DE2007496A1 - Shift matrix for parallel shifting of information - Google Patents
Shift matrix for parallel shifting of informationInfo
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Description
IBM Deutschland Internationale liüro-Matchinen GetelUchaft mbH IBM Germany International liüro-Matchinen GetelUchaft mbH '' 2 O O 7 A 92 O O 7 A 9
Böblingen, 13. Februar 1970 ru-hlBoeblingen, February 13, 1970 ru-hl
Amtliches Aktenzeichen: NeuanmeldungOfficial file number: New registration
Aktenzeichen der Anmelderin: Docket GE 969 023; GE 869 064Applicant's file number: Docket GE 969 023; GE 869 064
Die Erfindung betrifft eine Verschiebematrix zur parallelen Verschiebung von auf Eingangsleitungen liegenden Informationen, insbesondere um ein oder mehrere Schritte in einem Takt.The invention relates to a shift matrix for parallel shifting of information on input lines, in particular by one or more steps in one cycle.
Verschiebespeicher oder Verschieberegister spielen in Informationsverarbeitenden Maschinen eine große Rolle, da derartige Schaltungsanordnungen die Informationen in zwei Richtungen, sowohl in Serie als auch parallel verschieben können, Für die serienweise Verschiebung eignen sich am besten die bekannten ein- oder mehrtaktigen Schieberegister, die die zu verschiebenden Informationen speichern und durch Anliegen eines Taktes um jeweils eine oder mehrere Stellen nach links oder nach rechts verschieben. Ein derartiges Schieberegister ist z.B. in der deutschen Auslegeschrift 1.198.599 beschrieben. Diese Schieberegister haben jedoch den Nachteil, daß die Parallelverschiebung einer mehrstelligen Information um mehr als eine Stelle in mehreren Einzelschritten vorgenommen werden muß, so daß die Verschiebezeit sich aus der Anzahl der zu einer Verschiebung erforderlichen Takte ergibt. Außerdem müssen die einzelnen Speicherzellen des Schieberegisters aus bistabilen oder mehrstabilen Kippschaltungen bestehen, in die eine Information eingeschrieben werden kann, und aus denen die gespeicherte Information zu einem bestimmten -Zteitpunkt wiederShift memories or shift registers play a role in information processors Machines play an important role, since such circuit arrangements transmit information in two directions, both in Moving series as well as parallel, the well-known single-bar or multi-bar systems are best suited for series-wise moving Shift registers that store the information to be shifted and, when a clock pulse is applied, by one or move several places to the left or to the right. Such a shift register is, for example, in the German Auslegeschrift 1,198,599. However, these shift registers have the disadvantage that the parallel shift is a multi-digit Information about more than one point must be made in several individual steps, so that the shift time is derived from the Number of cycles required for a shift results. In addition, the individual memory cells of the shift register consist of bistable or multistable flip-flops into which information can be written, and from which the stored information again at a certain time
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ausgelesen werden kann. Das Vorhandensein dieser aktiven Speicherzellen in derartigen Schieberegistern macht diese technisch sehr aufwendig, so daß derartige Lösungen zur Parallelverschiebung von mehrstelligen Informationen um mehrere Stellen in einem Takt völlig ungeeignet sind. Ein weiterer Nachteil dieser Art Schieberegister besteht darin, daß die einzelnen Stufen der Schieberegister bei einer Verschiebung umgeschaltet werden müssen, wodurch insbesondere bei sehr schnellen Schieberegistern die Verschiebezeit um die Schaltzeit der einzelnen Stufen verlängert wird.can be read out. The presence of these active memory cells in such shift registers makes this technically very complex, so that such solutions for the parallel shift of multi-digit information by several digits in one cycle are completely unsuitable. Another disadvantage of this type of shift register consists in the fact that the individual stages of the shift register must be switched over when there is a shift, whereby especially in the case of very fast shift registers, the shift time is extended by the switching time of the individual stages.
