DE1549482A1

DE1549482A1 - Mehrzweckregister mit bistabilen Kippschaltungen

Info

Publication number: DE1549482A1
Application number: DE19671549482
Authority: DE
Inventors: Petersen David Allen; Ross Ralph Donald; William Mcgovern
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-09-28
Filing date: 1967-09-23
Publication date: 1971-02-18
Also published as: ES345339A1; FR1538084A; US3505648A; SE330275B; CA922809A; BE700401A; CH465921A; GB1163462A; DE1549483A1; CH465924A; CH465922A; DE1549483B2

Description

PATENTANWALT BIPlMNGiWJ E. BÖHMER

703 BDBLINGEN SINDELFINGER STRASSE 49 FERNSPRECHER (07031)6613040

Böblingen, den 12. September 1967 ru-hä

Anmelde rin:

amtliches Aktenzeichen:

Aktenz. der Anmelderin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. 10 504 Neuanmeldung Docket 7985 D

Mehrzweckregister mit bistabilen Kippschaltungen

Die Erfindung betrifft, ein Mehrzweckregister zur Ausführung sowohl logischer als auch arithmetischer Grundoperationen wie ODER, ausschließliches ODER bzw. Addition oder Subtraktion, mit bistabilen Registerstufen, insbesondere Transistor-Kippschaltungen, deren Einbzw. Aus zustände abhängig von der durchzuführenden logischen oder arithmetischen Operation oder Steuer- bzw. Datenleitungen und logische St euer schaltungen, wie UND- und ODER-Schaltungen gesteuert wird.

In Datenverarbeitungsanlagen werden in den Steuerwerken Register verwendet, die den gesamten Datenfluß innerhalb der Datenverarbeitungsanlage steuern. Derartige Register müssen in der Lage sein, den Inhalt mit neu an den Eingängen stehenden Daten sowohl logisch als auch arithmetisch zu verknüpfen. Bedingt dadurch, daß derartige Register viele

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verschiedenartige logische Grundoperationen sowie die Addition und die Subtraktion von mehrstelligen Zahlen durchführen müssen, nur sind derartige bekannte Register technisch sehr aufwendig, da insbesondere zur Verriegelung der einzelnen Steuerschaltkreise ein nicht unbeträchtlicher Aufwand getrieben werden muß. So sind z.B. Verschieberegister bekannt, die aus einer Anzahl von bistabilen Kippschaltungen bestehen, die in Kettenform durch Übertragungsstufen miteinander verbunden sind. Ein Verschiebeimpuls der gleichzeitig an alle Übertragungsstufen angelegt wird, verursacht das Schalten jeder bistabilen Kippschaltung, so daß deren Zustand auf die nächst höhere bistabile Kippschaltung in der Kette übertragen wird. Informationen werden hintereinander in die Stufe mit der niedrigsten Stellenwertigkeit der Kette eingegeben und hintereinander aus der Stufe mit der höchsten Stellenwertigkeit entnommen. In der Wirkungsweise dieser Verschieberegister unterscheidet man zwischen Eintakt-, Zweitakt und Mehrtakt-Schieberegistern.

So ist z.B. durch die Deutsche Auslegeschrift 1 097 725 ein Schieberegister aus Magnetkernen mit annähernd rechteckförmiger Hysteresis schleife und nur je zwei Wicklungen, bei denen die Aus gangs wicklung jedes Magnetkernes jeweils mit der Eingangswicklung des nächsten Magnetkernes über einen richtungsabhängigen Widerstand in Reihe geschaltet ist, bekannt geworden, das dadurch charakterisiert ist, daß unmittel-

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bar an die jeweils zwischen den Magnetkernen liegenden Wicklungen ein Schiebeimpuls mit Impulsen abwechselnder Richtung angelegt ist. Die Schaltgeschwindigkeit derartiger Magnetkerne ist jedoch begrenzt, außerdem bringt die Verbindung der Entkopplungsglieder, die meistens aus Halbleiterbauelementen bestehen, Schwierigkeiten mit sich, die sieh aus den verschiedenen Eigenschaften der verwendeten Bauelemente ergeben. Deshalb sind derartige magnetische Schieberegister in sehr schnellen Hochleistungs-Rechenanlagen gegen ihre zu geringe Schallgeschwindigkeit nicht verwendbar.

Durch die deutsche Patentschrift 1119 567 ist ein weiteres Register zur Speicherung von Informationen bekannt geworden, das eine Anzahl von hintereinander angeordneten Sp eicher stuf en enthält, deren jede ein bistabiles Speicherelement aufweist das zur Speicherung eines Teils einer Information eingerichtet ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen den Sp eicher stuf en Einrichtungen zur Übertragung eines gespeicherten Informationsteils von jeder Speicherstufe in die nächstfolgende und ferner eine Einrichtung zur Einführung eines Informationsteils in die Anfangs speicher stufe, Einrichtungen zur Ablesung eines gespeicherten Informationsteils aus der letzten Speicherstufe und Steuereinrichtungen vorgesehen sind, die auf die Speicherung eines-teils in einer Stufe automatisch ansprechen, um die Übertragungseinrichtung derart zu betätigen, daß das gespeicherte Teil durch die Aufeinanderfolge von Stufen in diejenige der folgenden Stufen der Aufeinanderfolge vorge- *

