DE1524143C - Arithmetisch logische Einheit - Google Patents
Arithmetisch logische EinheitInfo
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- DE1524143C DE1524143C DE1524143C DE 1524143 C DE1524143 C DE 1524143C DE 1524143 C DE1524143 C DE 1524143C
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrstellige arithmetisch-logische Einheit zur wahlweisen, schnellen
Bildung der Binärsumme oder einer der logischen Verknüpfungen »UND«, »ODER«, »EXKLUSIVODER«
sowie zur Stellenverschiebung einzelner Binärzahlen bzw. des Ergebnisses logischer Verknüpfungen,
mit einem binären Paralleladdierwerk, das zur vorausschauenden Übertragsverarbeitung aus
gleichstelligen Operandenbitpaaren wenigstens zwei unterschiedliche Bitfunktionen erzeugt, die den übertragsverarbeitenden
Schaltungen zugeführt werden, und das parallel zur Übertragsverarbeitung aus den
Bitfunktionen eine in die betreffende Stelle einlaufende Überträge nicht berücksichtigende Rohsumme
bildet.
Die arithmetisch-logische Einheit eines Datenverarbeitungssystems hat im allgemeinen verschiedene
Operationen auszuführen. Eine ihrer Hauptaufgaben besteht in der Ausführung der arithmetischen Grundoperationen
Addition und Subtraktion; weitere Aufgaben sind die Bildung logischer Verknüpfungen aus
den Operanden und die Ausführung von Stellenverschiebungen. Die Instrumentierung einer Einheit, die
diese Operationen realisieren kann, bereitet verschiedene Probleme. Den einzelnen Operationen können
Teilschaltungen zugeordnet werden, die entweder zueinander parallel oder in Serie geschaltet
sind. Bei einer bekannten Anordnung der erstgenannten Art ist jede der Teilschaltungen über Torschaltungen
an eine gemeinsame Sammelleitung angeschlossen. Durch eine Steuereinrichtung werden jeweils
diejenigen Torschaltungen durchlässig gemacht,
die zu der der auszuführenden Operation zugeordneten Teilschaltung führen. Für parallel verarbeitende
Maschinen erfordert eine solche Einrichtung einen erheblichen Aufwand an Steuer- und Schaltmitteln.
Im Falle der Serienschaltung sind die Eingangssignale jeweils durch alle Teilschal tungen hindurchzuführeh,
obwohl nur eine davon mit diesen Eingangssignalen Operationen ausführt. Die Folge
hiervon ist, daß eine relativ lange Zeit notwendig ist, bis die Resultate am Ausgang zur Verfügung stehen.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, eine komplexe Schaltung zur Realisierung eines Teils der
vorgenannten Operationen, nämlich der arithmetisehen Addition und Subtraktion und verschiedener
logischer Operationen, wie der Verknüpfungen »UND«, »ODER« und »EXKLUSIVES ODER«,
vorzusehen. In Abhängigkeit von verschiedenen Steuersignalen liefert der Ausgang einer solchen
Schaltung jeweils das für die eingestellte Operation zutreffende Resultat. Auch diese Anordnung hat
den Nachteil, daß an jeder Resultatbildung eine verhältnismäßig große Anzahl Schaltelemente beteiligt
ist, wodurch die Zeit, die zur Ermittlung des Resultats notwendig ist, verhältnismäßig lang wird.
Es ist ferner bekannt, eine komplexe Schaltung zur Realisierung eines Teils der vorgenannten Ope- '
rationen zweistufig auszubilden, indem eine erste Stufe der Schaltung parallel und stereotyp eine Vielzahl
Hilfsgrößen erzeugt, aus,denen sich unter dem
Einfluß einer Steuerschaltung sämtliche von der zweiten Stufe ausführbaren Funktionen ableiten lassen
(deutsches Patent 1184125). Diese Schaltung, die
der obengenannten Parallelanordnung von Teilschaltungen nahe kommt, erfordert bei Verwendung in
einem parallelarbeitenden Datenverarbeitungssystem eine große Anzahl Schaltelemente für jede Wertstelle.
Der vorerwähnte Nachteil, daß an der Resultatbildung jeweils eine verhältnismäßig große Anzahl
Schaltelemente beteiligt ist, trifft auch bei dieser Einrichtung zu.
Es ist außerdem bereits vorgeschlagen worden, ein rein arithmetisches Rechenwerk zur schnellen
Parallel-Addition binärer Operanden dadurch zu verwirklichen, daß durch UND- und ODER-Verknüpfung
der Operandenbits Ubertragsbildungs- und Übertragsausbreitungsfunktionen gewonnen werden,
aus denen durch UND-Verknüpfung der Übertragsbildungsfunktionen mit den. Ausbreitungsfunktionen
übergeordneter Bitstellen Ubertragssignale für die jeweiligen Bitstellen gebildet werden und die durch
stellengleiche separate UND-Verknüpfung mit den Übertragssignalen zu Endsummensignalen vereinigt
werden. Eine derartige Einrichtung ist zur Ausführung logischer Verknüpfungen nicht geeignet.