Durch die deutsche Patentschrift 900 281 ist es weiterhin bekannt, zur Rechts- und Linksverschiebung von Ziffern Matrizen mit Speicherzellen zu verwenden, die z.B. nach dem Glimmbogen-Prinzip arbeiten. Die Zahl bzw. Ziffer wird bei dieser Anordnung durch Leitungsgruppen an die Zelle gebracht. Wenn nun eine der weiterhin vorhandenen Verteilungsleitungen auf Spannung gebracht wird, so können nur die Glimmbogen in einer Zeile oder Leiste der Matrix zünden, zu welcher die Verteilungsleitung Verbindung hat. Die Spannung des Glimmbogens wird durch Ausgangsdrähte entnommen und die in dieser Speicherzelle gespeicherte Zahl an die gewünschte Stelle gebracht. Diese Anordnung hat jedoch auch den Nachteil, daß zur Verschiebung einer Zahl oder Ziffer ein Zünden der Speicherzelle und damit ein tmschalten erforderlich ist, das den Verschiebezyklus besonders bei sehr schnellen Verschiebeanordnungen wesentlich verlängert.From the German patent specification 900 281 it is also known to use matrices with memory cells for shifting digits to the right and left, which matrices work, for example, according to the glow arc principle. With this arrangement, the number or digit is brought to the cell by groups of lines. If one of the distribution lines that are still present is now energized, only the glow arcs in a row or bar of the matrix to which the distribution line is connected can ignite. The voltage of the glow arc is taken from the output wires and the number stored in this memory cell is brought to the desired position. However, this arrangement also has the disadvantage that, in order to shift a number or digit, it is necessary to ignite the memory cell and thus to switch it on, which significantly extends the shift cycle, particularly in the case of very fast shifting arrangements.
Des weiteren ist durch die deutsche Auslegeschrift 1.179.379 eine Anordnung von magnetischen Schieberegistern bekanntgeworden, die eine Verschiebung einer Zahl dadurch erreicht, daß die Schieberegister derart zu einem Netzwerk vereinigt sind, daß sie sich mit verschiedenen Koordinateneinrichtungen in den einzelnen Registerstufen kreuzen, und daß steuerbare Schaltglieder solcher Art vorgesehen sind, daß eine Information aus einer Registerstufe in einer wählbaren Koordinateneinrichtung zur nachfolgenden Registerstufe weitergegeben wird. Das Netzwerk ist dabei als Matrix mit zwei oder mehr Koordinaten ausgebildet. In einer speziellen Ausführungsform sind nach dieser Auslegeschrift dieFurthermore, an arrangement of magnetic shift registers has become known through the German Auslegeschrift 1.179.379, which achieves a shift of a number in that the shift registers are combined into a network in such a way that they intersect with different coordinate devices in the individual register levels, and that controllable Switching elements are provided in such a way that information from a register stage is passed on in a selectable coordinate device to the subsequent register stage. The network is designed as a matrix with two or more coordinates. In a special embodiment, according to this disclosure, the
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Schieberegister der Zeilen und/oder Spalten je für sich zugeschlossenen Ringen zusammengeschaltet. Jedoch hat auch diese Schaltungsanordnung den Nachteil, daß aktive Speicherstufen verwendet werden müssen, die zum Verschieben einer anliegenden Zahl oder Ziffer umgeschaltet werden, so daß die Schaltzeit der einzelnen Stufen in die Zeit für den Verschiebezyklus eingeht.Shift register of the rows and / or columns each closed for itself Rings interconnected. However, this circuit arrangement also has the disadvantage that it uses active memory stages must be switched to move an adjacent number or digit, so that the switching time of the individual Steps into the time for the shift cycle.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die eine Verschiebung von Zahlen oder Ziffern parallel um eine oder mehrere Stellen nach rechts und nach links ermöglicht, ohne daß die einzelnen Schaltglieder der Verschiebematrix umgeschaltet werden müssen, so daß die Zeit für eine Verschiebung im wesentlichen nur noch durch die Laufzeit der Elemente der Verschiebeanordnung bestimmt wird.The invention is therefore based on the object of a circuit arrangement to create a shift of numbers or digits parallel to one or more digits to the right and to the left, without the need to switch the individual switching elements of the shift matrix, so that the time for a shift is essentially only determined by the running time of the elements of the shifting arrangement.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Verschiebematrix aus N Basiseinheiten besteht, die als Festwertspeicher ausgebildet sind, an die außer den Daten- und Verschieberichtungs-Steuerleitungen noch eine Basiseinheiten-Auswahlleitung und mehrere Steuerleitungen zur Angabe des Verschiebewertes geführt sind.The solution to the problem according to the invention is that the shift matrix consists of N basic units, which are used as read-only memories are designed to the except for the data and displacement control lines Another base unit selection line and several control lines for specifying the shift value are led.
