Hilfsgrößen ergibt. Das System der Hilfsgrößen stellt dann ein vollständiges Erzeugendensystem für die Addition dar. Im allgemeinen gibt es für jeden Additionscode ein anderes Erzeugendensystem mit minimalem Gesamtaufwand".Such known adding units form auxiliary quantities from only a few adjacent ones in the first stage Binary digits of the operands, especially conjunction and disjunction from only one binary digit each each operand. The auxiliary variables are usually chosen in such a way that the desired addition works through only results in a suitable combination of these auxiliary variables. The system of auxiliary quantities then provides a complete Generating system for addition. In general, there is a different one for each addition code Generating system with minimal overall effort ".

Hier setzt die Erfindung ein. Sie stellt sich die doppelte Aufgabe, ohne wesentlich größeren Aufwand das Addierwerk zu einem Rechenwerk mit mehreren wählbaren Funktionen zu erweitern und gleichzeitig die ungünstige Zeitbilanz bekannter mehrstufiger Addierwerke zu verbessern.This is where the invention comes in. It faces a double task without much greater effort to expand the adding unit to an arithmetic unit with several selectable functions and at the same time to improve the unfavorable time balance of known multi-stage adding units.

Durch die Erfindung wird ein Rechenwerk vorgeschlagen, in dem in zwei Stufen das Verknüpfungsergebnis nach einer mit Hilfe von Steuerleitungen auswählbaren Rechenwerksfunktion gebildet wird, dessen Zeitbilanz jedoch im wesentlichen die Merkmale eines einstufigen Rechenwerks aufweist. Das wird erreicht, indem die Steuerleitungen nur die Funktion der zweiten Schaltstufe beeinflussen, während in der ersten Schaltstufe stereotyp Hilfsgrößen erzeugt werden, aus denen sich sämtliche verfügbaren Funktionen der zweiten Schaltstufe ableiten lassen.The invention proposes an arithmetic and logic unit in which the linking result after one with the help of control lines in two stages selectable arithmetic logic unit function is formed, its time balance, however, essentially the characteristics a single-stage arithmetic unit. This is achieved by connecting the control lines only to the Influence the function of the second switching stage, while in the first switching stage stereotypical auxiliary variables are generated, from which all available functions of the second switching stage can be derived.

Zweistufiges RechenwerkTwo-stage arithmetic unit

Anmelder: * · 'Applicant: * · '

Telefunken PatentverwertungsgesellschaftTelefunken patent collecting company

m. b. H., Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3m. b. H., Ulm / Danube, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt: Named as inventor:

Dipl.-Math. Dr. rer. nat. Günter Hotz,
Saarbrücken
Dipl.-Math. Dr. rer. nat. Günter Hotz,
Saarbrücken

Die Hilfsgrößen müssen also eine Algebra beschrei-The auxiliary quantities must therefore describe an algebra.

ben, die sämtliche wählbaren Funktionen umfaßt.ben, which includes all selectable functions.

Gemäß weiterer Erfindung werden die Hilfsgrößen jeweils abhängig von einer Teilgruppe von Binärsteilen jeder Eingangsgröße gebildet, wobei eine Teilgruppe vorzugsweise aus ein oder zwei Binärstellen besteht. Eine solche Rechenwerksstrüktur erlaubt es, daß Operandengruppen einander mit nur einer Taktzeit Abstand folgen, da zu jeder Taktzeit die Möglichkeit der Programmsteuerung besteht Lediglich bei der Weiterverarbeitung Yorf ZwischenergebnissenAccording to a further invention, the auxiliary variables are each dependent on a subgroup of binary parts Each input variable is formed, with a subgroup preferably consisting of one or two binary digits consists. Such an arithmetic unit structure allows operand groups to be mutually exclusive with only one cycle time Follow a distance, since there is the possibility of program control at every cycle time. Only in the further processing of Yorf interim results

as ist der tatsächlich zwei Takte dauernde Durchlauf durch das Rechenwerk noch zu brächten.hat is actually the cycle lasting two bars to bring through the arithmetic unit.

