DE1198599B - Zweidimensionales Schieberegister - Google Patents

Description

• Zweidimensionales Schieberegister Zusatz zum Patent: 1075 354 Die Erfindung bezieht sich auf ein zweidimensionales Schieberegister zur Verwendung bei dem Verfahren zur maschinellen Erkennung von Zeichen nach Patent 1075 354.
• Schieberegister spielen in der informationsverarbeitenden Technik eine große Rolle, insbesondere werden sie in elektronischen Rechenanlagen, bei Sortier- und vielen anderen Anlagen verwendet. Die bekannten Schieberegister haben in der Regel eine einzige Dimension, in der die Information längs des Schieberegisters verschoben werden kann. Es gibt jedoch Fälle, in denen mehrere Verschiebungsrichtungen zweckmäßig sind. Ein derartiges Schieberegister ist nach dem Hauptpatent zum Zwecke der Zeichenerkennung vorgeschlagen worden, bei dem die Möglichkeit besteht, die Informationen in zwei Dimensionen zu verschieben.
• Vorteilhafterweise werden hierbei Schieberegister verwendet, deren einzelne Speicherzellen aus Magnetkernen bestehen Diese zeichnen sich durch besonders hohe Zuverlässigkeit, geringen Stromverbrauch und Erhaltung der Information bei Ausfall der Versorgungsspannung aus.
• Es ist schon in einem älteren Patent ein Schieberegister vorgeschlagen worden, bei dem die Speicherzellen aus Ferritkernen bestehen und die Informationen wahlweise in der einen und der anderen Richtung verschoben werden können.
• Hierzu dienen elektronische Schalter, die auf die Koinzidenz von Informationsspannung und Schrittimpuls ansprechen. Diese Forderung bedeutet, daß für eine Verschiebung zwischen zwei aufeinanderfolgende Speicherzellen zwei getrennte Schalter vorgesehen sein müssen.
• Der allgemeine Erfindungsgedanke besteht nun darin, daß jedes aus Speicherkernen (Ringkernen) bestehende Speicherelement mit seinen vier benachbarten Elementen über jeweils nur einen elektronischen Schalter verbunden ist, von denen stets drei Schalter geöffnet sind und nur einer geschlossen ist, so daß beim Schiebevorgang die Information des Elementes x, y auf dasjenige benachbarte Element übertragen wird, zu dem hin der Schalter geschlossen ist.
• Das Schieberegister kann im Rahmen der Erfindung in verschiedener Weise ausgebildet sein, so z. B. als Einkern-Schieberegister oder als Einkern-Schieberegister mit Transistoren. Andererseits können die einzelnen Speicherzellen aber auch jeweils aus zwei Kernen aufgebaut sein.
• Die Ausbildung der Schalter richtet sich grundsätzlich nach der Art des Schieberegisters, doch sind für die Schalter selbst verschiedene Ausbildungsformen bzw. Bauelemente denkbar. Zum Beispiel können die Schalter aus je einer Diode und einer Wicklung auf dem Speicherkern bestehen, von denen 2n-1 eine solche Vorspannung besitzen, daß die Diode auch beim Fortschalteimpuls gesperrt bleibt. Das dem Kern zugeordnete Laufzeitglied braucht dabei nur einmal vorhanden zu sein.
• Andererseits können die Schalter auch aus Transistoren bestehen, die jeweils über eine Wicklung mit den Speicherkernen verbunden sind. Beim Anlegen des Fortschalteimpulses ist immer nur eine der Transistoren durchgeschaltet.
• Schließlich können die Schalter selbst auch aus Ringkernen bestehen, von denen in jedem Schaltzustand 2n-1 durch über die Inhibitionswicklungen fließende Gleichströme so stark vormagnetisiert sind, daß die Kerne sich im Sättigungszustand befinden und die Schalter hierdurch gesperrt sind.
• Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen behandelt. Ein Ausführungsbeispiel wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein zweidimensionales Schieberegister im Blockschaltbild, F i g. 2 ein Schieberegister mit zwei Kernen je Speicherzelle, F i g. 3 ein Schieberegister mit einem Kern je Speicherzelle, F i g. 4 ein Einkern-Schieberegister mit Transistor, F i g. 5 ein Schieberegister mit schaltbarem Koppelglied, F i g. 6 ein Schieberegister zum Verschieben in beiden Richtungen, -F i g. 7 ein Speicherelement für ein zweidimensionales Schieberegister mit einem Kern je Speicherzelle, F i g. 8 ein eindimensionales Schieberegister mit zwei Nebenkernen je Speicherzelle, das zur Verschiebung in beiden Richtungen geeignet: ist, F i g. 9 ein Speicherelement für ein zweidimensionales Schieberegister mit vier Nebenkernen je Speicherelement.
• F i g.1 zeigt ein Blockschaltbild eines zweidimensionalen Schieberegisters, wie es bei dem Verfahren zur Zeichenerkennung gemäß dem Hauptpatent verwendet werden kann.-Hierbei ist jeder Speicherzelle in der gleichen flächenhaften Anordnung ein Rasterbereich bxy in dem Zeichenfeld zugeordnet. Die in dem Schieberegister eingespeicherten Informationen können in allen vier Richtungen verschoben werden, wozu die vier Verschiebeleitungen +x, -x und +y, -y dienen. Die Vorzeichen sollen angeben, daß die Verschieberichtungen entgegengesetzt sind. Die vier Verbindungsleitungen zwischen jeweils zwei benachbarten Speicherzellen dienen paarweise für die Verschiebung in beiden Richtungen.
• Die in den die Speicherzellen darstellenden Rechtecken 21 angeführten Ziffern, bezeichnen die jeweils zwischen zwei Speicherzellen zusammenwirkenden Teile (F i g. 3 im Hauptpatent).
• Die Speicherzellen 21 können in verschiedener Weise aufgebaut sein.- -F i g. 2 zeigt die Grundform eines magnetischen Schieberegisters mit zwei Kernen je Speicherzelle. Der eigentliche Speicherkern 22 besitzt eine Ausgangs- bzw. Eingangswicklung 23 und eine Schiebewicklung 24. Die Schiebeimpulse werden von einem Impulsgenerator über die Steuerleitung 25 geliefert. Die in dem Kern 22 eventuell gespeicherte Information wird beim Auftreten eines Schiebeimpulses über -die Fortschaltewicklung 26 zu dem Kern 27 übertragen. Von dort gelangt die Information bei einem Impuls auf der Steuerleitung 28 zu dem Speicherkern 22 der nächsten Speicherzelle.
• Das Schieberegister nach F i g. 3 unterscheidet sich von dem eben beschriebenen dadurch, daß an Stelle des Kernes 27 ein Verzögerungsglied 29 vorgesehen ist. Die gespeicherte Information gelangt auch hier bei dem Auftreten eines Schiebeimpulses auf der Steuerleitung 25 über die Fortschaltewicklung 26 zu dem Speicherkern der nächsten Zelle, und zwar mit einer durch die Bemessung des Verzögerungsgliedes 29 gegebenen Verzögerung.
• Das Schieberegister der F i g. 4 besteht ebenfalls aus einem Magnetkern 22 je Speicherzelle. Hierbei bildet jeder Kern mit einem Transistor 30 einen Sperrschwinger; die Ausgangs- und Fortschalteleistung wird von der Gleichspannungsquelle aufgebracht, und die Fortschalteimpulse werden nur zur Taktgabe verwendet. Aufbau und Wirkungsweise derartiger Schieberegister sind hinreichend bekannt und brauchen daher nicht näher besprochen zu werden.
• Soll bei einem der beschriebenen eindimensionalen Schieberegister die Information in beiden Richtungen verschiebbar sein, so muß von jeder Speicherzelle aus zu der vorhergehenden und zu der nachfolgenden ein schaltbares Koppelglied vorgesehen sein.
• F i g. 5 zeigt ein Beispiel, wie das Koppelglied bei einem Einkern-Schieberegister beschaffen sein kann. Liegt an .dem 'Punkt A eine Gleichspannung, die höher ist als die an der Ausgangswicklung 26 beim Umkippen entstehende Spannung und die so gepolt ist, daß die Diode gesperrt ist, so findet kein übertrag auf den nächsten Kern statt. Andererseits ist es möglich, an den Punkt B_mehrere schaltbare Diodeneingänge zu legen, von denen natürlich jeweils nur einer geöffnet sein darf.
• An, den Punkt A muß eine Spannungsquelle angeschlossen sein, welche die Eigenschaften besitzt, das im Sperrzustand U = Uo und Ri hoch (vergleichbar mit dem Sperrwiderstand der Dioden) ist und im Durchlaßzustand U = 0 und Ri .^r 0 ist.
• Am -einfachsten läßt sich dies mittels eines mechanischen Kontaktes erreichen. Es ist jedoch auch möglich, diese Potentialänderungen mit Hilfe von übertragern oder Schalttransistoren zu erzielen.
• F i g. 6 zeigt ein eindimensionales Schieberegister; bei dem die Möglichkeit besteht, die Information in beiden Richtungen zu verschieben. Jeder Kern besitzt eine Fortschalteeingangswicklung 31 und zwei Ausgangswicklungen 32 und 33, und zwar eine Wicklung 32 für Rechts- und eine Wicklung 33 für Linksschieben. Diese Wicklungen sind jeweils über eine Diode 34. bzw. 35 mit dem nachfolgenden bzw. vorhergehenden Kern verbunden. Die Wirkungsweise dieser Schaltung läßt sich ohne weiteres im Zusammenhang mit F i g. 5 erkennen.
• Bei einem zweidimensionalen Schieberegister benötigt man zusätzlich zwei Ausgangswicklungen und zwei Dioden usw. Es ist auf diese Weise möglich, Schieberegister beliebig hoher Dimensionen aufzubauen.
• F i g. 7 zeigt ein Speicherelement 22 für ein zweidimensionales Einkern-Schieberegister. Für jede der vier Verschieberichtungen ist eine Wicklung 36 mit jeweils einer Diode 37 vorgesehen. Die Dioden werden so angesteuert, daß immer nur eine entsperrt ist, während alle anderen gesperrt sind. Der Einfachheit halber sind in Anlehnung an Fi g. 1 die Punkte A und B hier mit 1 bis 4 und ±x, ±y bezeichnet. Die Fortschalteeingangswicklung 31 ist über das Verzögerungsglied 29 in diesem Beispiel mit den vier benachbarten Zellen verbunden, analog der Schaltung in F i g. 6, und dementsprechend die Eingänge mit 5 bis 8 bezeichnet.
• Diese Durchschaltetechnik ist auch bei einem Schieberegister gemäß F i g. 4 möglich. Hierbei werden bei einem n-dimensionalen Schieberegister je Speicherzelle 2 n Transistoren und 2 n Kollektorwicklungen auf einem Speicherkern. benötigt. Das Basispotential wird für 2n-1 zu einem Kern gehörende Transistoren so verschoben, daß diese Transistoren gesperrt bleiben. Nur ein Transistor erhält ein solches Basispotential, daß er bei Auftreten des Synchronisierimpulses Strom ziehen kann.
• Die Durchschalteanordnungen nach F i g. 5 und 6 lassen sich auch bei Schieberegistern mit zwei Kernen je Speicherzelle anwenden. Darüber hinaus ist aber noch eine andere Schaltanordnung möglich, wie F i g. 8 zeigt. Ist das Schieberegister eindimensional und soll eine Verschiebung der Information in beiden Richtungen möglich sein, so sind jedem Speicherkern 38 zwei Nebenkerne 39 bzw. 40 zugeordnet. Der Hauptkern 38 besitzt eine Schiebewicklung 24, eine Fortschalte-Eingangswicklung 41 und eine Ausgangswicklung 42. Jeder Nebenkern hat eine Fortschaltewicklung 43 bzw. 44, eine Eingangswicklung 45 bzw. 46, eine Ausgangswicklung 47 und eine Inhibitionswicklung 48 bzw. 49.
• Die Eingangswicklung 41 des Hauptkernes 38 und die Ausgangswicklung 47 des Kernes 49 der folgenden Speicherzelle und des Nebenkernes 39 der vorhergehenden Speicherzellen sind in Reihe geschaltet. Ebenfalls in Reihe geschaltet sind die Inhibitionswicklungen aller Kerne 39 und 40. Soll die Information z. B. nach rechts geschoben werden, so wird ein Gleichstrom über Leitung 50 zu den Inhibitionswicklungen der Kerne 39 geleitet. Ist in dem ersten Kern 38 eine »1« eingespeichert, so wird beim nächsten Fortschalteimpuls dieser Kern in den Null-Zustand gebracht; der Ausgangsimpuls versetzt den Kern 40 hierdurch in den Zustand »1«, während der Kern 39 nicht umgespeichert wird, da er gesperrt ist. Beim nächsten Fortschalteimpuls, der über die Steuerleitung 52 auf die Nebenkerne wirkt, wird der Nebenkern 40 in die Null-Lage gebracht. Der dadurch entstehende Ausgangsimpuls bringt den zweiten Kern 38 in den Zustand »1« usw. Zur Verschiebung nach links dient die Impulsleitung 51.
• Eine Erweiterung dieses Prinzips auf mehrere Dimensionen ist ohne weiteres möglich. F i g. 9 zeigt ein Speicherelement für ein zweidimensionales Schieberegister mit vier Nebenkernen je Speicherzelle. Die Steuerleitungen 53 und 54 entsprechen den beiden Steuerleitungen 25 und 28 des Schieberegisters gemäß F i g. 2. Die Leitung +x ist durch alle Nebenkerne, welche die Fortschaltung in der x-Richtung bewerkstelligen, hindurchgeführt. Führt diese Leitung keinen Strom, so findet eine Informationsverschiebung in der +x-Richtung statt. Entsprechendes gilt für die Leitungen -x, -1-y und -y. Für ein n-dimensionales Schieberegister werden je Speicherzelle 2n als Schalter wirkende Nebenkerne benötigt. Die Wicklung 55 ist mit den Nebenkernen der vier benachbarten Speicherzellen verbunden, und zwar liegen die Wicklungen dieser Nebenkerne alle in Reihe.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Zweidimensionales Schieberegister zur Verwendung bei dem Verfahren zur maschinellen Erkennung von Zeichen nach Patent 1075 354, bei dem jedes einzelne Speicherelement durch seine Koordinaten x und y charakterisiert ist, aus Material mit rechteckiger Hysteresiskurve besteht und zur Öffnung des Weges für die zu verschiebende Information elektronische Schalter verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Speicherelement mit seinen vier benachbarten Elementen über jeweils einen elektronischen Schalter verbunden ist, von denen stets drei Schalter geöffnet sind und nur einer geschlossen ist, so daß beim Schiebevorgang die Information des Elementes (x, y) auf dasjenige benachbarte Speicherelement übertragen wird, zu dem hin der Schalter geschlossen ist.
2. 2. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einer Speicherzelle gehörigen vier Schalter aus je einer Diode und einer Wicklung des betreffenden Speicherkernes bestehen, die durch Anlegen eines entsprechenden Potentials für die Fortschalteimpulse sperrbar sind.
3. 3. Schieberegister nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Verschieberichtungen je Speicherelement eine gemeinsame Verzögerungsleitung vorgesehen ist.
4. 4. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einer Speicherzelle gehörigen vier Schalter aus je einem Transistor und einer Wicklung des betreffenden Speicherkerns bestehen, welche Transistoren so geschaltet sind, daß jeweils nur der in der angesteuerten Fortschalteleitung liegende Transistor beim Auftreten eines Fortschalteimpulses leitend wird.
5. 5. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltelemente Ringkerne (Nebenkerne) vorgesehen sind, die jeweils eine Fortschalte-, eine Eingangs-, eine Ausgangs- und eine Inhibitionswicklung besitzen, wobei bei eindimensionalem Schieberegister die Fortschaltewicklung des betreffenden Speicherkerns (38) mit der Ausgangswicklung (47) des Nebenkerns (39) für die eine Verschieberichtung und der Ausgangswicklung (47) des Nebenkerns (40) der anderen Verschieberichtung in Reihe liegt und jeweils alle Inhibitionswicklungen einer Verschieberichtung in Reihe geschaltet sind. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1071384.