Der Vorteil der vorliegenden Verschiebeanordnung besteht vor allem darin, daß sie aus einer Vielzahl gleichartig aufgebauter Festwertspeicher besteht, die sich besonders zur Herstellung in monolithischer Technik eignen und ohne weiteres eine Lesezeit im Nanosekundengebiet ermöglichen. Ein Umschalten der einzelnen Elemente eines Festwertspeichers entfällt, da die einmal eingespeicherten Verbindungswege bzw. Informationen ohne Umschalten lediglich abgefragt werden können, so daß nur die Signallaufzeit vom Eingang der Verschiebeanordnung zum Aujsgang für die Verschiebezeit einer Zahl eine Rolle spielt. Durch das in der erfindungsgemäßen Lösung angegebene Verbindungsprinzip der einzelnen Festwertspeicher und der inneren Organisation dieser einzelnen Festwertspeicher ist es außerdem möglich, daß die vorhandenen Zellen in einem Festwerfespeicher alle zur Verschiebung ausgenutzt wer-The advantage of the present sliding arrangement exists mainly in the fact that it consists of a large number of similarly structured read-only memories, which are particularly suitable for production in monolithic technology and easily enable a reading time in the nanosecond range. A toggle of each There are no elements of a read-only memory, since the connection paths or information that have been stored once do not have to be switched can only be queried, so that only the signal propagation time from the input of the shifting arrangement to the output for the shifting time a number plays a role. By the connection principle of the individual read-only memories specified in the solution according to the invention and the internal organization of these individual read-only memories, it is also possible that the existing cells in a fixed memory are all used for shifting
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den können, so daß keine Speicherstellen in einer Matrix unausgenutzt bleiben.so that no memory locations in a matrix are unused stay.
Die Erfindung wird nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The invention will now be illustrated with reference to in the drawings Embodiments described in more detail.
In den Zeichnungen bedeuten:In the drawings:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Basiseinheit für eine Verschiebeschaltung ,1 shows a basic circuit diagram of a base unit for a shift circuit ,
Fig. 2 eine Verschiebeanordnung zur parallelen Rechts- und Linksk verschiebung von 16 Datenbits undFig. 2 shows a displacement arrangement for the parallel right and left sk shift of 16 data bits and
Fig. 3 ein Funktionsdiagramm mit 16 Basiseinheiten.3 shows a functional diagram with 16 basic units.
Das in Fig. 1 gezeigte Prinzipschaltbild zeigt vor allem die erforderlichen Eingangs-, Ausgangs- und Steuerleitungen für eine Basiseinheit der Verschiebeanordnung nach Fig. 2. Im Ausführungsbeispiel besitzt jede Basiseinheit 4 Eingangsleitungen, an denen die Eingangssignale D bis D, liegen; weiterhin 3 Leitungen, anThe basic circuit diagram shown in Fig. 1 shows above all the necessary Input, output and control lines for a base unit of the displacement arrangement according to FIG. 2. In the exemplary embodiment, each base unit has 4 input lines on which the input signals D to D are; still 3 lines on
a ua u
denen die Kontrollbits C, bis C. anliegen, eine Leitung, auf die das Signal der Verschieberichtung (links oder rechts) gegeben wird und eine Leitung, auf die ein Selektionssignal S gegeben wird, das innerhalb einer Verschiebeeinrichtung, die aus mehreren ' Basiseinheiten besteht, beim Auftreten diese bestimmte Basiseinheit auswählt und weiterhin 4 Ausgangsleitungen, auf denen die Ausgangsdaten O bis O^ abgenommen und weitergeleitet werden können.to which the control bits C to C. are present, a line to which the signal of the shift direction (left or right) is given and a line to which a selection signal S is given is that within a shifting device, which consists of several 'base units, when this particular base unit occurs selects and also 4 output lines on which the output data O to O ^ are picked up and forwarded can.