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rückt wird, die nicht bereits von einem Informationsteil besetzt ist. Die Übertragungs einrichtungen zur Erzeugung der Übertragungs impulse werden dabei durch UND-Schaltungen gebildet, deren beide Eingänge gleichzeitig das Aus gangs signal der im Ein-Züstand befindlichen bistabilen Kippschaltung, die aus Transistoren besteht, die mit der vorhergehenden Stufe verbunden ist und das Aus gangs signal der im Aus-Zustand befindlichen Kippschaltung, die mit. der nachfolgenden Stufe verbunden ist, zugeführt werden, um ein Signal zu erzeugen, das als Übertragungs signal an die Übertragungs einrichtungen eingelegt wird. Abgesehen davon, daß dieses Register nicht zur Durchführung arithmetischer G rund operationen, wie Addition und Subtraktion, geeignet ist, erfordert dieses Schieberegister schon zur Durchführung der logischen Operationen Rechts- und Links-Verschiebung einen erheblichen technischen Aufwand an Steuermitteln.

Weiterhin ist aus dem Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung, Springer Verlag 1962, Seiten 1107 bis 1112 ein Parallelrechenwerk mit miteinander verbundenen Registern bekannt geworden, das sowohl logische als auch arithmetische Grundoperationen durchführen kann, indem es von im Speicher einer Rechenmaschine enthaltenen MikroOperationen gesteuert wird. Dieses Parallelrechenwerk besteht jedoch aus drei Registern, die aus bistabilen Kippschaltungen aufgebaut sind, die miteinander durch UND- bzw. ODER-Schaltungen verbunden sind und durch anliegende Operations- und Taktsignale gesteuert wird. Diese Schaltungs-

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anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Überträge., die bei der Addition bzw. bei der Subtraktion zweier Zahlen gegebenenfalls entstehe^ nacheinander verarbeitet werden, so daß gegebenenfalls N-Taktsignale zur Addition zweier N-stelliger Zahlen benötigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Mehrzweckregister aus Registerstufen mit bistabilien Transistor-Kippschaltungen zu schaffen, das mit wenig Steuer- und Schaltungs-Mitteln ein sehr schnelles Verknüpf en von Operanden ermöglicht/und z.B. als Register in einem Steuerwerk einer Datenverarbeitungsanlage zur Datenflußsteuerung verwendet werden kann, in dem es durch anliegende Operationssignale sehr schnell auf die gewünschte durchzuführende Operation umgeschaltet werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht nun darin, daß sowohl den E ins ehalt-Eingängen, als auch den Aus schalt-Eingängen mindestens eine RC-Kombination mit nachgeschalteter Halbleiterdiode zugeordnet ist, die als logische UND-Schaltung wirken, und mit deren Kondensat or eingang die Datenleitung und mit deren Widerstands eingängen die Steuerleitungen verbunden sind, die das Register auf die gewünschte durchzuführende Operation umschalten.

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Die Erfindung wird nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erklärt.

In den Zeichnungen bedeuten:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das Register zeigt, die den Datenfluß innerhalb einer Datenverarbeitungsanlage steuern,

Fig. 2 ein Schaltbild einer transistorierten Registerstufe,

Fig. 3 ein Schaltbild einer bistabilen Kippstufe wie sie in Register A nach Fig. 1 verwendet wird,

Fig. 4 ein Blockschaltbild des in Fig. 1 verwendeten A-Registers

unter Vollendung der Speicherstufen nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Modifikation einer Registerstufe nach Fig. 2 zur

Verwendung in einem Register AX nach Fig. X,

Fig. 6 ein Blockschaltbild des Registers AX unter Verwendung

der bistabilen Kippschaltung nach Fig. 5,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Modifikation der bistabilen

Kippschaltung nach Fig. 1 wie sie im Register B nach
Fig. 1 verwendet wird,

Fig. 8 ein Blockschaltbild des Registers B mit bistabilen Kippschaltungen nach Fig. 7,

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Fig. 9 ein Blockschaltbild des Registers BX,

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer modifizierten Kippstufe nach

Fig. 2 zur Verwendung im Register C nach Fig. 1,

Fig. 11 ein Blockschaltbild des Registers C,

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Verteilerschaltung wie sie

in Fig. 1 gezeigt ist und

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer Sammeischaltung wie sie in

Fig. 1 verwendet ist.

Die in diesem Beispiel verwendete Zentraleinheit enthält eine Speichereinheit 20, die von Speicheradressregistern 21 (SARl, SAR2) angesteuert wird. Diese Speichereinheit 20 gibt die Daten auf Anruf an ein Register 22 (SDR) ab, die von da aus auf eine Verteilerschaltung 12 gelangen. Eine weitere Verteilerschaltung 24 gibt Daten an eine weitere Sammelschaltung 26 ab, die die Register 28, 30 und 32 mit Daten beschickt. Die Register 28 und 30 beschicken ihrerseits einen Vorausschau-Schaltkreis 32, dessen Ausgang zurück auf die Sammelschaltung 26 geführt ist. Der Ausgang vom Register 32 wirkt auf das Speicherdaten-Register 22, auf die Speicheradress-Register 21 und auf das Programm-Statuswort-Register 34 (PSW), das einen Teil des Befehlszählerinhalts (ic), der durch das BX-Register 33 gesetzt wurde, beinhaltet. Das Speicher-

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daten-Register 22 ist weiterhin in Abhängigkeit vom Register 34 und · den ankommenden Daten über die Dateneingangs-Sammelleitung mit der Zentraleinheit verbunden. Das Speicher-Datenregister 22 kann verwendete Daten zum Speicher 20 und zu entfernten Teilen des gesamten Systems über die Datenausgangs-Sammelleitung geben.

Bevor^die Erfindung in allen Einzelheiten erklärt wird, sollen die allgemeinen Steuerungen des vorliegenden Systems kurz erklärt werden.

Der Ausgang vom A-Register 28 ist mit der Daten-Sammelleitung 26 und mit den Exponentenregistern sowie mit der Gleitkommasteuerung verbunden. Das A-Register 28 dient zum Austausch von Daten mit dem AX-Register 42. Es können sowohl der Inhalt vom AX-Register 42 zum A-Register 28 als auch der Inhalt vom A-Register 28 zum AX-Register 42 übertragen werden. Weiterhin sind in Fig. 1 die Gleitkomma-Arbeitsregister 44 und die allgemeinen Gleitkomma-Register 46 zu sehen, die nur soweit erklärt werden, wie es für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Die Gleitkomma-Register 46 und die allgemeinen Register 48 werden zusammen vom B-Register 32 gespeist. Die Gleitkommaregister 46 und die allgemeinen Register 48 sind adressierbar durch das Programm des gerade verwendeten Datenverarbeitungssystems.

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Die Funktionen der einzelnen Teile der Schaltung nach Fig. 1 werden. nachfolgend beschrieben, wobei speziell die Teile beschrieben werden, die in Beziehung zu typischen Operationen der vorliegenden Erfindung stehen.

In Fig. 2 ist nun der Aufbau einer bistabilen Kippstufe 50 gezeigt, die vie r/Trans ist or en 52 bis 55 und 6 Widerstände 56 bis 61 enthält. Es wird festgelegt, daß bei leitender linker Seite der bistabilen Schaltung 50 diese Schaltung gesetzt (L-Zustand) ist, was einer binären Eins entspricht. 1st dagegen die rechte Seir.a der bistabilen Kippschaltung 50 leitend, so entspricht dies dem binären r-Tull-Zustand. Die bistabile Kippschaltung 50 wird in Abhängigkeit "/on einer Vielzahl von Eingangssignalen geschaltet^ wobei 'drei vevscinsdene Typen von Eingangssignaien zum Setzen und Zurücksetze! "isr bistabilen Kippschaltung zu unterscheiden sind.

Die Steuerelemente der bistabil·3α S3 und 54_e die je einer Seite dieser

g" öO sind die Transistoren Ikippschaltung zugeordnet

Wenn die bistabile Kippschaltung H; _ :cgo -cl^C^Z is-l bzv/, g-^x-^t, dann ist der Transistor 52 leitend^ d,h, .;.-r U~j'F-S+ll^vais ist ae.cu-i.l-/ und der Ti'ansistor 55 ist nicht leitend; üa.i· '■.i^T-Jjiii-ji,.^ im positiv. Ein. positiver Ausgang definiert den iogiseh-jü. Zustand dieser Sch^Iiuiig., LJm die

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bistabile Kippschaltung nach Fig. 2 umzuschalten, wird ein negativer Eingangsimpuls auf die Basis des Transistors 53 oder auf den Emitter des Transistors 54 gegeben. Die Schaltung nach Fig. 2 ermöglicht ein Abschalten des Transistors 53 über die Dioden 65 bzw. 64 durch ein negatives Potential ec. Ist der Transistor 53 gesperrt, dann tritt am Widerstand 58 kein Spannungsabfall auf, so daß auch der Transistor gesperrt ist. Dadurch wird verursacht, daß der RST-Ausgang positiv ist. Wenn der Transistor 53 gesperrt ist, liegt ein volles positives Potential am Kollektor und ebenfalls an der Basis des Transistors 54. Dadurch wird verursacht, daß der Transistor 54 leitend wird, wodurch über den Wider-stand 61 auf die Basis des Transistors 55 ein positives Potential gegeben wird. Dadurch wird der Transistor 55 leitend, und es wird verursacht, daß der SET-Ausgang negativ wird. Die ähnlichen Vorgänge laufen ab, wenn ein negatives Potential über die Diode 72 oder die Diode 79 auf ck-=-; lmitter des Transistors 54 gegeben wird.

Da die bistabile Kippse_;.:£.:cung nach Fig. 2 in dem Ein-Zusiand ist, wenn eine DC-Bedingung l-:-u '. -ü Widerständen 73 und 74 geführt wird und dann ein AC-Datensignal ~λ. ".;-.i:. i>orid-c;'isator 71, wodurch eir>he natives Potential über die DI.;, .-"U--. -:.-i- tl^a Emitter des Transistors ;<4 gelangt. Dies geschieht deshi-Ib,, ,veil die Arkade -^r Diode 72 direkt mn eiern Widerstand 61 und mit dem Enütt^- -las Transistors 54 verbünde;, ist.

Wenn das negative P :>u-.,vAal über die Dicdv ~2 _zum Emitter des Trasi^istors 54 gelangt, wU'u α or Emitter relativ negativ zur Bariis des Ti\.:i-

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sistors 54, wodurch er leitend wird, und über den Widerstand 59 eine negative Spannung abfällt, die auf die Basis des Transistors 53 gegeben wird, wodurch dieser gesperrt wird. Zur selben Zeit wird durch den Strom des leitenden Transistors 54 am Widerstand 61 ein Potential erzeugt, das den Transistor 55 einschaltet. Derselbe Effekt tritt beim Ausschalten des Transistors 53 ein, nämlich es wird über den Widerstand 58 ein Potential erzeugt, das den Transistor 52 sperrt.

Diese stabile Bedingung des Umschaltens vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand wird dadurch erreicht, daß ein negatives Potential zu der Diode 72 geführt wird. Ein ähnliches Resultat würde erreicht, wenn negative Potentiale zu den Elementen 78 bis 80 geführt würden.

Die steuerbaren Eingänge der bistabilen Kippschaltung nach Fig. 2, z.B. die Dioden 72 und 79 sind zeitabhängig. Wenn ein negatives Potential zu den Widerständen 73 und 74 geführt wird, so daß eine Bedingung "Zurückstellung der Schaltung" vorliegt, fällt das Potential an den Klemmen TTR Rl und TGR R2 ab, so daß die Verbindung der Widerstände 73 und 74 mit dem Kondensator 71 sich zwischen dem positiven und dem negativen Potential einstellt und die Klemme TGR ACRST ist meist dabei positiv. Wenn dann ein negatives AC-Signal auf die Klemme des Kondensators 71 geführt wird, wird das Potential an der Kathode der Diode 72 auf einen bestimmten niedrigen Wert herabgesetzt, um den Transistor 54 in Durchlaßrichtung vorzuspannen, wie es vorher beschrieben worden ist.

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Es wird an dieser Stelle bemerkt, daß es .ohne weiteres möglich ist, Register aus den binären Kippschaltungen nach Fig. 2 aufzubauen und dabei verschiedene Konfigurationen zu verwirklichen, ohne daß die vorliegende"Erfindung verlassen wird. Weiterhin wird bemerkt, daß die Anzahl der Eingänge, die verwendet werden, nur durch die Leistung und die Frequenz bestimmt wird. Z.B. hat das B-Register eine große Anzahl bipolarer Eingänge, das Α-Register hat nur einen bipolaren Eingang; das A, B und das C-Register haben AC-Eingänge; andererseits hat das AX-Register nur einen einzelnen bipolaren Eingang mit einem DC-Rückstelleingang. Die Konfiguration der binären Triggerstufe von Fig. 2, wie sie für die verschiedenen Register, die in Fig. 1 zu sehen sind, verwendet wird, soll nachfolgend in Verbindung mit den Registern im einzelnen beschrieben werden.

Der Aufbau der in dem Α-Register verwendeten bistabilen Kippschaltung ist in vereinfachter Form in Fig. 3 dargestellt. Hierbei sind nur diese Eingänge gezeigt, die tatsächlich erforderlich sind. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 bezieht sich z.B. nur auf das Bit 5 des A-Registers. Jede Stufe des Α-Registers benutzt den binären Triggereingang 66 bis 68, 71 bis 73 als einen Hochgeschwindigkeitseingang mit den Widerständen 68, 73, die mit den Ausgängen 62 und 63 der entgegengesetzten Seite der Grundschaltung 50 in Verbindung stehen und durch Erzeugen eines Signals auf der Leitung JNVRT A zu den Kondensatoren 66 und 71 führen.

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Die bistabile Kippschaltung nach Fig. 3 für das Α-Register verwendet bipolare Eingänge 75 bis 77 und 78 bis 80, so daß jedes Setzen eines Bits des Α-Registers in Antwort auf ein korrespondierendes Bit - des AX-R.egisters und in Antwort auf ein Datensignal auf der Leitung 50 erfolgt. Mit anderen Worten, wenn eine negative Verschiebung auf der Leitung 50 vorliegt, wird verursacht, daß Daten, die am Widerstandseingang stehen, in die Stufen des Α-Registers eingetragen werden. Die Widerstände 70 und 80 sind mit den korrespondieren Ausgängen von Bit des AX-Registers verbunden. Wenn ein Signal auf der Leitung 50 zu den Kondensatoren 76 und 78 geleitet wird, wird verursacht, daß einer der Transistoren 52 oder 55 eingeschaltet werden, weil die Transistoren 53 und 54 vom Α-Register eine entsprechende Antwort im AX-Register verursachen. Andererseits ist ein zweiter bipolarer Eingang nur auf der Setzseite der bistabilen Kippschaltung in Fig. 3 zu sehen. Hier ist eine Bedingungsleitung zu dem Widerstand 77 geführt und eine Dateneingangsleitung zu dem Kondensator 76. Wenn immer ein Signal auf Leitung 70 vorliegt, dann wird ein Signal auf der Leitung 80 zu dem Kondensator 76 geführt; wodurch verursacht wird, daß das Bit 5 vom Α-Register gesetzt wird. Die Kondensatoren 66 und 71 sind miteinander verbunden, so daß ein Signal auf der Leitung 281 zu beiden Seiten des Grundtriggers 50 gelangt. Die Widerstände 68 und 73 sind mit den entgegengesetzten Ausgängen 63 und 62 verbunden, so daß dadurch verursacht wird, daß ein Grundtrigger 50 als binärer Trigger oder als

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Flipflop arbeitet. Dadurch wird jede Stufe zum Wechseln des Zustand s veranlaßt und der Inhalt vom Α-Register wird invertiert durch die Erregung der Steuerleitung. Das Α-Register kann gelöscht werden durch die Anwendung eines Signals auf der Leitung 282, die mit der Diode 65 in Verbindung steht, die alle Stufen über die Löschseite steuert.

Die Darstellung des Registers A in Fig. 4 ist eine Vereinfachung und zeigt mehrere Stufen in Form von bistabilen Kippschaltungen, wie sie in Fig. 3 beschrieben wurden. Die Beziehung zwischen den Fig. 4 und ist dargestellt durch den Einschalteingang oder die Schaltung 100 und den Ausschalteingang oder den Schaltkreis 101. Die Elemente 76 und enthalten einen Eins ehalt -Und-Schaltkreis 102 und die Elemente 78 und 80 enthalten einen Ausschalt-Eingangs-Und-Schaltkreis 104. Durch die Signale zu den Elementen 66, 68, 76 und 77 wird eine Operation über den Oder-Schaltkreis 100 verursacht, weshalb Signale zu den Elementen 65, 71, 73, 78 und 80 geführt werden, die auf den Löscheingangs-Oder Schaltkreis 101 geführt werden. In Fig. 4 sind die Bits 0 und 31 vom Α-Register zu sehen. Die restlichen Bits sind identisch. Die bistabile Kippschaltung, die in Fig. 3 gezeigt ist, ermöglicht den Aufbau eines Α-Registers wie es in Fig. 4 zu sehen ist, welches gelöscht sein kann, invertiert sein kann, in Abhängigkeit der zugeordneten Bits von der Sammelschaltung gesetzt oder selektiv gesetzt oder gelöscht werden kann, in Abhängikeit vom Austausch der Daten zwischen dem A- und dem AX-Register.

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Das in Fig. 5 gezeigte AX-Register ist wesentlich einfacher aufgebaut als das Α-Register. Es besitzt nur einen DC-Löscheinganj, zwei Ausgänge und eine AC bedingte bipolare Beziehung mit dem Α-Register, (drei Elemente 75 bis 77 und 78 bis 80). Diese Konfiguration arbeitet wie die entsprechenden Teile des Α-Registers nach den Fig. 3 ,und 4. Die Darstellung des AX-Registers ist zwischen den Bits 1 und 30 abgebrochen, so daß das AX-Register in Fig. 6 ähnlich dargestellt ist wie das A-Register in der Fig. 4. Die Elemente 76 und 77 enthalten einen Einschalt Eingangs-Und-Schaltkreis 102 und die Elemente 80 und 78 enthalten den Aus s ehalt -Eingangs -Und-Schaltkreis 104.

Eine bistabile Kippschaltung, die sich nur auf das Bit 5 vom B-Register bezieht, ist in Fig. 7 dargestellt. Diese enthält einen Grundtrigger 50 mii/Wei Eingängen (Einschalten und Ausschalten), mit einem binären Triggereingang und mit fünf bipolaren Eingängen an jeder der beiden Seiten. Der Grundtrigger 50 ist derselbe wie er in den Fig. 2, 3 und 5 zu sehen ist, mit dem Unterschied, daß die Verwendung der Eingänge verschieden von denen ist, die in Verbindung zu dem A- und AX-Register in Fig. 3 und 5 stehen. Im B-Register bilden die beiden Widerstände 68 und 69 sowie 73 und 74 in Verbindung mit den entsprechenden Kondensatoren 66 und 71 einen Dreiwegeingangs-Schaltkreis, so daß ein Und-Schaltrkreis für die Triggerung geschafft wird, über die Widerstünde 68 und 73 zurück zu den Ausgängen 63 und 62. Obwohl der Kondensator 66 in Fig. 3 mit einer Steuerleitung des Α-Registers verbunden ist, die verursacht, daß der Zustand jeder bistabilen Kippschaltung umgekehrt wird, vorwen-

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det das B-Register von Fig. 7 eine DC-Bedingung, die zu den Wider- ■ ständen 69 und 74 geleitet wird, damit beim Auftreten von Daten am Ausgang des Bit 5 der Sammelschaltung diese Daten verursachen, daß entweder der Kondensator 66 oder der Kondensator 71 den zugehörigen Transistor umschaltet und den Grundschaltkreis 50 in seiner Schaltstellung umstellt, in Abhängigkeit davon, ob diese bistabile Kippschaltung vorher in den Ein- oder in den Aus-Zustand geschaltet war. Die bipolaren Eingänge enthalten Elemente 75 bis 77 und 78 bis 80 (Fig. 7), die mit verschiedenen. Ausgängen vom B-Register oder vom BX-Register verbunden sind, in Übereinstimmung mit der Anzahl von Verschiebungen, die durch die betreffende Steuerleitung hervorgerufen wurden. Die B- und die BX-Register sind so miteinander verbunden, daß es möglich ist, entweder eine Links- oder eine Rechts-Verschiebung durchzuführen, um entweder 1 oder 4 Bits, oder daß eine Verschiebung des Inhalts vom B-Register zu dem BX-Register oder umgekehrt möglich ist. Dies wird gesteuert durch die Anwendung von zugehörigen Bits der B- und BX-Register zu den Widerständen 77 und 80 und durch Übertragen des Inhalts auf die entsprechenden Stufen vom B-Register und BX-Register in das B-Register durch entsprechende Verschiebesignale, die nachfolgend angegeben sind : SHFTB RECK 32, SHFT Ll, SIIFT L4, SIIFT Rl und SHFT R4. Die Dioden 64, 67 und 75 büden einen Einschalteingang oder Oder-Schaltkreis 100 und die Dioden 65, 72 und 79 bilden einen Ums'* mlteingang bzw. einen Oder-Schaltkreis 101, der in Fig. 8

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gezeigt ist. Jede Kombination von einem Kondensator 76 und einem Widerstand 77 bildet einen Und-Eingangs-Schaltkreis 102, und jede Kombination eines Kondensators 78 mit einem Widerstand 80 bildet einen Eingangs-Und-Schaltkreis 104. In der gleichen Weise bildet der Kondensator 66 mit dem Widerstand 69 einen AC-Trigger-Einschalt-Eingangs-Und-Kreis 106 und der Kondensator 71 mit dem Widerstand 74 bildet den entsprechenden AC-Trigger-Umschalteingangs-Und-Schaltkreis 108. Das in Fig. 8 dargestellte B-Register ist gebrochen dargestellt und es sind nur die Bits 1 und 30 zu sehen. Dieses B-Register enthält eine Vielzahl von Stufen, die sich entweder im Ein-Zustand oder im Aus-Zustand befinden können, die in einen anderen entgegengesetzten Zustand umgeschaltet werden, in Abhängigkeit von einem Eingangs-Signal von der Sammelleitung, oder die eingeschaltet werden können in einer bipolaren Art und Weise in Abhängigkeit von den entsprechenden Bits des B-Registers oder des BX-Registers in Abhängigkeit von einem der fünf verschiedenen Verschiebungs-Steuersignale.

Das BX-Register, das in Fig. 9 zu sehen ist, ist identisch mit dem B-Register mit dem Unterschied, daß es keinen binären Triggereingang besitzt. In anderen Worten, das BX-Register ist nicht von der Sammelschaltung abhängig, aber es ist abhängig von den entsprechenden Ausgängen vom B- und BX-Register in einer exakten komplementären Form zu der Verbindung der Eingänge zu den verschiedenen Stufen vom B-Register.

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In Fig. 10 ist ein C-Register dargestellt, da zwei Methoden von DC-Einschalten und DC-Ausschalten und eine Variation des AC-Umschalteingangs und Ausgangs Steuerungen enthält. Die üblichen DC-Einschalt- und Umschaltsignale werden über die Leitungen DCSITB und CRIGS und DCRSTW und CRIGS, die mit den Dioden 64 und 65 in Verbindung stehen, eingespeist. Eine zusätzliche Ein- und Ausschaltung ist durch die Dioden 64a und 65a, welche in Verbindung mit den Und-Schaltungen 64b und 65b arbeiten, möglich. Diese Und-Schaltungen sind von den entsprechenden Bits vom B-Register und von einem Signal auf der SETBINCOP-Leitung abhängig. Der RC-Triggereingang zu den verschiedenen Stufen des C-Registers ist ebenfalls verschieden durch die Tatsache, daß die Widerstände 68 und 73 auf die zugehörigen Ausgänge 63 bzw. 62 des Bits vom Register B mit der gleichen Nummer und nicht auf dieselbe Bitposition des Registers C belegt sind. Das geschieht, weil unter bestimmten Arbeitsbedingungen der inhalt vom Register B nach C gesetzt wird und dann das Register A auf B und C angewendet wird. Register C konnte seine Ausgänge noch nicht genügend stabilisieren, um eine genaue binäre Triggerung zu garantieren, so daß C dieselbe Bedingung benutzt, wie sie in B aufgestellt wurde, um eine binäre Triggerung zu veranlassen. Das Register C ist in Abb. 11 dargestellt und zwischen den Abb. .10 und 11 des Regisers C besteht dieselbe Beziehung wie zwischen den Abb. 7 und 8 des Registers B.

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Der Längs/Quer Verteiler 24 in Abb. 1 ist im einzelnen in Abb. 12 dargestellt. In diesem Verteiler werden zwei Gruppen von Bits aus dem Speicherregister 22 unabhängig voneinander übertragen. Die Bits 0 bis 15 können längs übertragen werden und die Bits 16 bis 31 brauchen nicht übertragen zu werden. Umgekehrt können die Bits 16 bis längs übertragen werden und die Bits 0 bis 15 überhaupt nicht. Andererseits können beide Bitgruppen längs oder quer oder auch eine von beiden Gruppen alleine quer übertragen werden. Die Logik des Längs/ Quer-Verteilers/srird umgekehrt in dem Sinne, daß das Komplement eines gegebenen Bits im SDR überwacht wird und, falls ein solches vorhanden ist, die echte Darstellung des Bits in Abb. 12 nicht erzeugt wird. Der Grund hierfür liegt in der Fähigkeit des Längs/Quer-Verteilers zur Verwendung im Datenfluß der Abb. 1 lauter Einsen zu erzeugen, und zwar jedesmal, wenn die Leitungen nicht erregt sind, die zum Übertragen von Daten aus dem Speicherregister über den Längs/Quer-Verteiler verwendet werden. Mit anderen Worten, der Längs/Quer-Verteiler erzeugt automatisch lauter Nullen am Eingang zur Datensammelleitung zwecks Übertragung auf eines der Register A, B oder C, wenn er nicht zu seinem Hauptzweck benutzt wird. Diese Funktion wird genauer mit Rücksicht auf die Beschreibung einiger beispielhafter Operationen im folgenden beschrieben.

Im Betrieb wird der in Abb. 12 dargestellte Längs/Quer-Verteiler nur auf Daten aus dem Speicherregister überwacht, wenn em&ntspechendes

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Übertragungssignal auftritt. Auf einer der folgenden vier Leitungen muß also ein Signal liegen, bevor die Datenbedeutung am Ausgang des Längs/ Quer-VerteilersBeziehung gesetzt wird zum Dateninhalt des Speicherregisters: GT SDR 0-15 STRT; GT SDR 16-31 CROSS; GT SDR 16 - 3Γ STRT; und GT SDR 0-15 CROSS. Wie man sieht, spricht also eine Mehrzahl von Und-Schaltungen 110 auf das Signal auf der Leitung GTSTRO bis 15 STRT an und überträgt die zugehörigen Einsen der Komplemente der Bits 0 bis 15 aus dem Speicherregister längs über den Verteiler und stellt diese sowohl auf den entsprechenden Leitungen am Ausgang des Längs/Quer-Verteileis/iar. Statt desses können in ähnlihher Weise die Ausgänge 0 bis 15 durch Komplementwerte der Bits 16 bis 31 des Speicherregisters erregt werden, wenn ein Signal auf der Leitung GTSTR 16 bis 31 CROSS durch den Betrieb mehrerer Und-Kreise 112 erzeugt wird. Der Längs/Quer-Verteiler kann in den Bits 16 bis 31 erregt werden als Anfrage auf die Komplemente der Bits 16 bis 31 im Speicherregister, sobald ein Signal auf der Leitung GTSTR 16-31STRT am Eingang mehrerer Und-Kreise 114 liegt. In ähnlicher Weise übertragen die Und-Kreise 116 die Komplemente der Bits 0 bis 15 des Speicherregisters über den Längs/Quer-Verteiler auf die Positionen der Bits 16 bis 31 als Ansprache auf ein Signal auf der Leitung GTSTRO bis 15 GROSS. Nimmt man z.B. die Und-Kreise 110 so setzt ein Signal auf der Leitung GTSTRO- 15 STRT jeden der Und-Kreise 110 in Betrieb, sobald die Daten im Speicherregister überwahht oder durch den Lr.jjs/Quer-Verteiler zur weiteren Verwendung in den übrigen

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Schaltkreisen übertragen werden sollen. Wenn also auf einer der Bit-, leitungen ein Signal wie z.B. STRNOTO liegt, treten die Und-Kreise 110 in Betrieb und setzen den zugehörigen Oder-Kreis ebenfalls in Betrieb. Dadurch erzeugt nun wiederum der Inverter 113 kein Signal, so daß das Fehlen des Bits am Ausgang des Längs/Quer-Verteilers festgestellt wird. Auf der anderen Seite tritt kein Ausgang am Und-Kreis 110 auf infolgedessen auch am Oder-Kreis 111, so daß der Inverter 113 ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Bit 0 im Speicherregister eine Eins ist (mit anderen Worten, das Speicherregister ist 0 und auf der Leitung STR NOTO liegt kein Signal). In ähnlicher Weise erzeugen alle Inverter 113 und 117 Signale, wenn keine Übertragungsimpulse an den Eingängen der Und-Kreise 110, 112, 114 und 116 liegen. D. h., daß der Längs/Quer-Verteiler im Ruhezustand lauter Einsen in den Bits Q bis 31 erzeugt. Diese Einsen können als Daten in die Register gebracht werden, um mit vorher in die Register gesetzten Daten die Ausschließlich Oder-Bedingung zu erzeugen und so das Komplement der vorher gesetzten Daten zu bilden, also die Halbwortoperanden zu erweitern. Die Benutzung dieser Einrichtung ist im folgenden im Hinblick auf die Operation des Datenflusses gem. der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Daten-Sammelleitung 26 ist im einzelnen in Abb. 13 dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine einfache Übertragungs-Schaltung, die

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lediglich die Auswahl von Daten aus einer Mehrzahl von Quellen gestattet und diese Daten auf mehrere Bestimmungsorte übertragen läßt. Am Ausgang der Datensammelleitung werden Signale erzeugt, die eines der 32 Datenbits als Antwort auf eine Mehrzahl von Oder-Kreisen 120 darstellen. Jeder dieser Oder-Kreise 120 wird von mehreren zugehörigen Und-Kreisen 122 gespeist, von denen jeder wieder zu einer anderen der drei Quellen gehört. Es ergibt sich also ein Satz von 32 Und-Schaltungen, die zu jeder der folgenden . Leitungen gehören: GT S/C 0 - 15 TO FUNNEL, GT A REG TO FUNNEL, GT CLA TO FUNNAL und GTS/C 16 - 31 TO FUNNEL. Die Torschaltung des Längs/Quer-Verteilers ist aufgeteilt zwischen den Bits 0 bis 15 und 16 bis 31, um wahlweise nur auf die Daten anzusprechen, die nach Durchlauf des Längs/Quer-Verteilers für eine der beiden Gruppen gültig sind.

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Claims

Böblingen, den 12. September 1967 ru-hä - 23 - PATENTANSPRÜCHE

1. Mehrzweckregister zur Ausführung sowohl logischer als auch arithmetischer Grundoperationen, wie ODER₄ ausschließliches ODER bzw. Addition oder Subtraktion mit bistabilen Registerstufen, insbesondere Transistor-Kippschaltungen, deren Ein- bzw. Auszustand abhängig von der durchzuführenden logischen oder arithmetischen Operation über Steuer- bzw. Datenleitungen und logische Eingangsschaltungen wie UND- und ODER-Schaltungen, die mit mindestens einem. Einschalt- und einem Aus schalt-Eingang einer Register stufe verbunden sind, gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl den Einschalt-Eingängen, ala auch den Ausschalt-Eingängen mindestens eine RC-Kombination mit nachgeschalteter Halbleiterdiode zugeordnet ist, die als logische UND-Schaltung wirken, und mit deren Kondensatoreingang die Datenleitung und mit deren Widerstandseingagen die Steuerleitungen verbunden sind, die das Register auf die gewünschte durchzuführende Operation umschalten.

2. Mehrzweckregister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Eingänge von sich jeweils entsprechenden UND-Schaltungen auf der Einschaltseite und auf der Ausschaltseite einer Registerstufe in Form einer bistabilen Kippschaltung miteinander verbunden sind, so daß die auf die Eingänge dieser UND-Schaltungen wirken- · den Signale bekannterweise die bistabile Kippschaltung immer in

1Q9808/1E92 einen anderen stabilen Zustand schalten. Jpß ORiG¹NAL

3. Mehrzweckregister nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator der den Einschalteingängen und den Ausschalteingängen zugeordneten UND-Schaltungen mit der Steuerleitung zur Umschaltung auf die gewünschte durchzuführende Operation verbunden ist und die Widerstände der UND-Schaltung mit den Datenleitungen in Verbindung stehen.

4. Mehrzweckregister nach den Anspüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Widerstandseingänge der sich entsprechenden UND-Schaltungen auf der Eins ehalt-Seite und auf der Ausschalt-Seite einer Registerstufe miteinander verbunden sind, während die Kondensatoreingänge dieser UND-Schaltungen getrennte Eingangssignale zugeführt bekommen.

5. Mehrzweckregister nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Kondensatoreingänge der sich entsprechenden UND-Schaltungen auf der Eins ehalt-Seite und auf der Ausschalt-Seite einer Registerstufe miteinander galvanisch verbunden sind, während die Widerstandseingänge verschiedene Eingangs signale zugeführt bekommen,

6. Mehrzweckregister nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn-

cimet, daß den Eingängen einer bistabilen Kippschaltung eines

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Registers mehrere sich entsprechende UND-Schaltungen auf der Ein- und auf der Ausschalt-Seite zugeordnet sind, deren Kondensator- und/oder Widerstands-Eingänge miteinander verbunden sind.

7. Mehrzweckregister nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus Kondensator, Widerstand und Diode bestehende UND-Schaltung, die der Ausschalt-Eingangs-Seite der bistabilen Kippschaltung zugeordnet ist vom Aus gangs signal der Einschalt-Seite der bistabilen Kippschaltung gesteuert wird, während die entsprechende UND-Schaltung auf der Einschalt-Seite von dem Ausgangssignal der Ausschalt-Seite der bistabilen Kippschaltung gesteuert wird.

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