DE1302510B - - Google Patents

Description

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Die Erfindung beschäftigt sich mit Schieberegistern, ein Umschalten eines Kernes in die entgegengesetzte

wie sie vorwiegend zur Speicherung und Übertragung Remanenzlage durch die Treiberstromimpulse nur

digitaler Daten in Datenverarbeitungsanlagen einge- dann möglich ist, wenn die Summe der Vormagneti-

setzt werden. Näher betrachtet handelt es sich um sierungsströme des jeweiligen Kerns durch die Aus-

solche Schieberegister mit mehreren miteinander ge- 5 gangsmarkierungen der Kippstufen gleich Null ist.

koppelten bistabilen Kippstufen, die je zwei einander In bevorzugten Ausführungsformen sind diese Kipp-

kontradiktorische Ausgänge und einen Umschaltein- stufen zu einer Kette oder einem geschlossenen-Ring

gang haben. zusammengeschaltet, wobei der Zustand einer bistabi-

In elektronischen Datenverarbeitungsanlagen sind len Stufe bei Aufschaltung von Treibimpulsen auf die

häufig Schaltungen für die Übertragung digitaler Daten io Anordnung von einer Stufe zur änderen durch die

von einer Speicherstufe zu einer anderen anzutreffen. ganze Reihe der Stufen weiter verschoben werden kann.

Hierbei wird die digitale Information, die jeweils zu Diese Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der

übertragen ist, in Form elektrischer Impulse oder vor- nachfolgenden ,Beschreibung von Ausführungsbeispie-

gegebener Signalkombinationen übertragen, die eine len unter Hinzuziehung der Zeichnung. Es zeigt

binäre »Eins« oder eine binäre »Null« definieren kön- 15 F i g. 1 ein vereinfachtes Schaltbild des erfindungs-

nen. gemäßen Schieberegisters,

" Es ist bekannt, zur Speicherung digitaler Daten, bei- F i g. 2 die Arbeitskennlinien magnetischer Kerne,

spielsweise in Schieberegisterschaltungen, sättigbare wie sie in der logischen Schaltung des Schieberegisters

magnetische Kerne mit etwa rechteckiger Hysterese- benutzt werden, und

schleife zu verwenden und die in den Kernen gespeicher- 20 F i g. 3 eine vereinfachte Darstellung des erfindungsten digitalen Informationen mittels entsprechender gemäßen Schieberegisters, welches für Verschiebung Koppelschaltungen von einem Kern zu einem anderen in beiden Richtungen eingerichtet ist.
zu verschieben. Schieberegister herkömmlicher Art, In F i g. 1 ist zunächst nur ein in einer Richtung ardie als Speicherelemente magnetische Kerne haben, beitendes Schieberegister 10 dargestellt, wie es dem mögen für viele Zwecke genügen. Es besteht jedoch der 25 Erfindungsgedanken entspricht. Es sind mehrere biempfindliche Nachteil, daß eine in dem Kern gespei- stabile Stufen Al bis Al dargestellt, welche die Speicherte Information nur unter Inkaufnahme einer dynä- cherelemente für die Speicherung digitaler Daten bilmischen Veränderung innerhalb des Kernes oder mit den. Den bistabilen Stufen sind mehrere sättigbare dem relativ hohen Aufwand einer den Speicherinhalt Magnetkerne SC1 bis SCH zugeordnet. Die Magnetnicht zerstörenden Frageschaltung gelesen werden kann. 30 kerne haben Lesewicklungen S WA 2 bis SWAl, die Aus diesem Grunde werden in der Praxis in Schiebe- ihrerseits an die Eingänge der bistabilen Stufen angeregisteranordnungen vorwiegend bistabile elektro- schlossen sind. Zur Ausführung der in dem Schiebenische Schaltungen, wie beispielsweise bistabile Kipp- register anfallenden Operationen weisen die Kerne Schaltungen, eingesetzt, welche sich ohne Umstellen des Sättigungswicklungen auf. Ferner ist jeder Kern mit statischen Zustandes leicht abfragen lassen. Die Ver- 35 einer Treiberwicklung ausgestattet, die an eine Treiberwendung elektronischer Kippschaltungen in Register- signalquelle 12 angeschlossen ist. Diese bewirkt ein anordnungen hat bisher eine verhältnismäßig ver- Umschalten jedes Kernes, der zum Zeitpunkt des Einwickelte und komplizierte Koppelschaltung notwendig treffens eines Treibersignals nicht gesättigt ist.
gemacht. Dies führt nicht nur zu einem hohen Kosten- In der besonderen, in F ig. 1 gezeigten Ausfühaufwand, sondern war auch die Quelle von verschie- 40 rungsform wird das Verschieben innerhalb der densten Störungen. Gesamtschaltung in einer ;Weise ausgeführt, die als