en
Die Verbindung7 innerhalb der Basiseinheit nach Fig. 1 sind so ausgeführt, daß bis zu vier Eingangsdatenbits bis zu drei Stellen
nach links oder nach rechts direkt verschoben werden können. Wenn das Kontrollsignal, das aus den drei Bits C3, C2 und C.
besteht in der binären Schreibweise = 4(LOO), dann werden die
Ausgangsbits den Wert Null (OOOO) annehmen. Bei einem Kontroll-en
The connection 7 within the base unit according to FIG. 1 are designed so that up to four input data bits can be shifted directly to the left or to the right by up to three places. If the control signal, which consists of the three bits C 3 , C 2 and C. in binary notation = 4 (LOO), then the output bits will assume the value zero (OOOO). At a control
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^ e mm ^ e mm
signal Cl bis C3f das größer 4 ist/ folgen die Ausgangsdatensignale einem besonderen Algorithmus, der das Zusammenschalten mehrerer solcher Basiseinheiten zu einer großen Verschiebeanordnung , mit der parallel mehrere anliegende Datenbits um eine oder mehrere Stellen gleichzeitig verschoben werden können, ermöglicht. Die Zusammenhänge zwischen den Eingangsdaten D bis D,, den Kontrollsignalen C. bis Cg, dem Verschiebesignal S und den Ausgangsdaten O bis O, sind in den nachfolgenden Tabellen 1 und 2 dargestellt. Die Tabelle 1 zeigt dabei die Zusammenhänge bei der Linksverschiebung und die Tabelle 2 die Zusammenhänge bei der Rechtsverschiebung.signal C1 to C3 f that is greater than 4 / the output data signals follow a special algorithm that enables the interconnection of several such base units to form a large shifting arrangement with which several data bits can be shifted in parallel by one or more places at the same time. The relationships between the input data D to D ,, the control signals C. to Cg, the shift signal S and the output data O to O are shown in Tables 1 and 2 below. Table 1 shows the relationships with the left shift and Table 2 shows the relationships with the right shift.
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Links-Verschiebung (SD « O)Left shift (SD «O)
aa
χ β ο oder 1χ β ο or 1
Rechts-Verschiebung (SD = 1)Right shift (SD = 1)
χ · 0 oder 1 χ 0 or 1
Docket GE 969 023; GE 869 064 Docket GE 969 023; GE 869 064
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An dieser Stelle soll bemerkt werden, daß alle Verbindungen innerhalb der Basiseinheit fest verdrahtet sind und daß eine solche Basiseinheit als Festwertspeicher ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist dabei die Ausführung eines Festwertspeichers in monolithischer Technik entweder mit bipolaren oder mit Feldeffekttransistoren. Es ist jedoch auch möglich, daß andere technische Ausführungen, wie z.B. Kondensator-Festwertspeicher, verwendet werden können. Diese Verschiebeanordnung aus einer Anzahl gleichartig aufgebauter Festwertspeicher, die im nachfolgenden anhand des hexadezimalen Zahlensystems erklärt wird, ist jedoch auch für jedes andere Zahlensystem mit allgemeinen Ziffern ausführbar. Die dargestellten Beispiele zeigen nur wenige technische und logische Möglichkeiten des inneren Aufbaus einer Basiseinheit. Das jedoch, was allen Basiseinheiten einer Art mit verschiedenem inneren Aufbau gemeinsam ist und damit die Basiszelle charakterisiert, besteht in den Funktionen der Zuführungsdrähte und AbleitungsdrShte, sowie der Steuerdrähte, die an die Basiseinheit herangeführt werden, bzw. von ihr weggeführt werden.At this point it should be noted that all connections are within the base unit are hard-wired and that such a base unit is designed as a read-only memory. Particularly It is advantageous to design a read-only memory using monolithic technology, either with bipolar or with field effect transistors. However, it is also possible to use other technical designs, such as capacitor read-only memories can be. This shifting arrangement consists of a number of identically structured read-only memories, which are described below with reference to The hexadecimal number system is explained, but can also be used for any other number system with general digits. The examples shown show only a few technical and logical options for the internal structure of a basic unit. However, what is common to all basic units of a species with different internal structures and thus characterizes the basic cell, consists in the functions of the lead wires and discharge wires, as well as the control wires, which are brought up to the base unit or are led away from it.