Den häufigst auftretenden Fall der Weiterverarbeitung von Zwischenergebnisserl bildet der Übertrag bei der Serienaddition. Um.dien Nachteil des zwei Takte langen Durchfätafs-auch'in diesem Fall zu vermeiden, wird gemäß weiterer Erfindung vorgeschlagen, die zweite Schaltstufe so "auszubilden, daß der Übertrag nur in dieser Sctialtsrufe berücksichtigt zu werden braucht. ' .'.'"'The most common case of further processing of interim results is the carryover in the series addition. To the disadvantage of the two To avoid long cycle times - also in this case, is proposed according to a further invention, the second switching stage so "to train that the Carryover is only taken into account in this Sctialtsruf needs to be. '.'. '"'

Im folgenden wird die Erfiiidimg an* Hand derIn the following, the invention is based on the

F i g. 1 bis 5 näher erläutert, von denen .".F i g. 1 to 5 explained in more detail, of which. ".

Fig. 1 und:2 ein eiflnäun|sgeDSäßes beispielhaftesFig. 1 and : 2 show an example of an egg housing

Rechenwerk zeigen,":'' 5 " ": r ;Arithmetic unit show, ": ''5 "" : r ;

Fig. 3 und 4 eine erläuternde' Funktionstafel zu diesem Ausführungsbeispielüniä '3 and 4 show an explanatory function table this embodiment

Fig. 5 ein weiteres AusfrÄrungsbeispiel andeutet. Das erste Ausführungsbeispiel betrifft eine dezimale Serienrechenmaschine, wobei die einzelnen Binärzeichen, die zur Darstellung der Dezämalzifferh nötig sind (Tetrade), parallel dein Rechenwerk zugeführt werden. Aus der Viefeahl möglicher Operationen wurden zur Darstellung der Erfindung zwei Operationen ausgewählt, die jetloch nur als Beispiel anzusehen sind: Die Binärädditiön und die Addition zweier Dezimalzahlen im sogenannten 3-Exzeß-Code.'Fig. 5 indicates a further AusfrÄrungsbeispiel. The first embodiment relates to a decimal Serial calculator, whereby the individual binary characters that are used to represent the decimal digits are necessary (tetrad), fed in parallel to your arithmetic unit will. The multitude of possible operations have become two to illustrate the invention Operations selected, which are only to be regarded as an example: The binary addition and the addition two decimal numbers in the so-called 3-excess code. '

In' Fig. 1 sind zwei Opefandenregister durchIn 'Fig. 1, two asset registers are through

symbolische Darste^ffig =ypn Je vier Flip-Flops an-symbolic representation ^ ffig = ypn four flip-flops each

409 759/314409 759/314

gegeben. Ein erstes Operandenregister X bestehe aus den Registerelementen AJr1, Rx2, Rx3, Rxf; das zweite Operandenregister Y bestehe aus den Registerelementen Ry1, Ry2, Ry3, Ry4. Mit dem Index 1 ist jeweils die höchstwertige Binärstelle gemeint. Die Flip-Flops besitzen je einen normalen und einen Kömplernentausgang, die mit xh y,- und X1, yt bezeichnet sind. Gemäß der Erfindung sind diese Ausgänge über ein logisches, passives Netzwerk in einer ersten' Schaltstufe miteinander, verknüpft, in der noch keine Steuerleitung mitwirkt. Diese Verknüpfung ist gemäß weiterer Erfindung in zwei Netzwerke 1 und 2 aufgeteilt, von denen das Netzwerk 1 nur die beiden höherwertigen Stellen beider Operandenregister miteinander verknüpft, während das zweite Netzwerk 2 die beiden anderen Stellen der Operandenregister verknüpft. given. A first operand register X consists of the register elements AJr 1 , Rx 2 , Rx 3 , Rx f ; the second operand register Y consists of the register elements Ry 1 , Ry 2 , Ry 3 , Ry 4 . Index 1 always refers to the most significant binary digit. The flip-flops each have a normal and a Kömplernent output, which are designated with x h y, - and X 1 , y t . According to the invention, these outputs are linked to one another via a logical, passive network in a first switching stage, in which no control line is yet involved. According to a further invention, this link is divided into two networks 1 and 2, of which the network 1 only links the two higher-order digits of both operand registers, while the second network 2 links the other two digits of the operand registers.