Es wurde aber auch vorgeschlagen, bei einem binären Volladdierwerk Maßnahmen vorzusehen, bestimmte
logische Verknüpfungen, nämlich die »UND«-Funktion und die »EXKLUSIV-ODER«-
Funktion, als selbständige Ergebnisse dadurch zu erzeugen, daß eine zusätzliche logische Schaltung zur
Sperrung bzw. Voreinstellung der Eingangs- und Ausgangsleitungen für den Übertrag vorgesehen wird
(vgl. deutsches Patent 1193 278). Zur Bildung der »EXKLUSrV-ODER«-Funktion wird der Übertragseingang und der Übertragsausgang des Volladdierers
für eine normale Uberträgsweiterleitung gesperrt und
auf Null voreingestellt. Die »EXKLUSIV-ODER«- Funktion ist danach vom Summenausgang des Volladdierwerkes
abgreifbar. Bei Bildung der »UND«- Funktion wird der Übertragseingang gesperrt und auf
den Binärwert »Eins« voreingestellt, während eine Zwischenfunktion, die normalerweise zur Ableitung
der Summe dient, ebenfalls gesperrt wird. Die »UND«-Funktion kann nach dieser Voreinstellung,
die durch geeignete Steuersignale bewirkt wird, vom Ubertragsausgang des Volladdierers abgenommen
werden. Die Einrichtung hat den Nachteil, daß die Eingangssignale auch bei der Bildung der logischen
Funktionen alle Logikstufen des Volladdierwerkes zu durchlaufen haben, obwohl an der Erzeugung der
logischen Verknüpfungen nur eine bzw. ein Teil dieser Stufen beteiligt ist. Ein weiterer Nachteil besteht
darin, daß die Sperrung und Voreinstellung der Übertragsverbindungen des Addierwerkes einen
hohen Aufwand annimmt, wenn das Addierwerk eine Schaltung zur Übertragsvorausschau aufweist,
da eine solche Schaltung im Interesse einer schnellen Übertragsausbreitung zwischen den einzelnen
Stellen bzw.* Stellengruppen jeweils mehrere Übertragstransportwege
verwendet. Außerdem ist bei dieser Einrichtung der Umstand nachteilig, daß nur ein
Teil der üblicherweise notwendigen logischen Operationen in dieser Form realisiert werden kann. Für
die logische Operation »ODER« und auch für mit einzelnen Operanden oder den Ergebnissen von logischen
Operationen auszuführende Stellenverschiebungen sind dagegen zusätzliche Schaltungen notwendig,
die einen separaten Arbeitstakt erfordern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine arithmetisch-. logische Einheit anzugeben, welche die vorerwähnten
Nachteile vermeidet. Die erfindungsgemäße Anordnung stellt einen günstigen Kompromiß zwischen
Parallel- und Serienanordnung der einzelnen Teilschaltungen dar. Trotzdem sie in vorteilhafter Weise
für die Bildung der logischen Resultate Schaltelemente des arithmetischen Teils ausnutzt, vermeidet sie, daß jeweils eine Vielzahl Schaltelemente des
arithmetischen Teils an der Bildung der verhältnismäßig einfachen logischen Verknüpfungen teilnimmt.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Ausgänge von Bitfunktionsgeneratorschaltungen und
eines Halbsummengenerators durch Umgehungsleitungen an den übertragsverarbeitenden Schaltungen
vorbei über Selektionstore mit einer wahlweise io. steuerbaren Stellenverschiebeschaltung verbunden
sind, daß die Selektionstore einen ersten Satz Tore für Bitfunktionen zur Anzeige einer Übertragserzeugung
in der betreffenden Stelle, einen zweiten Satz Tore für-Bitfunktionen zur Anzeige einer Übertragsweiterleitung
durch die betreffende Stelle und einen dritten Satz Tore für den Ausgang des Halbsummengenerators
umfassen, von denen der erste und der zweite Satz durch »UND«- bzw. »ODER«-Operationssteuersigiiale
und der dritte Satz durch ein »EXKLUSIV - ODER« - Operationssteuersignal für
eine Signalübertragung geöffnet werden, und daß ein gemeinsamer Ausgang der Einheit durch wahlweise
Steuerung der Selektionstore und einer Auswahltorschaltung Ausgangssignale entweder von der Stellen-Verschiebeschaltung
oder vom Ausgang des Paralleladdierwerkes zugeführt erhält.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch gekennzeichnet.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß der Zeittakt für arithmetische und
logische Operationen in beiden Fällen einheitlich lang und insgesamt relativ kurz sein kann. Da in die
logischen Operationen wahlweise Stellenverschiebungen einbezogen werden können, ergibt sich auch bei
den logischen Operationen eine gute Ausnutzung der vom Volladdierer bestimmten Taktzeit, während
sich eine zusätzliche Taktzeit für Stellenverschiebungen erübrigt.