Die Kapazität eines Festwertspeichers mit dem eine komplette Basiseinheit realisiert werden kann, muß für dieses Beispiel eine Speicherkapazität von 4.2= 2 Bits haben.The capacity of a read-only memory with which a complete base unit can be implemented must be used for this example have a storage capacity of 4.2 = 2 bits.
Der vollständige logische Aufbau einer Basiseinheit ist in der nachfolgenden Tabelle 3 angegeben, wobei die Bitkombinationen in der hexadezimalen Schreibweise dargestellt sind.The complete logical structure of a basic unit is given in Table 3 below, with the bit combinations are shown in hexadecimal notation.
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2Ü074962Ü07496
αα
55
66th
UU
f\f \
<-><->
OO
OO
r\r \
11
OO
OO
11
BB.
HH
OO
OO
OO
OO
OO
OO
OO
OO
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In der Tabelle 3 stellen die Zahlen in den einzelnen Quadraten die Bitkombinationen der Ausgangssignale dar. Zur Erklärung sei folgendes Beispiel herausgegriffen:In Table 3, the numbers in the individual squares represent the bit combinations of the output signals. Let us explain the following example selected:
Den Eingangsdaten: A ^ 1010 und den Kontrollsignalen: 7 £ Olli entspricht die Ausgangsbitkombination: 5 £ 0101The input data: A ^ 1010 and the control signals: 7 £ Olli corresponds to the output bit combination: 5 £ 0101
Im nachfolgenden soll anhand der Fig. 2 und verschiedener Funktionstabellen die Zusammenschaltung von mehreren Basiseinheiten nach Fig. 1 zu einer Verschiebeeinheit beschrieben werden.In the following, with reference to FIG. 2 and various function tables the interconnection of several base units according to FIG. 1 to form a displacement unit will be described.
Die Anzahl der Basiseinheiten N, die für eine Verschiebeeinheit mit η Eingangssignale notwendig ist, kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:The number of base units N required for a displacement unit with η input signals is necessary can be expressed by the following equation:
N S (N/4)2 NS ( N / 4 ) 2
Somit besteht eine Verschiebeeinheit für z.B. 16 Eingangsbits oder -Signale aus 16 Basiseinheiten nach Fig. 1. Eine Verschiebeanordnung für 16 Eingangssignale ist in Fig. 2 dargestellt.Thus, a shifting unit for e.g. 16 input bits or signals consists of 16 basic units as shown in Fig. 1. A shifting arrangement for 16 input signals is shown in FIG.
Bei dieser Verschiebeeinheit sind alle gleichwertigen Ausgänge aller Basiseinheiten in einer Zeile untereinander durch logische ODER-Glieder miteinander verbunden. Den Dateneingängen D. bis Dialler Basiseinheiten in einer Spalte werden die gleichen Eingangssignale zugeführt. Auf diese Weise entsteht eine Matrix, bei der an der ersten Zeile die Ausgangssignale 01, 02, 03, 04,With this shifting unit, all equivalent outputs of all base units in a row are one below the other through logical ones OR gates connected to each other. The data inputs D. to Dialer base units in a column have the same input signals fed. This creates a matrix in which the output signals 01, 02, 03, 04,
in der zweiten Zeile die Ausgangssignale 05, 06, 07, 08 undin the second line the output signals 05, 06, 07, 08 and
in der letzten Zeile die Ausgangsaignale 013, 014, 015 und 016 erzeugt werden. Die Zusammensetzung der einzelnen Ausgangssignale 01 bis 016 ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle 4.in the last line the output signals 013, 014, 015 and 016 be generated. The composition of the individual output signals 01 to 016 is shown in Table 4 below.