Unter den zahlreichen Möglichkeiten bei der Bildung der Hilfsgrößen werden solche bevorzugt', die ein möglichst einfaches Gesamtschaltwerk ergeben. In jedem Fall müssen die Hilfsgrößen eine Algebra beschreiben, aus der die gewünschten Ergebnisfunktionen gebildet werden können. Es wird später an Hand weiterer Figuren noch erläutert werden, daß die gewählten Hilfsfunktionen diese Eigenschäften besitzen. Hier genügt die Erwähnung, daß aus jedem Netzwerk sechs Hilfsfunktionen A1' ... A8' bzw. g/ ... g6' nach einer in; F i g. 1 in algebraischer Schreibweise dargestellten Funktion gebildet werden. Diese Hilfsgrößen werden anschließend in 12Re$sterelemerrten zwischengespeichert, die mit Rg1. ..Rga und Rh1-^Rh6 bezeichnet sind; deren Ausgänge wirken auf ein logisches Netzwerk 3 der zweiten Schaltstufe ein, das in Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Netzwerk werden die erwähnten Hilfsgrößen abhängig von Steuerleitungen b und Έ miteinander verknüpft, wobei zusätzlich, wie bereits erwähnt, der Übertrag aus einer vorhergehenden Addition über die Leitungen r bzw. T berücksichtigt wird. In diesem Netzwerk wird die Ergebnisgröße gebildet, deren einzelne Binärstellenz/, Z2, z/, Z4 genannt sind, und in einem Ergebnisregister, bestehend aus den Registerelementen Rz1 . *. Rz4 abgesetzt. Das logische Netzwerk 3 erzeugt außerdem einen Übertrag, der in dem Registerelement RzT eine Taktzeit lang gespeichert und dann dem Netzwerk wieder angeboten wird.Among the numerous possibilities for the formation of the auxiliary variables, preference is given to those which result in an overall switching mechanism that is as simple as possible. In any case, the auxiliary variables must describe an algebra from which the desired result functions can be formed. It will be explained later on the basis of further figures that the selected auxiliary functions have these properties. Suffice it to say here that six auxiliary functions A 1 '... A 8 ' or g / ... g 6 ' after an in ; F i g. 1 function represented in algebraic notation. These auxiliary variables are then temporarily stored in 12Re $ sterelemerrten, which are marked with Rg 1 . ..Rg a and Rh 1 - ^ Rh 6 are designated; their outputs act on a logic network 3 of the second switching stage, which is shown in FIG. In this network, the mentioned auxiliary variables are linked to one another as a function of control lines b and Έ, the carryover from a previous addition via lines r and T being also taken into account, as already mentioned. In this network, the result variable, whose individual binary digits /, Z 2 , z /, Z 4 are named, and in a result register consisting of the register elements Rz 1 . *. 4 discontinued. The logical network 3 also generates a carry, which is stored in the register element Rz T for a cycle time and then offered to the network again.

Sämtliche erwähnten Registerelemente werden durch einen obligatorischen Takt synchronisiert, der die Elemente in eine solche Binärstellung bringt, die dem Potential der Eingangsleitung entspricht.All mentioned register elements are synchronized by a mandatory clock, the puts the elements in such a binary position that corresponds to the potential of the input line.

Zur Begründung der in den Fig. 1 und 2 in den logischen Netzwerken 1, 2 und 3 gewählten Schaltfunktionen muß auf die Schaltkreistheorie eingegangen werden, deren Grundlagen beispielsweise in P h i s t e r, »Logical Design of Digital Computers«, London, 1958, niedergelegt sind.To justify the in Figs. 1 and 2 in the logic networks 1, 2 and 3 selected switching functions must go into circuit theory the basics of which can be found, for example, in P h i s t e r, »Logical Design of Digital Computers«, London, 1958.

F i g. 3 zeigt eine Fuüktionstabelle, die aus sechzehn Zeilen und sechzehn Spalten entsprechend den sechzehn Kombinationsmöglichkeiten von vier Binärstellen besteht. Am linken und oberen Rand sind diese Kombinationsmöglichkeiten in der Reihenfolge eines Binärzählers angegeben. Am rechten und unteren Rand sind zwei in dem Ausführungsbeispiel verwendete Zuordnungen in desimaler Schreibweise eingetragen: Entsprechend einem Binäraddierwerk sind die Zahlen 0 bis 15 und entsprechend einem Dezimaladdierwerk im 3-Exzeß-Code die Zahlen 0 bis 9 vorgesehen. Jeweils vier Zeilen und Spalten des so aufgespannten Quadrai^eirid ?u :einer Eirfbait durch kräftigere Striche zusanimengefaßt, die gleichbleibende Beschreibung durcR die jeweils ersten beiden Binärstellen der Operanden aufweisen. ι Bei der Wahjt tier Hilfsgrööen* strtäit pian vort&lhkft;#ne AT^dbra zu teschreibef^jiie. ;nur die\ge~ wünschten Äusgangsfunktionen umfaßt. Den vorliegenden Anforderungen eines Addierwerks genügt beispielsweise, eine Algebra, die invariant gegen Vertauschung der Operanden ist. Eine weitere Eigenschaft von Additionen ist die, daß jeweils eine ganze Zeile parallel zur Diagonale von links unten nach rechts oben im gezeichneten Quadrat besetzt ist, da es für die Ausgangsgröße gleichgültig ist, ob beispielsweise die Zahle 9 aus 4+5, 3 + 6, 2+7 oder 1 + 8 entstanden ist. Für die erste Binärstelle des Registers sind in Fig. 3 die Quadrate angekreuzt, die bei der Binäraddition eine EINS erhalten sollen. Das Kreuzchenfeld wird durch die Zusätzbediagungen begrenzt, die der Übertrag liefert. Ist beispielsweise die Kombination aus der binär codierten 8 mit der binär codierten 7, also die binär codierte 15· die letzte Zahl, in der an der ersten Stelle noch eine EINS stehen soll, so darf diese Kombination nur dann noch zu einer EINS führen, wenn nicht zusätzlich ein Übertrag ansteht (r). Auf der anderen Seite wird eine EINS bereits in der ersten Stelle des Ergebnisses gebraucht, wenn die Binärzahl 4 mit der Zahl 3 addiert wird und zusätzlich ein Übertrag vorhaaden ist (r).F i g. 3 shows a function table which consists of sixteen rows and sixteen columns corresponding to the sixteen possible combinations of four binary digits. These possible combinations are shown in the order of a binary counter on the left and top edge. On the right and lower edge two assignments used in the embodiment are entered in desimal notation: The numbers 0 to 15 are provided in accordance with a binary adder and the numbers 0 to 9 in accordance with a decimal adder in 3-excess code. Four rows and four columns each of the thus spanned quadrai ^ eirid? U : an eirfbait summarized by thicker lines, which have the same description by the first two binary digits of the operands. ι When choosing auxiliary variables * strtäit pian vor & l hkft ; #ne AT ^ dbra zu teschreibef ^ jiie. ; includes only the desired output functions. For example, an algebra that is invariant to interchanging the operands is sufficient for the requirements of an adder. Another property of additions is that a whole line is occupied in each case parallel to the diagonal from bottom left to top right in the drawn square, since it is irrelevant for the output quantity whether, for example, the number 9 from 4 + 5, 3 + 6, 2 + 7 or 1 + 8 was created. For the first binary digit of the register, the squares that are to receive a ONE in the binary addition are crossed in FIG. 3. The cross field is limited by the additional conditions that the carry provides. If, for example, the combination of the binary coded 8 with the binary coded 7, i.e. the binary coded 15 · is the last number in which there should still be a ONE in the first position, this combination may only lead to a ONE if there is no additional carry pending (r). On the other hand, a ONE is already used in the first digit of the result if the binary number 4 is added to the number 3 and there is also a carry (r).

Aus dieser Funktionstafel erkennt man mit einem Blick, daß· auch die Hilfsfunktionen vorteilhaft Felder beschreiben, die parallel zur Diagonale ihre Begrenzung haben. Entsprechend der Aufteilung der ersten Schaltstufe siod zwei Netzwerke vorgesehen, die die Stellen höherer bzw. niedrigerer Wertigkeit verknüpfen. Entsprechend ergeben sieh Unterteilungen der 16 · 16-Felder in sechzehn Großfelder, die wie-; der, wie beschrieben, in sechzehn Einzelfelder uttterteilt sind. Die Großfelder werden durch die A-Fuaktionen, die Einzelfelder innerhalb der GroßfeMer durch die g-Funktionen beschrieben. Die Funktioa A1 beispielsweise umfaßt das linke obere Großfeld, die Funktion A2 die drei linken-oberen Eckfelder,-dieFrom this function table you can see at a glance that the auxiliary functions also advantageously describe fields that are limited parallel to the diagonal. According to the division of the first switching stage, two networks are provided which link the places of higher or lower significance. Correspondingly, there are subdivisions of the 16 × 16 fields into sixteen large fields, which like-; which, as described, are divided into sixteen individual fields. The large fields are described by the A-Fu actions, the individual fields within the large fields by the g-functions. The function A 1, for example, comprises the upper left large field, the function A 2 the three upper left corner fields, -die

Funktion ha die sechs linken oberen Eckfelder, die Funktion A4 die sechs rechten unteren Eckfelder,- die Fuaktion As die drei rechten unteren Eckfelder· uad die Funktion A8 das rechte untere Eckfeld. Die gleiche Verteilung gilt für die Funktionen S1. >. ge and dieFunction h a six upper left corner squares, the function A 4, the six lower right corner squares, - the Fuaktion A s the three lower-right corner squares · uad the function A 8, the lower right corner square. The same distribution applies to the functions S 1 . >. g e and die

Beschreibung der sechzehn Felder innerhalb j«des der Großfelder. Diese Verteilung, fet is Fig·.4 angedeutet. Zur Beschreibung einer »Diagonalzeile- werden die Hilfsfunktionen entsprechend kombitHert. Innerhalb eines Großfeldes ist beispielsweise die Hauptdiagonale durch J3 -J4 eindeutig gekennzeichnet. Die Diagonale von dem zweitobersten üaien zum obersten Feld der zweiten Spalte innerhalb &aes Großfeldes wird entsprechend durch g2 -J1 beschrieben. Mit Hilfe zweier g-Funktionen läßt sich also jede zur Diagonalen parallele Feldergruppe auswählen. Entsprechendes gilt für die Auswahl einer Großfeldergruppe in der Gesamtfunktionstafel in F i g. 3 und die Α-Funktionen. Die Funktionen für die Beschreibung dieser schräg begrenzten Flächen sind explizit in Fig. 1 angegeben. Sie bilden HiJfsfunktioaen gemäß der Erfindung, jedoch nicht die ef&zig möglichen «ad in allen Fällen günstigsten. Für Codes oder Operationen, die eiöer aöderen Gesetzaajtöig-Description of the sixteen fields within the large fields. This distribution is indicated in FIG. 4. To describe a »diagonal line- the auxiliary functions are combined accordingly. Within a large field, for example, the main diagonal is clearly identified by J 3 -J 4. The diagonal from the second uppermost square to the uppermost field of the second column within & aes large field is correspondingly described by g 2 -J 1 . With the help of two g-functions, each group of fields parallel to the diagonal can be selected. The same applies to the selection of a large field group in the overall function table in FIG. 3 and the Α functions. The functions for the description of these obliquely delimited surfaces are explicitly given in FIG. 1. They form auxiliary functions according to the invention, but not the only possible number which are most favorable in all cases. For codes or operations that are subject to any other law

Γ 184Γ 184

<r<r

keit als der geschilderten Symmetrie unterliegen, ist es sinnvoll, andere Hilfsfunktionen zu wählen, die diese Gesetzmäßigkeit berücksichtigen und so zu noch einfacheren Schaltungen führen. Ein solches weiteres System von Hilfsfunktiorien wird später an. Hand der F i g. 5 erläutert werden.speed than the described symmetry is subject it makes sense to choose other auxiliary functions that take this law into account and so on lead to even simpler circuits. One such further system of auxiliary functions will be added later. Hand of fig. 5 will be explained.

Die in die Funktionstafel (F i g. 3) eingetragene Funktion für die erste Stelle Z1 des binären ■-(&===; 1) Additionsergebnisse soll nun näher betrachtet werden. Aus der Tafel läßt sich nämlich unmittelbar die Schaltfunktion der zweiten Schaltstufe (erste Binärstelle, b = 1) in disjunktiver Normalform entnehmen. Die Hauptdiagonale, die unter der Bedingung 7 zur Funktion gehören soll, wird durch g3 · g4 · Έ3Tz4 beschrieben, da diese Felder innerhalb eines Großfeldes außerhalb der Bereiche g3 und g4 liegen und die betroffenen Großfelder außerhalb der Bereiche h3 und /i4. Die Bedingung f3 kann entfallen, da die so miterfaßten Felder x-Zeichen aufweisen und sowieso zur Funktion gehören. In F i g. 2 müßte der entsprechende Term also bTgi7i37ii heißen; da jedoch dieselbe Diagonale auch in der Funktionstafel für die erste Binärstelle für nichtbinäre Addition (b — 0) gebraucht wird, entfällt die Bedingung b. Man findet also £4347·. Nun folgen die Felder, die mit der Bedingung r (Übertrag) behaftet sind: Sie liegen wieder auf einer Großfelddiagonalen, wobei diesmal die x-Felder auf der unteren Seite anschließen, so daß die Bedingung f4 entfällt. Da nur zwei Großfelder links oben (ohne das Eckfeld) und die drei Eckfelder links unten für sich zusammengefaßt werden können, lautet der Term für die r-Felder Tg3Tz1 Tz2+rg3/z5. Auf dieselbe Art wird die Beschreibung der x-Feider gefunden:The function entered in the function table (FIG. 3) for the first digit Z 1 of the binary ■ - (&===; 1) addition results will now be considered in more detail. The table shows the switching function of the second switching stage (first binary digit, b = 1) in disjunctive normal form. The main diagonal, which should be part of the function under condition 7 , is described by g 3 · g 4 · Έ 3 · Tz 4 , since these fields within a large field are outside the areas g 3 and g 4 and the large fields concerned are outside the areas h 3 and / i 4 . The condition f 3 can be omitted, since the fields recorded in this way have x-signs and belong to the function anyway. In Fig. 2 the corresponding term would have to be called bTg i 7i 3 7i i ; However, since the same diagonal is also used in the function table for the first binary digit for non-binary addition (b - 0), condition b does not apply. So one finds £ 434 7 ·. Now the fields that are subject to the condition r (carry) follow: They are again on a large field diagonal, this time the x-fields on the lower side, so that the condition f 4 does not apply. Since only two large fields at the top left (without the corner field) and the three corner fields at the bottom left can be combined individually , the term for the r fields is Tg 3 Tz 1 Tz 2 + rg 3 / z 5 . The description of the x-fields is found in the same way:

r u r u

Ähnlich verfährt man mit der nichtbinären Addition und mit den übrigen Binärstellen: Man trägt die gewünschte Funktion in eine Funktionstafel ein und beschreibt sie mittels der Hilfsfunktionen. Für die Auswahl geeigneter Hilfsfunktionen läßt sich ebenfalls die Funktionstafel heranziehen, da letztere die Symmetrieeigenschaften der Funktion und das Gruppenverhalten von Felderkombinationen aufzeigt. Vorteilhaft sind Hilfsfunktionen, die selbst solche Felderkombinationen beschreiben oder aus denen sich solche Felderkombinationen leicht ableiten lassen. Weiter wählt man Hilfsfunktionen, die auf einfache Weise durch die Eingangsgrößen definierbar sind; vorzugsweise werden sie aus je ein oder zwei Binärstellen der Eingangsgrößen gebildet.One proceeds similarly with the non-binary addition and with the other binary digits: One carries the desired function in a function table and describes it using the auxiliary functions. For the The function table can also be used to select suitable auxiliary functions, since the latter is the Shows symmetry properties of the function and the group behavior of field combinations. Auxiliary functions which themselves describe or remove such field combinations are advantageous from which such field combinations can easily be derived. Next one chooses auxiliary functions that can be easily defined using the input variables; preferably they are made up of one or two binary digits of the input variables are formed.

Abschließend wird ein anderes beispielhaftes System von Hilfsgrößen dargestellt, welches ebenfalls die erwähnten Eigenschaften besitzt und an die Stelle des erläuterten Systems treten könnte. Es benutzt lediglich die bekannten Funktionen der stellenweise Konjunktion (= Intersektion) und Disjunktion. Die Hilfsfunktionen lauten also:Finally, another exemplary system of auxiliary variables is presented, which is also possesses the properties mentioned and could take the place of the system explained. It used only the known functions of conjunction (= intersection) and disjunction. The auxiliary functions are therefore:

άζ = x2+y2; άζ = x 2 + y 2 ;

dl = *4+y4. dl = * 4 + y 4 .

6060

65 Diese Hilfsfunktionen „sind ebenfalls symmetrisch, d. h. inväriätfü' gegen1 Vferta^ctiuiig ■ der' Eingangsgrößen, sie besitzen jedoch1..nur füridie'iHaupitdiagonale (innerhalb des Großfddes wie.,in ,dgr. Gesamt-. tafel) eine einheitlicheJ^eid^e^jceJbunS· Ia*Fig. 5 sind die Felder eines Größlelaes aufgetragen, in die die Beschreibung durch die Hilfsfunktionen g3, k3, g4, ^eingeschrieben ist. Das obere linke Eckfeld beispielsweise ist durch 33 · 34 eindeutig bestimmt. Entsprechendes gilt natürlich wieder für die Unterscheidung der Großfelder und für die Hilfsfunktionen ^1, kv £2 und k2. 65 These auxiliary functions "are also symmetrical, ie inväriätfü 'against 1 Vferta ^ ctiuiig ■ the' input variables, but they have one ..nur füridie'iHaupitdiagonale (within the Großfddes like., In, delta. Total. Blackboard) a einheitlicheJ ^ eid ^ e ^ jceJbunS · Ia * Fig. 5 the fields of a size are plotted, in which the description by the auxiliary functions g 3 , k 3 , g 4 , ^ is written. The upper left corner field, for example, is uniquely determined by 3 3 * 3 4. The same applies, of course, to the distinction between the large fields and to the auxiliary functions ^ 1 , k v £ 2 and k 2 .

Mit diesem System lassen sich neben den erwähnten Additionen auf äußerst einfache Weise auch logische Operationen wie Mischung oder Intersektion ausführen, indem die zweite Schaltstufe beispielsweise die k- oder ^-Größen durchschaltet.With this system, in addition to the additions mentioned, logical operations such as mixing or intersection can also be carried out in an extremely simple manner, in that the second switching stage, for example, switches through the k or ^ variables.

An Hand dieser ausführlichen Beschreibung des mathematisch-logischen Zusammenhangs wurde ein Verfahren zur'Ermittlung günstiger Hilfsfunktionen für eine vorliegende Operationenkombination angegeben. Die technische Realisierung der Hilfsfunktionen sowie der Funktionen der zweiten Schaltstufe geschieht in bekannter Weise durch Diodenlogik oder Magnetkernlogik.On the basis of this detailed description of the mathematical-logical relationship, a Method for determining favorable auxiliary functions for a given combination of operations. The technical implementation of the auxiliary functions as well as the functions of the second switching stage happens in a known manner by diode logic or magnetic core logic.

Die Erfindung umfaßt deshalb neben den dargestellten Beispielen auch Rechenwerke in anderer Schaltkreistechnik und mit anderen Funktionen als den Additionen modulo 10 und modulo 16, insbesondere mit aisäteMdaenlegiscben Operationen (z.B. Intersektion).In addition to the examples shown, the invention therefore also includes arithmetic units in others Circuit technology and with functions other than the additions modulo 10 and modulo 16, in particular with all legal operations (e.g. Intersection).

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Zweistufiges Rechenwerk, in dem aus zwei oder mehreren binär eodierten Eingangsgrößen in zwei aufeinanderfolgenden Schaltstufen eine binär codierte Ergebnisgröße gebildet wird, und in dem Steuerleitungen vorhanden sind, durch die eine von mehreren verfügbaren Rechenwerksfunktionen jeweils ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitungen (b, Έ) nur die Funktionen der zweiten Schaltstufe (Fig. 2) beeinflussen, während in der ersten Schaltstufe stereotyp Hilfsgrößen (gb hi) erzeugt werden, aus denen sich sämtliche verfügbaren Funktionen der zweiten Schaltstufe ableiten lassen.1.Two-stage arithmetic unit, in which a binary-coded result variable is formed from two or more binary-coded input variables in two successive switching stages, and in which control lines are present through which one of several available arithmetic unit functions is selected in each case, characterized in that the control lines ( b, Έ) only affect the functions of the second switching stage (Fig. 2), while stereotypical auxiliary variables (g b hi) are generated in the first switching stage, from which all available functions of the second switching stage can be derived. 2. Rechenwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hilfsgröße nur abhängig von einer Teilgruppe von Binärstellen jeder Eingangsgröße gebildet wird, wobei eine Teilgruppe vorzugsweise aus ein oder zwei Binärstellen besteht. 2. Arithmetic unit according to claim 1, characterized in that each auxiliary variable is only dependent is formed by a subgroup of binary digits of each input variable, with a subgroup preferably consists of one or two binary digits. 3. Rechenwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Schaltfunktionen mit gewissen Symmetrieeigenschaften (z. B. Invarianz der Ergebnisgröße gegen Vertauschung der Eingangsgrößen) auch die Schaltfunktionen der ersten Schaltstufe diese Symmetrieeigenschaften besitzen (z. B. stellenweise Konjunktion, Disjunktion, Äquivalenz od. ä.).3. arithmetic unit according to claim 2, characterized in that that to generate switching functions with certain symmetry properties (e.g. invariance of the result variable against interchanging the input variables) also the switching functions the first switching stage have these symmetry properties (e.g. conjunction in places, Disjunction, equivalence or the like). 4. Rechenwerk nach Anspruch 3, welches unter anderem die Addition zweier binär codierter Eingangsziffern durchzuführen vermag, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übertrag aus einer vorhergehenden Addition nur in der zweiten Schaltstufe wirksam wird.4. Arithmetic unit according to claim 3, which, inter alia, the addition of two binary coded input digits able to perform, characterized in that a carry over from a previous Addition only becomes effective in the second switching stage.
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