Nachfolgend wird ein Aüsführungsbeispiel der Erfindung
an Hand von Zeichnungen erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer vorteilhaften
Ausführungsform der arithmetisch-logischen Einheit gemäß der Erfindung und
F i g. 2 bis 8 vereinfachte Darstellungen von verschiedenen Teilen der Anordnung nach Fig. 1.
Die arithmetisch-logische Einheit nach Fig. 1 ist
in der Lage, von zwei Operanden OP1 und OP 2 die arithmetische Summe sowie die logischen Beziehungen
»UND«, »ODER«, »EXKLUSIVES ODER« zu bilden und mit diesen Operanden oder den gebildeten
Resultaten verschiedene Stellenverschiebungen vorzunehmen. Die arithmetische Summe wird unter
Verwendung des für sich bekannten Prinzips der vorausschauenden Übertragsbildung berechnet, welches
darin besteht, daß die Addierwerksstellen zu einer Anzahl Gruppen zusammengefaßt werden, von
denen jeder eine Schaltung zugeordnet ist zur Ermittlung des Vorüegens einer Übertragsbildungs-
und Übertragsausbreitungsbedingung für alle Stellen dieser Gruppe. Ein für eine Gruppe bestimmter
Übertrag kann bei Vorliegen einer solchen Bedingung diese Gruppe überspringen und bereits der
nächsten Gruppe zugeführt werden. Ebenso kann ein VOQ der Gruppe gebildeter Übertrag verwendet werden,
noch bevor diese Gruppe Überträge von einer Gruppe niedrigerer Bitstellenordnung empfängt.. ,
Arithmetische Operationen
Der arithmetisch-logischen Einheit nach F i g. 1 werden binäre Operanden OPl, OP 2 in Parallelform
über Leitungen 21, 22 zugeführt. Diese Leitungen sind an logische Verknüpfungsschaltungen 23 und 24
angeschlossen, die von den Operandenbits Bitfunktionen erzeugen. Die Schaltung 23 erzeugt Ubertragsbildungsfunktionen
G durch UND-Verknüpfung der Bits gleicher Stellenordnung aus beiden Operanden.
Die Schaltung 24 erzeugt Übertragsausbreitungsfunktionen T durch ODER-Verknüpfung der Bits gleicher
Stellenordnung aus den beiden Operanden.
Die Funktionen G und Γ werden in einer Schaltung 25 zu Gruppenfunktionen GGR und TGR zusammengefaßt.
Hierzu werden Gruppen von je vier Bitstellen gebildet. Eine Übertragsausbreitungs-Gruppenfunktion
TGR entsteht durch UND-Zusammenfassung aller Übertragsausbreitungs-Bitfunktionen T
der betreffenden Gruppe, wie aus dem Block 25 in F i g. 2 zu ersehen ist. Diese Gruppenfunktionen
TGR geben Auskunft darüber, daß für die zugeordnete ,Gruppe eine Übertragsausbreitungsbedingung
vorliegt, so daß ein für diese Gruppe bestimmter Übertrag die Gruppe überspringen und der nächsten
Gruppe zugeleitet werden kann. Wie weiterhin aus F i g. 2 zu ersehen ist, werden Übertragsbildungs- *
Gruppenfunktionen GGR dadurch erzeugt, daß die Ubertragsbildungs-Bitfunktionen G einer jeden Bitstelle
der. Gruppe mit allen Ubertragsausbreitungs-Bitfunktiorien T der übergeordneten Bitstellen innerhalb
der Gruppe durch »UND« verbunden werden. Die Ergebnisse dieser Verknüpfung werden in Form
einer ODER-Verknüpfung zusammengefaßt. Zur Darstellung in F i g. 2 ist zu bemerken, daß π die
niedrigste Wertstelle des Addierwerkes bedeutet und daß ein Übertrag in Richtung der höchsten Wertstelle
h fortschreitet.
Die Gruppenfunktionen GGR und TGR werden
zu einer Gruppenübertrags-Generatorschaltung 26 (F i g. 1 und 2) geleitet, die aus den Gruppenfunktionen
Gruppenüberträge CGR in die einzelnen Gruppen bildet. Hierzu wird die Ubertragsbildungs-Gruppenfunktion
GGR der wertstellenmäßig niedrigsten Gruppe mit den Übertragsausbreitungs-Gruppenfunktionen
TGR aller bis zur betreffenden Gruppe in der Wertstellenordnung folgenden Gruppen
durch »UND« verknüpft, und das Ergebnis dieser Verknüpfung und der entsprechenden Verknüpfungen
der höheren Gruppenfunktionen GGR ist zur betreffenden Gruppe durch »ODER« zusammengefaßt.
Ein Beispiel zeigt der Block 26 von F i g. 2.
Aus den Gruppenübertragssignalen CGR und den Bitfunktionen G, T werden durch eine Schaltung 27
Übertragssignale C' in die einzelnen Bitstellen abgeleitet. Der Übertrag in die erste Stelle einer Gruppe
wird durch das Gruppenübertragssignal der wertstellenmäßig vorausgehenden Gruppe gebildet, wie
die Fig. 2 z.B. für die Bitstelle«+4*zeigt. Die
Übertragssignale ' innerhalb einer Gruppe werden durch UND-Verknüpfung des .in diese Gruppe einlaufenden
Gruppenübertrages CGR und der bis. zu der betreffenden Bitstelle in der Stellenordnung folgenden
Bitfunktioneh T oder durch eine Bitfunktion G einer niedrigeren Stelle innerhalb der Gruppe
in UND-Verbindung mit den bis zur betreffenden Stelle folgenden T-Funktionen gebildet. Dies ist im
einzelnen in F i g. 3 dargestellt.
Die Bitfunktionen G, Γ werden von den Schaltun- h-6 vorliegt, davon ausgegangen, daß ein Übertragsgen 23, 24 des weiteren zu einer UND-Schaltung 28 signal CINAC in die Wertstelle h-6 durch eine
geleitet, die aus den G-Funktionen und den r-Funk- G-Funktion in Wertstelle A-7 ausgelöst wird, wie
tionen gleicher Stellenordnung eine Operanden- F i g. 6 zeigt.
Halbsumme HS nach der Beziehung HS = G & Γ 5 pas CINAC-Signal für Wertstelle h-5 wird durch
bildet. gleichzeitiges Vorliegen einer G-Funktion für Wert-Die Operanden-Halbsumme und die Übertrags- stelle ή-7 und einer Γ-Funktion für Wertstelle h-6
signale C aus der Schaltung 27 werden im linken oder durch das Vorliegen einer G-Funktion für
Teil einer Summen-ODER-Schaltung 29 stellenge- Wertstelle h-6 gebildet. Das C/AMC-Signal für Wertrecht nach der Funktion »EXKLUSIVES ODER« io stelle Λ-4 wird ebenfalls durch eine G-Funktion von
zur Endsumme verknüpft. Wertstelle Λ-7 in Verbindung mit den Γ-Funktionen
o · · · . für die Wertstellen h-6 und h-5 oder durch ein
Summenvorausschau CWJ-Signal gebildet. Das CINA C-Signal von Wert-Für
die sieben höchsten Bitstellen h-6 bis A der stelle A-3 entspricht einer GGH-Funktion der Gruppe
Endsumme werden vorläufige Summenziffern gebil- 15 Λ-7 bis A-4. Die Bildung der übrigen C/AL4C-Signale
det, die bereits vor dem Vorliegen der endgültigen wird jeweils mit Hilfe dieser Gruppenfunktion in der
Summe zur Weiterverwendung in anderen Einheiten aus F i g. 6 ersichtlichen Weise vorgenommen,
eines Datenverarbeitungssystems zur Verfügung Aus den Halbsummensignalen HS von Schaltung stehen. Hierzu werden die G-Funktionen und die 28 und den C/^C-Übertragssignalen von Schaltung Γ-Funktionen dieser Bitstellen in Schaltung 30 zu ao 31 wird nun in Schaltung 35 eine vorläufige End-Übertragssignalen CINT umgewandelt. Es handelt summe SA C gebildet. Da für den Weg 33 angenomsich dabei um gruppeninterne Überträge innerhalb men wurde, daß ein Übertrag in die Wertstelle Λ-7 der beiden höchststelligen Bitstellengruppen, Die vorliegt, ist das Summensignal SAC dieser Stelle Umwandlung erfolgt in einer Weise, wie es unter gleich der Negation des entsprechenden HS-Signals Hinweis auf Fig. 3 für die Bildung der Übertrags- 35 (Fig. 7). Die übrigen &4C-Signale entstehen durch signale C, soweit es sich dort um gruppeninterne . EXKLUSIVE-ODER-Verknüpfungen der HSSi-Überträge handelt, beschrieben wurde. Die Art der gnale von Schaltung 28 mit den CMC-Signalen glei-Zusammenfassung ist auch aus Block 30 von Fig. 4 eher Stellenordnung von Schaltung31.
zu ersehen. Es ist zu bemerken, daß für die Stelle Ebenso wird in Schaltung 36 aus den CINAC-A-3 kein C/iVT-Signal nötwendig ist, da die Funk- 30 Ubertragssignalen von Schaltung 32 und den HaIbtion dieses Signals durch ein TGR-Signal der Gruppe Summensignalen HS eine vorläufige Endsumme ft-7 bis A-4 ersetzt werden kann, wie aus der folgen- SNAC gebildet. Da für den Weg 34 angenommen den Beschreibung deutlich wird. wurde, daß kein Übertrag in die Wertstelle A-7 vof-Die weitere Ermittlung der hochstelligen Endsum- liegt, ist das Halbsummensignal HS dieser Wertstelle menziffern erfolgt auf zwei getrennten Wegen, wobei 35 gleich dem Summensignal SNAC. Das Summenfür den einen Weg (Verbindung 33) angenommen signal SNAC für die Wertstelle h-6 wird nach der in wird, daß ein Übertrag in die Wertstelle Λ-7 (dies ist Fi g. 8 angegebenen Beziehung aus den Signalen HS, die niedrigste Wertstelle der beiden höchststelligen CINAC und CIAC dieser Wertstelle abgeleitet. Die Bitstellengruppen) vorliegt, und für den anderen übrigen SM4C-Signale entstehen durch EXKLU-Weg (Verbindung 34) angenommen wird, daß kein 40 SIVE-ODER-Verknüpfungen von HS-Signalen der Übertrag in die Wertstelle A-7 vorliegt. In der Schal- Schaltung 28 mit den C/iWiC-Signalen gleicher Stellung 31 wird die erstgenannte Annahme dadurch in- lenordnung von der Schaltung 32.
strumentiert, daß für die Wertstelle h-6 das Vorliegen Es sind auf diese Weise bereits vor der Ermitteiner Übertragsausbreitungs-Bitfunktion Γ dem Vor- lung der Überträge in den niedrigeren Wertstellen handensein eines Übertrages CIAC in die Stelle h-6 45 zwei vorläufige Endsummensignale SNAC, SAC vergleichgesetzt wird. Daraus folgt, daß bei Vorliegen*" fügbar, die über Leitungen 37, 38 zur Ableitung von Übertragsausbreitungs-Bitfunktionen T für- die weiterer Funktionen, die jedoch nicht in den Rah-Wertstellen Λ-7 und h-6 auch ein Übertrag CIAC men der vorliegenden Erfindung gehören, verwendet nach der Stelle Λ-5 zu übertragen ist. Ein Übertrag werden können, noch bevor die übrigen Endsumin diese Stelle kann aber auch durch eine G-Funk- 50 menstellen errechnet worden sind,
tion in StelleΛ-6 entstehen (Fig. 5). Hierbei würde Zur Bildung der endgültigen Endsumme dienen es sich nicht um einen angenommenen, sondern um die beiden UND-Schaltungen 39, 40. Die vorläufige einen echten Übertrag handeln..Ein Ubertragssignal Summe SAC wird von der UND-Schaltung 39 als CIAC in A-4-erfolgt, bei gleichzeitigem Vorhanden- Endsumme dem linken Teil der Summen-ODER-sein von Γ-Funktionen in den Wertstellen Λ-7, h-6 55 Schaltung 29 zugeführt, wenn von Schaltung 26 über und Λ-5 oder bei Vorliegen eines internen Übertra- Leitung 42 der UND-Schaltung 39 als zweites Einges CINT in Wertstelle h-4 von Schaltung 30. Ein gangssignal ein Gruppenübertragssignal CGR in die Übertrag CIAC in Stelle Λ-3 wird durch eine Über- Bitstellengruppe A-7 bis Λ-4 zugeführt wird. Andetragsausbreitungs-GruppenfunktionrGT? der Wert- rerseits wird die vorläufige Summe SNAC als endstellen /i-7 bis h-4 gebildet. Die Überträge CIAC für 60 gültige Summe der Summen-ODER-Schaltung 29 die weiteren Stellen /i-2 bis A werden jeweils durch zugeführt, wenn die UND-Schaltung 40 ein Signal eine UND-Verknüpfung dieser TG/i-Funktion mit CGR empfängt, das über die Negierungsschaltung 43 den in dieser Gruppe bis zur jeweiligen Bitstelle aus dem Gruppenübertragssignal CGR in die Bitwertstellenmäßig folgenden Γ-Funktionen oder durch Stellengruppe Λ-7 bis A-4. gewonnen wird.
Vorliegen eines C/iVT-Signals in der betreffenden 65 An dieser Stelle ist zu bemerken, daß über Leitun-Wertstelle gewonnen. . gen 60, 61 das CG/?-Signal von Leitung 42 und des-Analog hierzu wird in Schaltung32 (Fig. 1) bei1 sen Negation den nachgeschalteten, die vorläufigen der Annahme, daß kein Übertrag in die Wcrtstelle hochstelligen Summenbits auswertenden Schaltungen
eines Datenverarbeitungssystems zur Verfügung Aus den Halbsummensignalen HS von Schaltung stehen. Hierzu werden die G-Funktionen und die 28 und den C/^C-Übertragssignalen von Schaltung Γ-Funktionen dieser Bitstellen in Schaltung 30 zu ao 31 wird nun in Schaltung 35 eine vorläufige End-Übertragssignalen CINT umgewandelt. Es handelt summe SA C gebildet. Da für den Weg 33 angenomsich dabei um gruppeninterne Überträge innerhalb men wurde, daß ein Übertrag in die Wertstelle Λ-7 der beiden höchststelligen Bitstellengruppen, Die vorliegt, ist das Summensignal SAC dieser Stelle Umwandlung erfolgt in einer Weise, wie es unter gleich der Negation des entsprechenden HS-Signals Hinweis auf Fig. 3 für die Bildung der Übertrags- 35 (Fig. 7). Die übrigen &4C-Signale entstehen durch signale C, soweit es sich dort um gruppeninterne . EXKLUSIVE-ODER-Verknüpfungen der HSSi-Überträge handelt, beschrieben wurde. Die Art der gnale von Schaltung 28 mit den CMC-Signalen glei-Zusammenfassung ist auch aus Block 30 von Fig. 4 eher Stellenordnung von Schaltung31.
zu ersehen. Es ist zu bemerken, daß für die Stelle Ebenso wird in Schaltung 36 aus den CINAC-A-3 kein C/iVT-Signal nötwendig ist, da die Funk- 30 Ubertragssignalen von Schaltung 32 und den HaIbtion dieses Signals durch ein TGR-Signal der Gruppe Summensignalen HS eine vorläufige Endsumme ft-7 bis A-4 ersetzt werden kann, wie aus der folgen- SNAC gebildet. Da für den Weg 34 angenommen den Beschreibung deutlich wird. wurde, daß kein Übertrag in die Wertstelle A-7 vof-Die weitere Ermittlung der hochstelligen Endsum- liegt, ist das Halbsummensignal HS dieser Wertstelle menziffern erfolgt auf zwei getrennten Wegen, wobei 35 gleich dem Summensignal SNAC. Das Summenfür den einen Weg (Verbindung 33) angenommen signal SNAC für die Wertstelle h-6 wird nach der in wird, daß ein Übertrag in die Wertstelle Λ-7 (dies ist Fi g. 8 angegebenen Beziehung aus den Signalen HS, die niedrigste Wertstelle der beiden höchststelligen CINAC und CIAC dieser Wertstelle abgeleitet. Die Bitstellengruppen) vorliegt, und für den anderen übrigen SM4C-Signale entstehen durch EXKLU-Weg (Verbindung 34) angenommen wird, daß kein 40 SIVE-ODER-Verknüpfungen von HS-Signalen der Übertrag in die Wertstelle A-7 vorliegt. In der Schal- Schaltung 28 mit den C/iWiC-Signalen gleicher Stellung 31 wird die erstgenannte Annahme dadurch in- lenordnung von der Schaltung 32.
strumentiert, daß für die Wertstelle h-6 das Vorliegen Es sind auf diese Weise bereits vor der Ermitteiner Übertragsausbreitungs-Bitfunktion Γ dem Vor- lung der Überträge in den niedrigeren Wertstellen handensein eines Übertrages CIAC in die Stelle h-6 45 zwei vorläufige Endsummensignale SNAC, SAC vergleichgesetzt wird. Daraus folgt, daß bei Vorliegen*" fügbar, die über Leitungen 37, 38 zur Ableitung von Übertragsausbreitungs-Bitfunktionen T für- die weiterer Funktionen, die jedoch nicht in den Rah-Wertstellen Λ-7 und h-6 auch ein Übertrag CIAC men der vorliegenden Erfindung gehören, verwendet nach der Stelle Λ-5 zu übertragen ist. Ein Übertrag werden können, noch bevor die übrigen Endsumin diese Stelle kann aber auch durch eine G-Funk- 50 menstellen errechnet worden sind,
tion in StelleΛ-6 entstehen (Fig. 5). Hierbei würde Zur Bildung der endgültigen Endsumme dienen es sich nicht um einen angenommenen, sondern um die beiden UND-Schaltungen 39, 40. Die vorläufige einen echten Übertrag handeln..Ein Ubertragssignal Summe SAC wird von der UND-Schaltung 39 als CIAC in A-4-erfolgt, bei gleichzeitigem Vorhanden- Endsumme dem linken Teil der Summen-ODER-sein von Γ-Funktionen in den Wertstellen Λ-7, h-6 55 Schaltung 29 zugeführt, wenn von Schaltung 26 über und Λ-5 oder bei Vorliegen eines internen Übertra- Leitung 42 der UND-Schaltung 39 als zweites Einges CINT in Wertstelle h-4 von Schaltung 30. Ein gangssignal ein Gruppenübertragssignal CGR in die Übertrag CIAC in Stelle Λ-3 wird durch eine Über- Bitstellengruppe A-7 bis Λ-4 zugeführt wird. Andetragsausbreitungs-GruppenfunktionrGT? der Wert- rerseits wird die vorläufige Summe SNAC als endstellen /i-7 bis h-4 gebildet. Die Überträge CIAC für 60 gültige Summe der Summen-ODER-Schaltung 29 die weiteren Stellen /i-2 bis A werden jeweils durch zugeführt, wenn die UND-Schaltung 40 ein Signal eine UND-Verknüpfung dieser TG/i-Funktion mit CGR empfängt, das über die Negierungsschaltung 43 den in dieser Gruppe bis zur jeweiligen Bitstelle aus dem Gruppenübertragssignal CGR in die Bitwertstellenmäßig folgenden Γ-Funktionen oder durch Stellengruppe Λ-7 bis A-4. gewonnen wird.
Vorliegen eines C/iVT-Signals in der betreffenden 65 An dieser Stelle ist zu bemerken, daß über Leitun-Wertstelle gewonnen. . gen 60, 61 das CG/?-Signal von Leitung 42 und des-Analog hierzu wird in Schaltung32 (Fig. 1) bei1 sen Negation den nachgeschalteten, die vorläufigen der Annahme, daß kein Übertrag in die Wcrtstelle hochstelligen Summenbits auswertenden Schaltungen
zugeführt werden kann, um als Auswahlkriterium dafür zu dienen, welche der von diesen Schaltungen
inzwischen gebildeten weiteren Funktionen die richtige ist.
Die ausgewählte Endsumme gelangt von der ODER-Schaltung 29 über die UND-Schaltung 44
und eine weitere ODER-Schaltung 45 zu einem Resultatregister 46, wo sie zur Weiterverwendung bereitgehalten
wird. Die Entnahme der Resultate aus eine UND-Schaltung 53, die Stellenverschiebungsschaltung
54 und die ODER-Schaltung 45 dem Resultatregister 46 zugeführt, wobei durch Abwesenheit
des Steuersignals 53 und die UND-Schaltung 44
des die arithmetische Summe bildenden Teils gesperrt wird.
Bei der Stellenverschiebeschaltung 54 handelt es sich um eine für sich bekannte Schaltung, die auf das
Vorliegen von Steuersignalen VSR oder VSL die
dem Register 46 erfolgt über eine Leitung 47. Das io durch die hindurch laufenden Werte um eine einRegister
46 liefert außerdem ein Vorzeichen-Anzeige- stellbare Anzahl Bitstellen nach rechts oder nach
signal V 2, das Auskunft über das Vorzeichen des links verschiebt. So bewirkt beispielsweise das Steuer-Resultates
gibt. Es ist noch zu bemerken, daß die signal VSL 1 eine Verschiebung um eine Stelle nach
vorausgehend beschriebene Additionsschaltung auch links. Auf diese Weise können die von der aritheine
Einrichtung zur Ausführung eines Endübertra- 15 metisch-logischen Einheit gebildeten, am Ausgang
ges von der höchsten Wertstelle in die niedrigste der ODER-Schaltung 53 erscheinenden logischen
Wertstelle aufweist für Rechnungen im negativen
Bereich. Die detaillierte Erläuterung dieser Einrichtung erschien jedoch nicht notwendig, da ein Übertrag in die niedrigste Bitstellengruppe einem Grup- »o
penübe rtrag von einer vorausgehenden Bitstellen-
Bereich. Die detaillierte Erläuterung dieser Einrichtung erschien jedoch nicht notwendig, da ein Übertrag in die niedrigste Bitstellengruppe einem Grup- »o
penübe rtrag von einer vorausgehenden Bitstellen-
Operandenverknüpfungen im gleichen Maschinenzyklus um eine wählbare Stellenzahl nach rechts
oder links verschoben werden.
Die Stellenverschiebung eines einzelnen Operanden geschieht durch Anlegen des Steuersignals 53
und des gewünschten Verschiebesteuersignals VSL bzw. VSR. Hierdurch wird die UND-Schaltung 57
geöffnet, so daß die Ausgangssignale der Halbsummenschaltung 28 über Leitung 56, UND-Schaltung
und ODER-Schaltung 53 zur Stellenverschiebeschaltung 54 gelangen können. Bei Eingabe eines
einzelnen Operanden OPl oder OP 2 stellen die Ausgangssignale
der Halbsummenschaltung 28 den be-
G verwendet. Unter Umgehung der vorausgehend er- 30 treffenden Operanden unverändert dar, da die Ausläuterten
Schaltungen zur Ausführung der' arith- gangssignale dieser Schaltung mit der EXKLUSI-metischen
Operationen werden diese Bitfunktionen VEN ODER-Verknüpfung identisch sind. Der Opedirekt
dem Ausgang der arithmetischen-logischen rand kann somit durch die Schaltung 54 stellenver-Einheit
zugeführt. Dies geschieht über Leitun- schoben über ODER-Schaltung 45 dem Resultatgen
50, 51. Da eine Übertragsbildungsfunktion G die 35 register 46 zugeführt werden.
gruppe entspricht, die in diesem Falle jedoch die höchste Bitstellengruppe der Anordnung ist.
Logische Operationen
Um die logischen Beziehungen »UND«, »ODER« und »EXKLUSIVES ODER« zu erzeugen, werden
gemäß der Erfindung die zur Ausführung der arithmetischen Operationen benötigten Bitfunktion T und
UND-Verknüpfung der gleichstelligen Operandenbits ist, ist sie als logische UND-Verknüpfung verwendbar.
Ein Steuersignal 51, das die arithmetischelogische Einheit auf die Ausführung der logischen
Operanden-Verknüpfung »UND« einstellt, öffnet eine UND-Schaltung 52, so daß die G-Funktion über
eine ODER-Schaltung 53, eine Stellenverschiebeschaltung 54 und die ODER-Schaltung 45 zum Resultatregister
gelangt. Hierbei wird durch das Fehlen des Signals 31 am zweiten Eingang der UND-Schaltung
44 der Endsummenausgang der ODER-Schaltung 29 gesperrt. Ebenso kann durch ein Steuersignal
52 mit Hilfe einer UND-Schaltung 55 die Γ-Funktion von Schaltung 24 über die ODER-Schaltung
53, die Stellenverschiebeschaltung 54 und die ODER-Schaltung 45 als ODER-Verknüpfung der
Operanden OPl und OP 2 zum Resultatregister 46 geleitet werden. Durch die mit dem Auftreten des
ODER-Steuersignals 52 verbundene Abwesenheit des Steuersignals 52 wird wiederum die UND-Schaltung
44 gesperrt und damit die Überführung der gleichzeitig aus den am Eingang anliegenden Operanden
gebildeten arithmetischen Summe in das Resultatregister 46 verhindert.
Als EXKLUSIVE-ODER-Verknüpfung wird gemaß
der Erfindung die bei den arithmetischen Operationen mehrfach benötigte Halbsumme HS verwendet.
Hierzu ist der Ausgang der Schaltung 28 über eine Leitung 56 mit einer UND-Schaltung 57 verbunden,
die als zweites Eingangssignal ein Steuersignal 53 empfängt, das die arithmetisch-logische
Einheit auf die Erzeugung der EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung
einstellt. Die Halbsumme HS wird über
Claims (2)
1. Mehrstellige arithmetisch-logische Einheit zur wahlweisen, schnellen Bildung der Binärsumme
oder einer der logischen Verknüpfungen »UND«, »ODER«, »EXKLUSIV-ÖDER« sowie
zur Stellenverschiebung einzelner Binärzahlen bzw. des Ergebnisses logischer Verknüpfungen,
mit einem binären Paralleladdierwerk, das zur vorausschauenden Übertragsverarbeitung aus
gleichstelligen Operandenbitpaaren wenigstens zwei unterschiedliche Bitfunktionen erzeugt, die
den übertragsverarbeitenden Schaltungen zugeführt werden, und das parallel zur Übertragsverarbeitung
aus den Bitfunktionen eine in die betreffende Stelle einlaufende Überträge nicht berücksichtigende
Rohsumme bildet, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausgänge von Bitfunktionsgeneratorschaltungen (23, 24) und
eines Halbsummengenerators (28) durch Umgehungsleitungen (50, 51, 56) an den übertragsverarbeitenden
Schaltungen vorbei über Selektionstore (52, 55, 57) mit einer wahlweise steuerbaren
Stellenverschiebeschaltung (54) verbunden sind, daß die Selektionstbre einen ersten Satz
Tore (52) für Bitfunktionen zur Anzeige einer Übertragserzeugung in der betreffenden Stelle,
einen zweiten Satz Tore (55) für Bitfunktionen zur Anzeige einer Übertragsweiterleitung durch
die betreffende Stelle und einen dritten Satz Tore (57) für den Ausgang des Halbsummengenerators
umfassen, von denen der erste und der zweite Satz durch »UND«- bzw. »ODERe-Operations-
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Steuersignale und der dritte Satz durch ein »EX-KLUSIV-ODETt«-Oi>erationssteuer
signal für eine Signalübertragung geöfinet werden, tind daß ein
gemeinsamer Ausgang (45) der Einheit durch wahlweise Steuerung der SelektrcmstOre und einer
Auswahltorschaltung (44) Ausgangssignale entweder von der SteHihversclriebeschallang oder
vom Ausgang des frarafteläddierwerkes zugeführt
erhält.
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2. Arithmetisch-logische Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang
der Stellenverschiebeschaltung (54) direkt und der Ausgang des Paralleladdierwerkes über
die Auswahltorschaltung (44) mit dem gemeinsamen Ausgang (45) der Einheit verbunden ist
and daß die Auswahltorschaltung synchron und im Gegentakt zu den Selektionstoren (52, 55, 57)
geöffnet wird.
Hierzu 2 Statt Zeichnungen
Family
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