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0I - 0I * 0I + 0I + °a 0 I - 0 I * 0 I + 0 I + ° a
C + °cC + ° c
In der Verschiebeanordnung nach Flg. 2 liegen an allen Basiseinheiten die Kontrollsignale Cl und C2 sowie das Verschiebesignal S-. parallel an. Das Kontrollsignal C3 wird abwechselnd in wahrer und komplementärer Form beginnend mit der Basiseinheit 1 mit allen Basiseinheiten innerhalb der Verschiebeanordnung verbunden. Um eine Verschiebung der anliegenden Eingangsdatensignale zu erreichen, werden an die Basiseinheiten abhängig von der Verschieberichtung und vom Schiebebetrag die einzelnen Basiseinheiten ausgewählt. Z.B. werden bei einer Linksverschiebung um 5 Stellen die Basiseinheiten 5, 9, 10, 14 und 15 selektiert und aktiviert. Die Ausgangssignale die an den Ausgängen der einzelnen Basiseinheiten der Verschiebeanordnung bei einer Eingangsdatenbitkonfiguration von 0100 0011 0010 0001 entstehen, sind aus Fig. 3 zu entnehmen.In the displacement arrangement according to Flg. 2, the control signals C1 and C2 as well as the shift signal are applied to all base units S-. parallel to. The control signal C3 alternately becomes true and complementary form starting with the base unit 1 connected to all base units within the sliding arrangement. In order to achieve a shift in the input data signals present, the individual base units are selected on the base units as a function of the direction of displacement and the amount to be shifted. E.g. with a left shift of 5 places the Base units 5, 9, 10, 14 and 15 selected and activated. the Output signals at the outputs of the individual base units of the shifting arrangement in the case of an input data bit configuration from 0100 0011 0010 0001 are shown in FIG. 3.
Um die logischen Zusammenhänge innerhalb der Verschiebeanordnung bei der beschriebenen Verschiebung um 5 Stellen besser erkennen zu können, sind in Fig. 3 die Basiseinheiten 5, 9, 10, 14 und 15 stark umrandet, was andeuten soll, daß diese entsprechend unserem Beispiel ausgewählt und aktiviert sind.To the logical connections within the shifting arrangement The base units 5, 9, 10, 14 and 15 are shown in FIG. 3 better to be able to recognize with the described shift by 5 places strongly bordered, which should indicate that these are selected and activated according to our example.
Der wesentliche Vorteil, der sich auch zur Zusammenschaltung mehrerer Basiseinheiten gemäß Flg. 1 zu einer Verschiebeanordnung gemäß Fig. 2 ergibt, besteht darin, daß es dadurch möglich ist, daß die Anzahl der notwendigen Speicherbits innerhalb derThe main advantage, which can also be used to interconnect several base units according to Flg. 1 results in a displacement arrangement according to FIG. 2, is that it makes it possible is that the number of memory bits required is within the
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verwendeten Festwertspeicher stark reduziert wird. Wenn nämlich z.B. eine Verschiebeeinheit, die aus einem Festwertspeicher bestehen würde, z.B. mit 16 Eingangs- und 16 Ausgangsleitungen versehen würde und außerdem die Fähigkeit haben sollte, die anliegenden Eingangsdatenbits nach links und nach rechts bis zu 16 Stellen zu verschieben, dann würdenThe read-only memory used is greatly reduced. If namely e.g. a shift unit that would consist of a read-only memory, e.g. with 16 input and 16 output lines and should also have the ability to move the adjacent input data bits to the left and to the right up to 16 digits to move then would
216 . 16 · 2 · 24 - 225
Speicherbits benötigt.2 16 . 16 2 2 4 - 2 25
Memory bits required.
Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Verschiebeeinheit auf mehrere, nach dem besonderen Algorithmus ausgelegte, Basiseinheiten war es hingegen möglich, die Anzahl der erforderlichen Speicherbits aufBy dividing the displacement unit according to the invention several basic units designed according to the special algorithm, however, it was possible to change the number of required Memory bits
16 · 4 - 28 - 214
Speicherbits zu reduzieren.16 · 4 - 2 8 - 2 14
Reduce memory bits.
Docket GE 969 O23; GE 869 064 109838/1437Docket GE 969 023; GE 869 064 109838/1437
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6241484B1 (en) * | 1998-05-16 | 2001-06-05 | