DE1236834B - Rechengeraet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

G06f

Deutsche KL: 42 m3 -

Nummer: 1236 834

Aktenzeichen: M 62615 IX c/42 m3

Anmeldetag: 29. September 1964

Auslegetag: 16. März 1967

Rechengerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rechengerät zum Berechnen von aus den Grundrechnungsarten zusammengesetzten mathematischen Ausdrücken mit einem Speicher, der eine Anzahl von Abschnitten aufweist, von denen jeder einen Operanden oder ein Zwischenergebnis speichern kann, wobei die Abschnitte in einer Zeile so angeordnet sind, daß der Inhalt jedes Abschnittes nur zu dem nächstbenachbarten Abschnitt auf jeder Seite übertragen werden kann, und mit einem Tastenfeld, welches Zahlentasten zum Eingeben von Operanden in den Speicher und Funktionstasten zum Eingeben von Befehlen in ein Rechenwerk umfaßt.

Bei Rechengeräten, die Operationen ausführen sollen, bei denen Zwischenergebnisse auftreten, war es bisher erforderlich, die Zwischenergebnisse nochmals zu überprüfen und wieder in das Rechengerät einzugeben.

Anordnungen, bei denen dies vermieden werden konnte, waren bisher nur durch einen äußerst kornplizierten mechanischen und elektrischen Aufbau herzustellen, was zu erheblichen Kosten und verhältnismäßig umfangreichen räumlichen Ausmaßen der gesamten Rechenanlage führte. Bei programmgesteuerten Rechengeräten ist die selbständige Verarbeitung der Zwischenergebnisse an sich bekannt.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein vereinfachtes Rechengerät zu schaffen, das mit einem Minimum an elektronischen und mechanischen Bauteilen auskommt und die Durchführung komplexer mathematischer Operationen gestattet, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die während der Rechenoperationen auftretenden Zwischenergebnisse nochmals in das Rechengerät einzugeben. Das Rechengerät nach der Erfindung ist dabei nicht in dem oben angegebenen Sinn programmgesteuert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Rechengerät zu schaffen, bei dem zuerst Operanden eingegeben werden und dann eine Funktionstaste betätigt wird, die den Befehl erteilt, was mit den vorher eingegebenen Operanden oder was mit Bezug auf die zuletzt eingegebene Zahl und einem vorhergehenden Zwischenergebnis oder was mit dem letzten Ergebnis und einer vorher eingegebenen Zahl oder was mit den zwei letzten Zwischenergebnissen zu geschehen hat.

Die gestellte Aufgabe wird im wesentlichen durch die Art der Verschiebung der Operanden und Zwischenergebnisse in den einzelnen Abschnitten des Speichers gelöst.

Im einzelnen wird das Rechengerät nach der Erfindung dadurch geschaffen, daß die Zahlentasten mit Eingängen des Speichers und einer Verschiebeein-Anmelder:

Monroe International Corporation,

Orange, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,

Patentanwälte, München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:

Howard Miner Rathbun, Verona, N. J.;

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

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. Oktober 1963 (312 911)

richtung in Verbindung stehen, wobei beim Niederdrücken einer Zahlentaste Operanden oder Zwischenergebnisse in Richtung von einem ersten Abschnitt weg verschoben werden und ein Operand in einen ersten Abschnitt des Speichers eingegeben wird, und daß die Ausgänge des Speichers mit dem Rechenwerk und die Funktionstasten sowohl mit dem Rechenwerk als auch mit der Verschiebeeinrichtung verbunden sind, wobei das Niederdrücken einer Funktionstaste die Durchführung einer mathematischen Operation an dem in dem genannten ersten Abschnitt des Speichers gespeicherten Operanden und an anderen in den nächstbenachbarten Abschnitten des Speichers gespeicherten Operanden ausführt, wenn mehr als ein Operand erforderlich ist, und weiterhin bewirkt, daß das Resultat einer solchen mathematischen Operation in dem ersten Abschnitt des Speichers gespeichert wird, wodurch einer der Operanden ersetzt wird und dann als Zwischenergebnis für weitere Rechnungen verwendet werden kann, und weiterhin noch bewirkt, daß der verbleibende Inhalt des Speichers, der nicht bei der mathematischen Operation verwendet wurde, durch einen oder mehrere Abschnitte in Richtung zu dem ersten Abschnitt des Speichers verschoben wird, wobei die Anzahl der Abschnitte, über welche diese Inhalte verschoben werden, gleich der Anzahl der Operanden ist, wodurch bewirkt wird, daß die verbleibenden Operanden der genannten mathematischen Operation durch zuvor eingegebene Operanden oder Zwischenergebnisse ersetzt werden.

In den Zeichnungen ist

Fig. 1 ein Blockschaltbild der elektronischen Recheneinrichtung,

709 519/256

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Wortzähleinrichtung,

F i g. 3 eine Darstellung der verschiedenen Wortzeitimpulse,

Fi g. 4 eine schematische Darstellung der Zahlenspeichereinrichtung,

Fig. 5 eine Darstellung der Einrichtung zum Verschieben der relativen Stellung des Speicherregisters,

F i g. 6 eine Darstellung der Arbeitsweise der Einrichtung nach der F i g. 5,

F i g. 6 a eine Darstellung eines anderen Arbeitsverfahrens bei der Einrichtung nach der F i g. 5,

F i g. 7 eine Darstellung der Einrichtung zum Umwandeln der Tastenzahlen in die binäre Form,

F i g. 8 und 9 je eine Darstellung der Arbeitsweise der Einrichtung und der Speicherregister bei der Durchführung einer Addition, einer Subtraktion, einer Multiplikation und einer Division,

Fig. 10 und 11 je eine Darstellung der Arbeitsweise der Einrichtung und der Speicherregister beim Ziehen der Quadratwurzel einer Zahl,

F i g. 12 und 13 je eine Darstellung der Arbeitsweise der Einrichtung und der Speicherregister bei der Wiederholung einer Rechenoperation,

Fig. 14 und 15 je eine Darstellung der Arbeitsweise der selbsttätigen Programmierungseinrichtung und

F i g. 16 eine Draufsicht auf eine typische Tastatur.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Tastatur zum Eingeben von Größen in eine Verzögerungsleitung mit einer Anzahl von Wortpositionen oder Speicherregistern benutzt, wobei die Größen in der Verzögerungsleitung in andere Wortpositionen in der Verzögerungsleitung verschoben werden können. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, die Größen in Übereinstimmung mit Tasten der Tastatur in die Verzögerungsstrecke einträgt und aus dieser austrägt, so daß mehrere mathematische Berechnungen ausgeführt werden, ohne daß Zwischengrößen oder Teilergebnisse über die Tastatur nochmals eingetragen werden müssen.

Die nachstehende Beschreibung ist auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gerichtet, bei der eine Umlaufspeichereinrichtung benutzt wird, die auf die Handbetätigung der Zahlen- und Funktionstasten anspricht.

Das in der Fi g. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt die Grundelemente der Erfindung. Es ist eine Speichereinrichtung 20 vorgesehen, die Zahlen entweder von der Tastatur 24 aus oder aus der Recheneinrichtung 26 empfängt. Eine Verschiebeeinrichtung 22 verschiebt oder richtet die gespeicherten Zahlen relativ auf die Leiter 28 aus. Die Zahlen werden daher so angeordnet, daß die in den Speicher eingetragene letzte Zahl die erste ausgetragene Zahl ist. Die Tastatur 24 enthält von Hand bedienbare Zahlentasten zum Eingeben von Zahlen in der vom Benutzer gewünschten Reihenfolge sowie von Hand bedienbare Funktionstasten zum Steuern der Verschiebeeinrichtung und der Recheneinrichtung. Die Recheneinrichtung 26 steht mit der Speichereinrichtung und der Tastatur in Verbindung und führt mit den gespeicherten Zahlen entsprechend der gewählten Funktionstaste Additionen, Subtraktionen, Multiplikationen und Divisionen aus. Es ist eine Kippschaltung 10 vorgesehen, die die Verschiebeeinrichtung während der Zahleneingabe steuert.

Den Tasten ist ein Programmspeicher 12 zugeordnet, der als Erinnerungsmittel für die bei der Lösung einer Aufgabe benutzte Reihenfolge der Funktionstasten verwendet werden kann und dann, wenn dieselbe Aufgabe mit anderen Zahlen als Eingangsdaten nochmals gelöst werden soll, wobei der Speicher 12 an Stelle der Funktionstasten zum Steuern der Arbeit der Recheneinrichtung benutzt werden kann, wodurch vom Standpunkt des Benutzers aus ein viel einfacheres und rascheres Arbeiten möglich wird. Es ist eine Schau- oder Druckeinrichtung 14 für die Ausgabe der Lösung der Rechenaufgaben vorgesehen.

Die in der F i g. 2 dargestellte Wortzähleinrichtung umfaßt eine 224 Bits lange Verzögerungsleitung 1, zwei Kippschaltungen 2 und ein Entschlüsselungsnetzwerk 3. Die Verzögerungsleitung 1 wird als Wortzeitleitung bezeichnet und enthält in vier gleichen Abständen 1-Bits, die die Leitung in Viertel aufteilen. Das Zeitintervall zwischen diesen Impulsen (P 1) wird als eine Wortzeit bezeichnet. Die Leitung 1 ist daher vier Wörter lang.

Die Wörter werden einzeln durch einen von Pi betriebenen Wortzähler identifiziert. Der Wortzähler besteht aus einem zwei Kippschaltungen umfassenden Graukodezähler 2 (gray-code counter), der bei Entschlüsselung vier Wortzeitimpulse Wl, W 2, W 3 und W 4 abgibt. Die zeitliche Beziehung dieser Signale zueinander zeigt die Fi g. 3.

Die in der F i g. 4 dargestellte Zahlenspeichereinrichtung 20 besteht aus einer 224 Bits langen Verzögerungsleitung. Die Leitung weist in einer Entfernung von 56 Bits vom Ausgangsende aus (ein Viertel der Gesamtstrecke) eine Anzapfung 21 auf. Das an der Anzapfung auftretende Signal wird mit P 3 und das Signal am Ende mit P 2 bezeichnet.

Die vier Wörter Wl, Wl, W3 und WA der Verzögerungsleitung 20 können entsprechend als Tastaturregister (KB), als Speicherregister Nr. 1 (Ml), als Speicherregister Nr. 2 (M 2) und als Speicherregister Nr. 3 (M 3) bezeichnet werden. Diese vier Register stellen die Register der Umlauf speichereinrichtung dar.

Die F i g. 5 zeigt die Vorrichtung in der Verschiebeeinrichtung 22, die zum Verschieben der Zahlen in der Speichereinrichtung oder Verzögerungsleitung 20 benutzt wird. Die normale Zirkulation der Leitung erfolgt über einen UND-Torkreis 27. Sollen die Zahlen in der UP-Richtung verschoben werden, d. h. in der Richtung, in der die Zahlen aus der Leitung entfernt werden, so wird die Information P3 aus der Leitung an der Anzapfung 21 herausgenommen und über einen UND-Torkreis 25 zum Eingang 31 der Leitung geleitet. Dieser Torkreis wird für drei Wortzeiten Wl, W 2 und W 3 geöffnet, wonach für die vierte Wortzeit W 4 Nullen zur Leitung geleitet werden. Die Hinauftabelle in der F i g. 6 zeigt diesen Vorgang. Die Tabelle zeigt den Inhalt der vier Abschnitte der Verzögerungsleitung 20 zu den verschiedenen Wortzeiten. Ein Vergleich der oberen mit der unteren Zeile der Tabelle zeigt, daß der Inhalt der Register nach vier Wortzeiten zum ΚΒ-Έηάε der Zeile verschoben worden ist. Das heißt, der Anfangsinhalt des M3-Registers gelangt schließlich in das M2-Register usw. Die mit P 2 und P 3 überschriebenen Spalten zeigen die Information, die in den Zeilen P 2 und P 3 zu den angegebenen Wortzeiteü erscheinen.

Sollen die Zahlen in der Richtung »herunter« verschoben werden, d. h. in der Richtung, in der die Zahlen zum unteren Teil der Leitung bewegt werden, so wird die Information P2 zu einem gleichfalls verzögernden Ein-Wort-Register 23 geleitet, dessen Ausgang P 4 zu einem UND-Torkreis 29 und danach zum Eingang 31 der Leitung geleitet wird. Die »Herunter«-Tabelle in der F i g. 6 zeigt diesen Vorgang.

Selbstverständlich gibt es viele Möglichkeiten, die Zahlen hinauf und herunter zu verschieben, von denen einige für die Durchführung der Erfindung verwendet werden können. Ein anderes Verfahren zum Herunterverschieben würde z. B. darin bestehen, den Wortzähler 2 in der F i g. 2 zu veranlassen, eine Zählung zu überspringen, während die Leitung über den in der F i g. 5 dargestellten normalen UND-Torkreis 27 umläuft. Die F i g. 6 a zeigt eine »Herunter«- Tabelle für dieses Verfahren. Der neue Inhalt des TastaturregistersM3 (Fig. 6a) könnte, wenn gewünscht, dadurch gelöscht werden, daß der Inhalt des M 3-Registers vor dem Niederdrücken der Tasten gelöscht wird, durch Löschen des Inhalts des Tastaturregisters nach der Rechenoperation oder durch Aufzeichnen von Nullen an der Anzapfung T 21 (F i g. 5) während der Wortzeit W 3 der Rechenoperation. Das Aufzeichnen an der Anzapfung kann in der Weise bewirkt werden, daß die Speichereinrichtung oder Verzögerungsleitung 20 aus zwei Leitungen zusammengesetzt wird, von denen die eine drei Wörter lang ist und die M3-, Ml- und Mi-Register enthält, während die andere Leitung das Tastaturregister ist.

Die Arbeitsweise der Recheneinrichtung beruht auf der »klammerfreien« Schreibweise. Bei diesem System wird der zu bestimmende mathematische Ausdruck so umgeschrieben, daß das mathematische Operationssymbol nach zwei miteinander zu vereinigenden Zahlengrößen gesetzt wird, welche beiden Größen durch ein geeignetes Symbol, z. B. durch ein Komma, voneinander getrennt werden. Bei Anwendung dieses Systems wird der Ausdruck

a + b gleich a, b + ,
und der Ausdruck ■■?■ wird zum Ausdruck a, b: .

Dieses System gestattet das Schreiben oder Eintragen von zwei Größen in den Rechner, bevor darüber entschieden wird, in welcher Weise die beiden Größen miteinander zu vereinigen sind. Die beiden Größen können dann in jeder verfügbaren Weise miteinander vereinigt und danach als eine einzige Zahl behandelt werden, die für die weiteren Berechnungen benutzt werden kann. Auf diese Weise können kompliziertere Ausdrücke geschrieben und bestimmt werden. Zum Beispiel wird der Ausdruck

zum Ausdruck

(a + b) (c + d) a,b+,c,d+,X.

selben Reihenfolge eingetragen, in der sie im mathematischen Ausdruck auftreten, während jedes mathematische Operationssymbol erst eingegeben wird, nachdem die von diesem Operationssymbo! benötigte Größe oder Größen entweder eingetragen oder als Ergebnis von früheren Rechenoperationen produziert worden sind.

Die Arbeitsweise der Erfindung kann am besten an Hand eines Beispiels erläutert werden. Die nachstehende Tabelle zeigt die Reihenfolge der Funktionsund Zahlentasten, die zur Lösung einer Aufgabe erforderlich sind, und den Inhalt der verschiedenen Register bei jeder Lösungsstufe.

Zu lösen ist die Aufgabe

(4 X 12) + (31 X 8) = 296

oder in klammerfreier Schreibweise

4, 12 X 31, 8 X + =296.

Operation	KB	Ml	Ml	Λ/3
4	4	0	0	0
25 Eingabe	4	0	0	0
1	1	4	0	0
2	12	4	0	0
X	48	0	0	0
3	3	48	0	0
30 1	31	48	0	0
Eingabe	31	48	0	0
8	8	31	48	0
X	248	48	0	0
+	296	0	0	0
35 Druck	296	0	0	0

Hieraus ist zu ersehen, daß die Reihenfolge der

Eingabe der Zahlen und Befehle in den Rechner bei dem obenstehenden Beispiel gleich der Reihenfolge bei der in klammerfreier Schreibweise gestellten Aufgabe ist.

Ein weiteres Beispiel zeigt die Arbeitsweise der Erfindung sowie die Vielseitigkeit, die bei der Lösung einer Aufgabe besteht.

Zu lösen ist die Aufgabe:

oder

2 {3 (4 + 5) + 6} + 7 = 73
2, 3, 4, 5 + X 6 + X 7 + = 73 .

Obwohl die Kommas hinter den Pluszeichen nicht unkorrekt sind, so ist deren Benutzung an dieser Stelle nicht notwendig, da die Pluszeichen selbst zum unzweideutigen Trennen der resultierenden Größen dienen, daher auch geschrieben werden kann:

a, b + c, d + X .

Bei einem auf dieser Schreibweise basierenden Rechner werden die Zahlen in den Rechner in der-

Operation	KB	Ml	M2	M3
2	2	0	0	0
Eingabe	2	0	0	0
3	3	2	0	0
Eingabe	3	2	0	0
4	4	3	2	0
Eingabe	4	3	2	0
5	5	4	3	2
+	9	3	2	0
X	27	2	0	0
6	6	27	2	0
+	33	2	0	0
X	66	0	0	0
7	7	66	0	0
+	73	0	0	0
Druck	73	0	0	0

Die Aufgabe kann auch in der Weise gelöst werden, daß von innen nach außen vorgegangen wird. Zu diesem Zweck wird die Aufgabe wie folgt umgeschrieben:

4,5-1	-3X6-}	-2X7 +	= 73.	M3
Operation	KB	Ml	M2	0
4	4	0	0	Ü
Eingabe	4	0	0	0
5	5	4	0	0
+	9	0	0	0
3	3	9	0	0
X	27	0	0	0
6	6	27	0	0
-l·	33	0	0	0
2	2	33	0	0
X	66	0	0	0
7	7	66	0	0
+	73	0	0	0
Druck	73	0	0

Bei der Lösung dieser Aufgabe nach dem zweiten Verfahren werden nur zwei Speicherregister, nach dem ersten Verfahren jedoch vier Speicherregister benötigt. Es ist daher oftmals möglich, die Aufgabe so umzuschreiben, daß wenige Register benötigt werden. Dies kann notwendig werden, wenn die gegebene Aufgabe für eine Lösung nach dem ersten Verfahren mehr Register erfordert, als zur Verfügung stehen. Zum Beispiel muß die Aufgabe

8 {2 [3 (4 + 5) + 6] + 7}

umgeschrieben werden, wenn sie mit einem nur vier Register aufweisenden Rechner gelöst werden soll. Eine weitere, viel kompliziertere Aufgabe zeigt die Benutzung zusätzlicher Tasten. Zu lösen ist die Aufgabe

48

-I/⁷²

"20

₌ 2

48, 7, 7 X 45, 3 : + ]. ~ - 20: = 2 .

Operation	4	KB	MX	Ml	M3
8	4	0	0	0
Eingabe	48	0	0	0
7	48	0	0	0
Wiederholen	7	48	0	0
X	7	7	48	0
4	49	48	0	0
5	4	49	48	0
Eingabe	45	49	48	0
3	45	49	48	0
*	3	45	49	48
—	15	49	48	0
! ~	64	48	0	0
	8	48	0	0
2	40	0	0	0
0	2	40	0	0
:	20	40	0	0
Druck	2	0	0	0
2	0	0	0

Bei der Benutzung der Wiederholtaste im fünften Verfahrensschritt entfällt die Eingabe einer zweiten 7. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind neun Funktionstasten vorgesehen mit den Bezeichnungen: Eingabe, Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division, Quadratwurzel, Wiederholen, Löschung Tastatur und Druck. Diese Anzahl und diese Funktionen können dadurch verändert werden, daß die Anzahl der verwendeten Tasten

ίο oder deren Funktion geändert wird.

Nachstehend werden die Grundregeln für die Benutzung des Rechners gegeben.

Die Zahlen werden von einer Tastatur aus in das Tastatur-Speicherregister KB eingegeben. Bei der Eingabe der ersten Ziffer einer Zahl wird der Inhalt des Umlaufspeichers nach unten verschoben. Das heißt, der Inhalt von M 2 wird auf M 3 übertragen, und der Inhalt von M3 geht verloren, der Inhalt von Ml wird auf M 2 übertragen, der Inhalt von KB wird auf Ml übertragen, wonach der Inhalt von KB auf Null eingestellt wird. Die erste, diesen Vorgang auslösende Ziffer wird nunmehr im gelöschten Tastaturregister gespeichert. Die nachfolgenden Ziffern derselben Zahl werden eingegeben und in der geeigneten Weise mit dem Inhalt des Tastaturregisters vereinigt. Die Eingabetaste wird benutzt, um die Trennung von zwei Zahlen anzuzeigen, die in den Rechner eingegeben werden sollen. Nach der bereits beschriebenen Eingabe der ersten Zahl wird die Eingabetaste niedergedrückt. Hierdurch wird angezeigt, daß die nächste einzugebende Ziffer die erste Ziffer einer zweiten Zahl ist und nicht eine weitere Ziffer der vorhergehenden Zahl. Diese nächste Ziffer bewirkt dann im Umlaufspeicher eine Verschiebung nach unten, und die zweite Zahl wird in derselben Weise eingegeben wie die erste Zahl. Wird eine Funktionstaste, z. B. die Additions- oder die Subtraktionstaste, eingedrückt, so werden die Zahlen im Ml- und im Xß-Register entsprechend der eingedrückten Funktionstaste miteinander vereinigt, wobei das Resultat in das Tastaturregister eingetragen, der Inhalt von M 2 auf Ml, der Inhalt von M 3 auf M 2 übertragen und der Inhalt von M 3 gelöscht wird.

Beim Eindrücken z. B. der Quadratwurzeltaste wird der Inhalt des Tastaturregisters entsprechend behandelt, und das Resultat wird in das Tastaturregister eingegeben. Die übrigen Register bleiben unbeeinflußt.
Nachstehend wird eine noch ausführlichere Be-Schreibung der Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach den oben angeführten Regeln gegeben.

Die Arbeitsweise der Zahleneingabeeinrichtung verändert sich je nachdem, ob der eingegebenen Ziffer eine weitere Ziffer derselben Zahl folgt oder ob ein Rechenvorgang folgt, und ist in der F i g. 7 dargestellt. Der Rechner ist daher mit einer Kippschaltung F 7, 10 versehen, die von der ersten Ziffer einer Zahl eingestellt und von einem Rechenvorgang zurückgestellt wird. Wird eine Ziffer eingegeben, wenn Fl zurückgestellt ist, wodurch die erste Ziffer einer Zahl nach einer Rechenoperation angezeigt wird, so wird der Umlaufspeicher über das Register 23 und den UND-Torkreis 29 nach unten verschoben.

Das Register 23 steht anfangs auf Null, so daß während dieses Vorganges der Anfangsinhalt des Tastaturregisters auf das Ml-Register übertragen wird, während das Tastaturregister gelöscht und Fl ein-

9 10

gestellt wird. Die erste, diesen Vorgang auslösende Speichers unbeeinflußt bleibt. Die Kippschaltung Fl

Ziffer wird dann in das Tastaturregister in einer wird zurückgeschaltet. Die F i g. 10 zeigt die diese

Weise eingegeben, die später noch beschrieben wird. Aufgabe erfüllende Einrichtung. Die Fig. 11 zeigt

Wird eine Ziffer eingegeben, wenn F 7 eingestellt den Inhalt der verschiedenen Register während des ist, wodurch eine weitere Ziffer derselben Zahl ange- 5 Rechenvorganges.

zeigt wird, so wird die Ziffer mit dem bisherigen Die Taste »Wiederholen« bewirkt ein Arbeiten der

Inhalt des Tastaturregisters vereinigt, ohne daß der Einrichtung nach der Fig. 12. Im Umlaufspeicher

Inhalt der übrigen Speicherregister geändert wird. erfolgt eine Verschiebung nach unten durch denselben

Es wird nunmehr beschrieben, in welcher Weise in der Fig. 5 dargestellten Mechanismus mit der eine Ziffer in das Tastaturregister eingegeben wird. io Ausnahme, daß P 4 nur während der Zeiten W2, W3 Der elektronische Rechner in einer bevorzugten Aus- und W 4 mit dem Eingang 31 verbunden wird, wohinführungsform arbeitet intern mit dem binären Zahlen- gegen P 2 während der Zeit Wl mit dem Eingang system und nach der binären Schreibweise, so daß verbunden wird. Hierbei verbleibt der Inhalt des die über die Tastatur eingegebenen Zahlen in die Tastaturregisters unverändert. Die Kippschaltung F 7 binäre Form umgewandelt werden müssen. Die für 15 wird zurückgeschaltet. Die F i g. 13 zeigt den Inhalt diesen Zweck vorgesehene Einrichtung ist gleichfalls der verschiedenen Register während des Rechenin der F i g. 7 schematisch dargestellt. Die vier Kipp- Vorganges.

schaltungen F3, F4, FS und F6 werden vorein- Die Taste »Löschen« bewirkt, daß die Speichergestellt durch die Eingabe einer Ziffer in einem register nach oben verschoben werden, wie in der 5211-Kode, wobei die eingehende Ziffer durch einen 20 Fig. 5 dargestellt. Während dieses Vorganges erfolgt vier-Bit-Kode dargestellt, dessen Bits die Kippschal- im Umlaufspeicher eine Verschiebung nach oben, das tungen F 3, F 4, F 5 und F 6 einstellen und die Werte M3-Register wird gelöscht, und die Kippschaltung F 7 von 5, 2, 1, 1 bzw. aufweisen. Während der Wl-ZUt wird zurückgeschaltet. Die Hinauftabelle in der wird der Inhalt des Tastaturregisters mit 10 multi- F i g. 6 zeigt den Inhalt der verschiedenen Register pliziert, und der Anfangswert von F 3 bis F 6, der 35 während dieses Vorganges.

die eingehende Ziffer im 5211-Kode ist, wird zum Die Taste »Druck« bewirkt, daß der Inhalt des

Ergebnis addiert. Tastaturregisters ausgedruckt oder auf einer geeigneten Einrichtung ablesbar gemacht wird und daß die

Der Beweis hierfür ist aus der Fig. 7 zu ersehen, KippschaltungF7 zurückgeschaltet wird. Das Tasta-

und zwar 30 turregister und ebenso die übrigen Register bleiben

Punkt b = 2a + F3 unverändert.

⁰ Die F i g. 16 zeigt eine mit der Erfindung benutzte

Punkt c = 4 (Punkt b) + 2F4₀ + FS₀ typische Tastatur.

= 8a -f /F3₀ + 2F4₀ + F5₀ Die Fig. 14 zeigt die Programmspeichereinrich-

Punkt d = Punkt b + Punkt c + F6₀ 35 tang, die aus einem Ein-Wort-Programmregister 11

^{mit einer} Lange von 56 Bits besteht und aus einem

- Wa -t- ^ t ά₀ -f- Lt 4₀ + f S₀ + f O₀ 4-Bit-Kippschaltungsregister 13. Das Programm-

wobei der Zusatz ₀ den Anfangswert der Kippschal- register 11 besteht bei der bevorzugten Ausführungs-

tung bezeichnet. Der Ausgang des Kreises d ist daher ^fo™ aus der wiederumlaufenden Ausführung z. B.

gleich der eingehenden Ziffer, wenn diese die erste 40 aus einer Verzögerungsleitung, die entweder durch

Ziffer einer Zahl ist und das Zehnfache des Inhaltes den UND-Torkreis 17 oder durch das 4-Bit-Register

des Tastaturregisters plus der eingehenden Ziffer für 13 und damit durch den UND-Torkreis 19 wieder

die nachfolgenden Ziffern derselben Zahl beträgt. umlaufen kann.

Schließlich wird die Kippschaltung F7 nur am Ende Das 4-Bit-Register 13 steht außer mit dem Pro-

der vierten Wortzeit (W 4) umgeschaltet, so daß die 45 grammregister 11 mit dem Verschlüsselungsnetzwerk

gesamte Leitung in der angegebenen Richtung ver- 16 und mit einem Entschlüsselungsnetzwerk 15 in

schoben wird. Verbindung. Schließlich wird ein Modusschalter 18

Die Eingabetaste bewirkt lediglich eine Rück- benutzt zum Steuern der Arbeit der Programmstellung der Kippschaltung F 7. speichereinrichtung. Der Modusschalter weist drei

Die Betätigung der Additions-, der Subtraktions-, 5° Einstellungen auf, und zwar Hand (M), Last (L) und

der Multiplikations- und der Divisionstaste bewirkt, Automatisch (4). Steht der Schalter in der Einstellung

daß der Inhalt des KB- und des Ml-Registers als »Hand«, so steuern die Funktionstasten die Arbeit

zwei Operanden für die genannte arithmetische Ope- des Rechners, und das Programmregister übt auf das

ration benutzt wird und daß das Resultat in das Arbeiten des Rechners keinen Einfluß aus und wird

J£B-Register eingegeben wird, wonach die Kippschal- 55 auch von diesem nicht beeinflußt. Bei diesem Arbeits-

tungF7 zurückgeschaltet und der übrige Teil des modus bewirkt ein Niederdrücken einer Funktions-

Umlaufspeichers dadurch nach oben verschoben taste die Eingabe einer dieser Taste entsprechenden

wird, daß die Anzapfung P 3 mit dem Aufzeichnungs- Instruktion in das 4-Bit-Register 13. Das Entschlüs-

kreis verbunden wird. Die Recheneinrichtung oder selungsnetzwerk 15 entschlüsselt dann das Register

Vorrichtung 26, die dieses durchführt, ist in der 60 und erregt eine von mehreren Steuerleitern 9, die

Fig. 8 schematisch dargestellt. Die Fig. 9 zeigt den ihrerseits den Rechner steuern. Zu derselben Zeit

Inhalt der verschiedenen Register der Speicher- läuft das Programmregister 11 durch den UND-Tor-

einrichtung oder der Verzögerungsleitung 20 in den kreis 17 wieder um.

verschiedenen Wortzeiten. Soll eine Folge von Rechenoperationen wiederholt

Die Quadratwurzeltaste bewirkt, daß aus dem 65 werden, so wird der Modusschalter zuerst auf »Last«

Inhalt des Tastaturregisters die Quadratwurzel ge- eingestellt. Jede Steuertaste stellt das 4-Bit-Register

zogen wird. Das Resultat wird in das Tastaturregister wie zuvor ein, und das Register steuert seinerseits

eingegeben, während der übrige Teil des Umlauf- den Rechner über das Entschlüsselungsnetzwerk 15.

Bei Beendigung einer jeden Rechenoperation wird jedoch das Programmregister 11 für eine Wortzeit mit dem 4-Bit-Register 13 verbunden. Hierdurch wird bewirkt, daß der Inhalt des Programmregisters um 4 Bits zum Ende der höheren Ordnung des Registers hin verschoben wird, während der Inhalt des 4-Bit-Registers an das Ende der niedrigen Ordnung des Programmregisters versetzt wird. Dies ist in der TabelleL in der Fig. 15 dargestellt, wobei für diese Tabelle bei dem Programmregister eine Länge von 16 Bits angenommen wurde, das daher vier 4-Bit-Kodes enthält. Bei einer Länge von 56 Bits kann das Programmregister daher vierzehn 4-Bit-Kodes enthalten, und jeder Kode kann eine von sechzehn verschiedenen Instruktionen bezeichnen.

Bei Beendigung der Aufgabenlösung enthält das Programmregister eine Anzahl von Instruktionskodes, die die bei der Lösung der Aufgabe benutzten Rechenschritte darstellen. Nachdem die Aufgabe erst einmal nach dem »Last«-Modus gelöst worden ist, wird der Modusschalter auf »Automatisch« eingestellt.

Hierbei wird der Inhalt des Programmregisters zum Steuern der Arbeit des Rechners benutzt, und die Funktionstasten werden unwirksam gemacht. Dies erfolgt in der Weise, daß das Programmregister für zwei Wortzeiten mit dem 4-Bit-Register verbunden wird. Während der ersten Wortzeit wird das Programmregister über den Torkreis 17 wieder in Umlauf gesetzt, und während der zweiten Wortzeit wird das 4-Bit-Register 13 mit dem Programmregister über den UND-Torkreis 19 in Verbindung gesetzt. Hierdurch wird bewirkt, daß der im Programmregister gespeicherte 4-Bit-Kode der hohen Ordnung in das 4-Bit-Register versetzt wird und daß der Inhalt des Programmregisters periodisch um 4 Bits zum Ende der hohen Ordnung verschoben wird. Diese Verschiebung zeigt die Tabelle A in der Fig. 15. Nach erfolgter Verschiebung wird das Programmregister über den UND-Torkreis 17 wieder in Umlauf gesetzt, während das einen Instruktionskode enthaltende 4-Bit-Register die Arbeit des Rechners steuert. Nach Beendigung dieses Rechen-Vorganges wird das Verfahren wiederholt, und der nächste Instruktionskode im Programmregister (Nr. 2 in der dargestellten Tabelle) wird in das 4-Bit-Register eingeführt. Auf diese Weise werden die Kodes, die während des Lastmodus im Programmregister gespeichert wurden, zum 4-Bit-Register ausgetragen und steuern den Rechner selbsttätig. Die Kodes werden in derselben Reihenfolge ausgetragen, in der sie gespeichert waren, so daß die nach dem selbsttätigen Modus gelöste Aufgabe dieselbe ist wie die nach dem Lastmodus gelöste Aufgabe. Die Aufgäbe kann weiterhin viele Male selbsttätig gelöst werden, da die Kodes bei dem Verfahren des VerSchiebens der Kodes durch das 4-Bit-Register im Programmregister zurückgehalten werden.

Schließlich müssen zwei Vorkehrungen getroffen werden, um eine arbeitsfähige Einrichtung zur Verfügung zu haben. Erfordert die Lösung einer Aufgabe weniger Stufen, als die Kapazität des Programmregisters beträgt (vierzehn bei der bevorzugten Ausführungsform und vier bei den Beispielen nach der F i g. 15), so muß der restliche Teil des Registers mit Kodes gefüllt werden, die auf das Arbeiten des Rechners keinen Einfluß haben. Erscheint dieser besondere, als »wirkungslos« bezeichnete Kode als Instruktionskode im 4-Bit-Register, so bewirkt er lediglich, daß die Programmeinrichtung nach der Fig. 14 eine weitere Verschiebeperiode durchwandert und den der Reihenfolge nach nächsten Kode bringt. Eine elf Berechnungsschritte erfordernde Aufgäbe führt daher zu einem Programmregister, das elf Pogrammschritte plus drei »wirkungslose« Schritte enthält, und diese drei wirkungslosen Schritte werden zusammen mit den elf Programmschritten jedesmal ausgeführt, wenn die vollständige Aufgabe nach dem selbsttätigen Modus gelöst wird. Natürlich können Aufgaben, zu deren Lösung mehr als vierzehn Schritte erforderlich sind, nach dem selbsttätigen Modus nicht gelöst werden.

Die andere Vorkehrung ist für die Zahlentasten erforderlich. Jede Eingabe einer Zahl in den Rechner während des Lastmodus muß vom Programmregister angemerkt werden. Dies erfolgt durch die Eingabe eines Einzelkodes in das 4-Bit-Register, wenn bei zurückgeschalteter Kippschaltung F 7 eine Zahlentaste eingedrückt wird. Dadurch kann dieser Einzelkode nur für die erste Ziffer einer Zahl gespeichert werden. Erscheint dieser Kode während des selbsttätigen Modus später im 4-Bit-Register, so stellt sich der Rechner auf den Empfang der Ziffern einer Zahl ein. Der Abschluß der Zahl wird durch Eindrücken der Eingabetaste gemeldet mit der Folge, daß Programmregister sich zum nächsten gespeicherten Kode verschiebt.

Wurde z. B. die oben als zweites Beispiel angegebene Aufgabe (in der umgeschriebenen Form) bei in der Einstellung »Last« stehendem Modusschalter gelöst, so könnte die nachstehende Aufgabe nach dem selbsttätigen Modus gelöst werden:

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Bei der Lösung dieser Aufgabe würde ein Benutzer des Rechners wie folgt vorgehen:

Eingabe

Eingabe

Eingabe

Eingabe

Eingabe

Nach dem letzten Druck auf die Taste »Eingabe« würde die richtige Lösung »9« gedruckt werden. Bei diesem Beispiel hätte das Programmregister nach Lösung der Aufgabe die folgenden Kodes:

O der wirkungslose Kode,
D der Ziffernkode,
R der Wiederholkode,
P der Druckkode

Die übrigen Kodes erklären sich von selbst.

Aus dem Vorstehenden ist zu ersehen, daß eine elektronische Recheneinrichtung offenbart wurde, bei der ein Umlaufspeicher zusammen mit einer Tastatur und einer Recheneinrichtung benutzt wird, mit der fortgesetzt Berechnungen ohne nochmaliges Eingeben von Zwischenresultaten durchgeführt werden können. ^X5

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Rechengerät zum Berechnen von aus den Grundrechnungsarten abgeleiteten mathematischen Ausdrücken mit einem Speicher, der eine ^ao Anzahl von Abschnitten aufweist, von denen jeder einen Operanden oder ein Zwischenergebnis speichern kann, wobei die Abschnitte in einer Zeile so angeordnet sind, daß der Inhalt jedes Abschnittes nur zu dem nächstbenachbarten Ab- ^a5 schnitt auf jeder Seite übertragen werden kann, und mit einem Tastenfeld, welches Zahlentasten zum Eingeben von Operanden in den Speicher und Funktionstasten zum Eingeben von Befehlen in ein Rechenwerk umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahlentasten mit Eingängen des Speichers (20) und einer Verschiebeeinrichtung (22) in Verbindung stehen, wobei beim Niederdrücken einer Zahlentaste Operanden oder Zwischenergebnisse in Richtung von einem ersten Abschnitt weg verschoben werden und ein Operand in einen ersten Abschnitt des Speichers eingegeben wird, und daß die Ausgänge des Speichers mit dem Rechenwerk (26) und die Funktionstasten sowohl mit dem Rechenwerk als auch mit der Verschiebeeinrichtung (22) verbunden sind, wobei das Niederdrücken einer Funktionstaste die Durchführung einer mathematischen Operation an dem in dem genannten ersten Abschnitt des Speichers gespeicherten Operanden und an anderen in den nächstbenachbarten Abschnitten des Speichers gespeicherten Operanden ausführt, wenn mehr als ein Operand erforderlich ist, und weiterhin bewirkt, daß das Resultat einer solchen mathematischen Operation in dem ersten Abschnitt des Speichers gespeichert wird, wodurch einer der Operanden ersetzt wird und dann als Zwischenergebnis für weitere Rechnungen verwendet werden kann, und weiterhin noch bewirkt, daß der verbleibende Inhalt des Speichers, der nicht bei der mathematischen Operation verwendet wurde, durch einen oder mehrere Abschnitte in Richtung zu dem ersten Abschnitt des Speichers verschoben wird, wobei die Anzahl der Abschnitte, über welche diese Inhalte verschoben werden, gleich der Anzahl der Operanden ist, wodurch bewirkt wird, daß die verbleibenden Operanden der genannten mathematischen Operation durch zuvor eingegebene Operanden oder Zwischenergebnisse ersetzt werden.

2. Rechengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (20) eine bestimmte Zahl von Registern (KB, Ml, Ml, M 3) und ein Tastenfeldregister (KB) umfaßt.

3. Rechengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Anzeigen des Resultats (14) mit den Funktionstasten und den Ausgängen des Speichers (20) verbunden ist.

4. Rechengerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen der gespeicherten Daten, die von dem Rechenwerk (26) benötigt werden, von dem Tastenfeldregister (KB) erhalten werden, und daß die weiteren gespeicherten Daten, wenn mehrere erforderlich sind, von dem Register (Ml), das dem Tastenfeldregister (KB) benachbart ist, erhalten werden.

5. Rechengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Programmiereinrichtung (12) zwischen die Funktionstasten und den entsprechenden Steuereingang des Rechenwerkes (26) geschaltet ist und daß eine Überbrückung vorgesehen ist, um die Programmiereinrichtung zu überbrücken.

6. Rechengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionstasten zum Eingeben von Befehlen betätigt werden, nachdem alle Ziffern von Datenzahlen, auf die der Befehl anwendbar ist, eingegeben oder erzeugt worden sind.

7. Rechengerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmiereinrichtung (12) einen Schalter (18) aufweist und ein Programmspeicher (11) mit diesem Modusschalter und mit den Funktionstasten verbunden ist.

8. Rechengerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmspeicher (11) eine gespeicherte Information hinsichtlich der in die Recheneinrichtung (26) eingegebenen Befehle bildet, wenn der Schalter (18) in der ersten Schaltstellung ist, während die Recheneinrichtung jeden eingegebenen Befehl ausführt, und daß der Programmspeicher (11) das Rechenwerk (26) steuert, wenn der Schalter (18) in der zweiten Schaltstellung ist, während weitere Daten in das Rechengerät eingegeben werden, indem die Zahlentasten betätigt werden.

9. Rechengerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Modusschalter (18) eine dritte Stellung aufweist, in der die Funktionstasten das Rechenwerk (26) steuern, wie wenn der Schalter in der ersten Stellung wäre, wobei jedoch der Programmspeicher (U) kerne Speicherinformation hinsichtlich der eingegebenen Befehle bildet, sondern unverändert bleibt.

10. Rechengerät nach einem der Ansprüche 7,

8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmspeicher (11) speicherfrei arbeitet.

11. Rechengerät nach einem der Ansprüche 8,

9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmspeicher (11) eine Information hinsichtlich eingegebener Datenzahlen und hinsichtlich der eingegebenen Befehle bildet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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