So ist die Aufgabe der Erfindung eine Registerschal- Abwärtsschieben bezeichnet werden kann, worin ein

tung mit herkömmlichen; Kippstufen, bei welcher, die Signal, das in die bistabile Stufe Λ 7 eingeschoben ist,

Kopplung von Stufe zu Stufe über eine Magnetkern- im Verlauf der Verschiebeoperation durch die Stufen

logik erfolgt, welche zugleich die Funktion einer 45 A 6, Λ 5 usw. verschoben wird, wenn den Kernen je

Zwischenspeicherung übernimmt und bei welcher das ein Treibersignal zugeführt wird.

Lesen der Zustände ohne dynamischen Eingriff über Jede der das Register 10 bildenden bistabilen Stufen

die statischen Ausgangssignale an den bistabilen Kipp- Al bis Al kann von der bekannten Art sein, die einen

stufen erfolgen kann. Einstelleingang S, einen Rückstelleingang R und einen

Das erfindungsgemäße Schieberegister ist dadurch 5° Komplementiereingang C hat. Jede der bistabilen

gekennzeichnet, daß jeder Kippstufe ein erster und Stufen vermag einen vorgegebenen bistabilen Zustand

zweiter sättigbarer Magnetkern mit je einer Lesewick- in dem Zeitpunkt anzunehmen, in dem die Information

lung, zwei Vormagnetisierungswicklungen und einer in das Register übertragen werden soll. Wenn die In-

Umschaltwjcklung zugeordnet ist, daß die Lesewick- formation einmal in das Register eingeführt worden

lungen der beiden Kerne einer Kippstufe in Reihe ge- 55 ist, dient die Zufuhr eines Signals zu irgendeinem der

schaltet und mit dem Umschalteingang der zugeordne- Komplementiereingänge C der Umkehr des bistabilen

ten Kippstufe verbunden sind, daß die Vormagnetisie- Zustandes der entsprechenden Stufe. Jede der bistabi-

rungswicklungen des ersten Kerns mit dem JA-Aus- len Stufen hat einen »JA«-Ausgang A und einen

gang der zugeordneten und mit dem NEIN-Ausgang »NEIN«- oder Negationsausgang X.

der nächsten Kippstufe und die Vormagnetisierungs- 60 Jedem sättigbaren Kern SC sind eine Lesewicklung,

Wicklungen des zweiten Kernes mit dem NEIN-Aus- wenigstens zwei Sättigungswicklungen und eine an den

gang der zugeordneten und mit dem JA-Ausgang der Treiber 12 gekoppelte Treiberwicklung zugeordnet. So

nächsten Kippstufe gekoppelt sind, daß die Umschalt- hat beispielsweise der Kern 5Cl eine an ihn bei 14 ge-

wicklungen aller Kerne mit einer gemeinsamen Treiber- koppelte Lesewicklung, die in der Zeichnung mittels

Stromquelle verbunden sind, die periodische Impulse 65 einer diagonalen Linie dargestellt ist, die den Kern und

abwechselnder Polarität liefert, und daß die Treiber- die Lesewicklung SWA2 krejozt. Zwei Sättigungs- oder

Stromimpulse und die Ausgangsmarkierungen der Sperrwicklungen A2 und A3 sind ebenfalls an den

Kippstufen derart aufeinander abgestimmt sind, daß sättigbaren Kern 5Cl bei 16 bzw. 18 gekoppelt. Ahn-

liehe Wicklungskopplungen sind auf jedem der anderen sättigbaren Kerne hergestellt..

Bevor die Gesamtwirkungsweise der Schaltung nach F ig. 1 betrachtet wird, sei zunächst auf die F ig. 2 Bezug genommen. In dieser Figur ist die Hystereseschleife eines bevorzugten Typs eines sättigbaren Kerns, wie er in der Schaltung nach F i g. 1 benutzt wird, dargestellt. Die Hystereseschleife hat etwa diejenige Form, die als Rechteck-Hystereseschleife bezeichnet wird, zumal sie recht ausgeprägte Sättigungszustände aufweist. Normalerweise wird, wie dargestellt, die Hystereseschleife auf die Mitte der 2?-if-Koordinaten bezogen. Ferner wird bei Fehlen einer äußeren Vorspannungsquelle bzw. Vorstromquelle die Zufuhr eines Treibsignals DR1 ein Umschalten des Kernes vom einen Sättigungszustand in den anderen und zurück verursachen. Wenn der Kern in dieser Weise geschaltet wird, kann ein Signal aus diesem Kern mittels einer darum gewickelten oder daran gekoppelten Lesewicklung abgenommen werden.

Wenn dem Kern ein sättigender Vorgleichstrom SB zugeführt wird, wird der Arbeitspunkt für jedes Treibsignal wie etwa das Treibsignal DRl so weit verschoben, daß, das Treibsignäl keine wesentliche Ände¹ rung des magnetischen Flusses in dem Kern hervorrufen kann. Demnach gelangt in die Lesewicklung des Kernes kein wesentliches Signal. Da jeder der Magnetkerne SC in F i g. 1 vorzugsweise die hier an Hand der F i g. 2 beschriebene Form hat, ist klar, daß es möglich ist, daß das Auskoppeln eines Signals durch irgendeinen bestimmten Kern in Übereinstimmung damit, ob der Kern gesättigt ist oder nicht, selektiv gesteuert werden kann.

Betrachtet man als nächstes die Gesamtarbeitsweise der Schaltung nach F i g. 1, so ist zunächst davon auszugehen, daß sich jede der bistabilen Stufen A2 bis Al in einem zurückgestellten Zustand befindet. Solange alle bistabilen Stufen in diesem zurückgestellten Zustand bleiben, werden alle sättigbaren Kerne SC durch Sir gnäle gesättigt werden, die von den Negationsausgängen der zugeordneten bistabilen jStufen abgeleitet sind. So wird der Negationsausgang A2 der bistabilen Stufe Al eine Sättigung der Kerne SC2 und SCH hervorrufen. In derselben Weise wird der Negationsausgang A3 der bistabilen Stufe A3 die Kerne 5CI und SC4 sättigen. Ebenso werden die Ausgänge jeder der anderen bistabilen Stufen die übrigen Kerne SC sättigen. Solange diese Kerne gesättigt sind, wird das Zuführen des Treibsignals aus dem Treiber 12 nicht wirksam werden, um ein Umkippen in irgendeinem der Kerne hervorzurufen, und demzufolge werden in die Lesewicklungen SW keine Signale eingekoppelt. Somit wird der Rückstellzustand, der in allen Registerstufen Al bis Al vorhanden ist, in den Rückstellstufen erhalten bleiben.

Als nächstes sei angenommen, daß der bistabilen Stufe Al ein äußeres Signal so zugeführt wird, daß diese aus dem Rückstellzustand in den Einstellzustand umgeschaltet wird. Geschieht dies, so wird der Negationsausgang A 7 unwirksam und der JA-Ausgang^47 wirksam. Damit wird den Kernen 5C12 und SC9 der Sättigungsstrom genommen. Sobald das nächste Treibsignal aus dem Treiber 12 den Treibwicklungen der Kerne zugeführt wird, haben die Kerne SC9 und SC12die Möglichkeit zum Umschalten. Durch das Umschalten gelangt ein Signal in die Lesewicklungen SWA6 und SWAl. Da diese Lesewicklungen über die entsprechenden Kpmplementieteingänge C. an die bistabilen Stufend6 und A7angeschlossen sind, wird der bistabile Zustand dieser beiden Registerstufen Um^ gekehrt. Dadurch wird jetzt die bistabile Stufe A6 eingestellt und die Stufe A1 zurückgestellt. Es versteht sich, daß die anfänglich in die bistabile Stufe A1 eingeführte digitale Information jetzt in die Stufe/i 6 verschoben worden ist.

Mit dem nächsten Signal aus dem Treiber 12 werden die bis dahin ungesättigten Kerne SC7 und 5C10 umgeschaltet, so daß sie in ihren Lesewicklungen Ausgangssignale hervorrufen. Diese Signale bewirken, daß der eingestellte Zustand der Registerstufe A 6 in die Registerstufe A5 weitergeschoben wird. Eine weitere Prüfung dieser Schaltung in Fig. 1 zeigt, daß durch fortgesetzte Zufuhr von Treibsignalen der eingestellte Zustand durch das Register 10 hindurchgeschoben wird, bis die bistabile Stufe Λ 2 eingestellt worden ist. Die Zufuhr eines weiteren Treibsignals schiebt dann den eingestellten Zustand der Stufe Al in die Stufe Al, wenn die Logik des Schieberegisters gemäß der Dar-

ao stellung in Form eines Ringregisters ausgeführt ist.

Allgemein gesagt kann festgehalten werden, daß die der Schaltung nach F i g. 1 zugeordnete magnetische Logik so gestaltet wurde, daß das Umschalten einer bestimmten bistabilen Stufe im Register 10 von einem Zustand in den anderen dann und nur dann vollzogen wird, wenn die in Fortschalterichtung vorangehende Registerstufe einen anderen bistabilen Zustand hat. Die Logik, die diese Form eines Schieberegisters angibt, kann in Boolescher Darstellung gemäß der folgeriden Tabelle I ausgedrückt werden:

Tabelle I

DAl = Al A3 + Il A3 DA3 = A3 A~4 + A3 A4 DA4 = A4 ÄS + A4 AS DAS = AS Ä6 + ÄS A6 DA6 = A6 Al + Ä6 Al
DAl = Al Ä2 ■+ Al Al

Entsprechend der Definition in der vorstehenden Tabelle I ist jede der bistabilen Stufen auf der linken Seite der Gleichung durch den Ausdruck DA dargestellt, und die Entstehung der einzelnen Funktion durch eine Gleichheitsbedingung mit entweder dem einen oder dem anderen der rechts stehenden Ausdrücke der Booleschen Gleichung verursacht die Erzeugung einer Umkehrbedingung für die zugehörige bistabile Stufe, welche auf der linken Seite der Gleichung dargestellt ist. Die Stufe Λ 2 wird also in ihrem bistabilen Zustand umgekehrt, wenn die beiden Signale Λ2 und A3 in einem »erlaubten« Zustand oder wenn die beiden Signale Al und A3 in einem erlaubten Zustand sind.

Anders ausgedrückt, wird die Stufe A 2 ihren bistabilen Zustand ändern, wenn der Zustand der Stufe A 3 von dem der Stufe Λ 2 abweicht. Aus der Schaltung nach F ig. 1 ist ersichtlich, daß jeder Term der Pooleschen Gleichung durch einen getrennten Kern dargestellt ist und daß die Herstellung der Zustandsbedingung für die dem einen oder anderen dieser Kerne zugeordneten Sättigungswicklungen zur Umschaltung des Kernes erfordert, daß die daran liegenden Signale sich in einem erlaubten Zustand befinden, so daß das Treibsignal die zugeordneten Kerne umzuschalten vermag.

Weiter ist den Booleschen Gleichungen der Tabelle I zu entnehmen, daß die Ausrüstung der Schaltung für jeden bistabilen Kreis insgesamt zwei Magnetkerne ver-

von der höheren zur niedrigeren Ordnung schiebend

df

langt, so daß für einen 6-BIT-Registerkreis insgesamt zwölf Kerne verlangt werden. Es ist leicht einzusehen, daß diese Logik auf eine zusätzliche Anzahl von Stufen ausgedehnt werden kann.

Um die Schieberichtung innerhalb des Registers nach F i g. 1 umzukehren, ist es nötig, die Logik in der Anordnung der an die bistabilen Kreise gekoppelten Magnetkerne zu ändern. Die Tafel II definiert die Logik, die nötig ist, um die Verschiebeoperation in der entgegengesetzten Richtung zu bewerkstelligen.

	= Al	Al	Tabelle II	Al
DA 1	= A3	Äi	+ Äi	Al
D A3	= A4	A3	+ A3	A3
D A4	= AS	A4	+ A4:	A4
DAS	= A6	ÄS	+ Äs	A5
DA6	= Al	Ä6	+ Ä6	A6
DAl		+ Al

von der niedrigen zur höheren Ordnung schiebend

Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung zeigt einen repräsentativen Teil eines Schieberegisters für die Verschiebung der Information in beiden Richtungen. Die betrachtete bistabile Stufe im Register sei die Stufe Al. Die »Ji£«-Aüsgangsleitungen A3 und Al_sind ebenso wie die Negationsleitungen A3 und Al dargestellt. Ferner ist in Fig. 3 eine bistabile Stufe SF für die Steuerung in beiden Richtungen gezeigt. Die Stufe SF hat einen JA-Ausgang SF (Vorwärtsschieben) und einen Negationsausgang SF (Rückwärtsschieben). Insgesamt sind vier sättigbare Magnetkerne SCl bis SC4 dargestellt, um die Logik zu zeigen, die zum Verschieben eines Signals erforderlich ist, das durch die bistabilen Ausgänge der bistabilen Stufen A 3 oder Al repräsentiert wird. Die Signalverschiebung soll in Übereinstimmung mit dem Zustand (Rüekstellzustand oder Einstellzustand) der diese Richtung steuernden Stufe SF geschehen. Es sei hervorgehoben, daß in dieser

ίο Figur die dem Komplementiereingang C der bistabilen Stufe Al zugeordnete Lesewicklung an alle vier Kerne gekoppelt ist, wodurch eine Logik für die Übertragung zwischen den bistabilen Stufen des Registers entstanden ist.

Wenn die in zwei Richtungen wirkende bistabile Stufe SFden Zustand »Ein« hat, sind die beiden Kerne SCl und SC2 gesättigt, so daß jede vorgesehene Verschiebung vom Sättigungszustand der Kerne SF3 und SF4 abhängt. Der eingestellte Zustand der Stufe Al

zo wird also in die Stufe Al verschoben oder überführt, wenn die bistabilen Zustände unterschiedlich sind.

Durch Umkehr der bistabilen Zustände der Stufe SF in der Weise, daß die Stufe SF zurückgestellt ist, wird die Sättigung der Kerne SC3 und SC4 ausgelöst. Somit bestimmen die Sättigungszustände der Kerne SCl und SC2, ob ein Signal aus dem bistabilen Zustand der Stufe Λ 3 auf die Stufe A1 gekoppelt werden kann oder nicht.
Für ein in zwei Richtungen wirkendes Register, das wie jenes in Fig. 1 sechsstufig ist, lassen sich die Booleschen Gleichungen gemäß Tabelle III aufstellen:

Tabelle III

DAl == Al A3 SF + Al A3 SF ^r + Al If SF + Al Al SF DA3 = A3 A4 SF +■ A3 A4 SF + A3 Ä~2 SF'.+ A3 Al SF DA* .=· A4 ÄS SF + A4 AS SF + A4 A3 SF + A4 A3 SF DAS = AS Ä6 SF + ÄS A6 SF + A5 ÄÄ SF + ÄS A4 SF DA6 = Λ6 Al SF + M Al SF +'. A6 ÄS SF + Ä6 AS SF DAl = Al Al SF +■ Al Al SF 4- Al Ä6 SF + Al A6 SF

Die Überprüfung der Gleichungen der Tabelle III zeigt, daß die Durchführung dieser Logik für jede bistabile Stufe des Registers durch eine Anzahl von vier sättigbaren Kernen in der Art durchgeführt werden kann, wie es in F i g. 3 für eine Registerstufe dargestellt ist. Ob die Gesamtheit der Registerstufen in Vorwärtsrichtung oder in entgegengesetzter Richtung arbeitet, hängt davon ab, ob sich der die Richtung steuernde Kreis SF im Einstellzustand oder im Rüekstellzustand befindet.

Claims (7)

Patentansprüche: 55

1. Schieberegister mit mehreren, miteinander gekoppelten bistabilen Kippstufen, die je zwei einander kontradiktorische Ausgänge (JA-Ausgang und NEIN-Ausgang) und einen Umschalteingang haben, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kippstufe (Al) ein erster (SCl) und zweiter (SC2) sättigbarer Magnetkern mit je einer Lesewicklung (14), zwei Vormagnetisierungswicklungen (16, 18) und einer Umschaltwicklung (20) zugeordnet ist. daß die Lesewicklungen der beiden Kerne (SCl, SC2) einer Kippstufe in Reihe geschaltet und mit dem Umschalteingang (SWAl) der zugeordneten Kippstufe (Al) verbunden sind, daß die Vormagnetisierungswicklungen des ersten Kerns (SCI) mit dem JA-Ausgang 042)_der zugeordneten und mit dem NEIN-Ausgang (A3) der nächsten Kippstuie (A3) und die Vormagnetisierungswicklungen des_zweiten Kerns (SC2) mit dem NEIN-Ausgang (Al) der zugeordneten und mit dem JA-Ausgang (.43) der nächsten Kippstufe (A3) gekoppelt sind, daß die Umschaltwicklungen (20) aller Kerne (SCl ... SC12) mit einer gemeinsamen Treiberstromquelle (12) verbunden sind, die periodische Impulse abwechselnder Polarität liefert, und daß die Treiberstromimpulse und die Ausgangsmarkierungen der Kippstufen derart aufeinander abgestimmt sind, daß ein Umschalten eines Kernes in die entgegengesetzte Remanenzlage durch die Treiberstromimpulse nur dann möglich ist, wenn die Summe der Vormagnetisierungsströme des jeweiligen Kerns durch die Ausgangsmarkierungen der Kippstufen gleich Null ist.

2. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander gekoppelten bistabilen Kippstufen (Al ... Al) zu einer offenen Kette zusammengeschaltet sind.

3. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander gekoppelten bi-

stabilen Kippstufen (Al ... Al) zu einem Ring zusammengeschaltet sind.

4. Schieberegister nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kippstufe (Al ... Al) einen Einstell- (S) und einen Rückstelleingang (R) hat, durch die jede Kippstufe wahlweise in die gewünschte Lage bringbar ist.

5. Schieberegister nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, das sowohl vorwärts als auch rückwärts f ortschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, ίο daß in Abänderung zu dem Schieberegister (F i g. 1), das nur vorwärts verschiebt, pro Kippstufe (A2 in Fig. 3) ein zusätzlicher Satz mit je zwei sättigbaren Magnetkernen (SC 3, SC4 in F i g. 3) vorgesehen ist, daß die Vormagnetisierungswicklungen dieser zusätzlichen Magnetkerne in Abänderung gegenüber den Kopplungen für die Vorwärtsrichtung derart mit den Kippstufen gekoppelt

sind, daß an Stelle der Kopplung mit der nächsten Kippstufe (A 3) eine Kopplung mit der vorhergehenden Kippstufe (Al) vorgesehen ist, und daß jeweils nur die einen (SCi, SCl für Vorwärts) oder anderen (SC3, SC4 für Rückwärts) Magnetkernsätze wirksam schaltbar sind.

6. Schieberegister nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, mit der wahlweise die einen (SCl, SCl) oder anderen (SC3, SC4) Magnetkernsätze durch eine Sperrmagnetisierung unwirksam steuerbar sind.

7. Schieberegister nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung eine weitere bistabile Kippstufe (SF) ist, deren JA-Ausgang (SF) mit den einen Magnetkernsätzen (SCl, SCl) und deren NEIN-Ausgang (SF) mit den anderen (SC3, SC4) Magnetkernsätzen gekoppelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

109 514/309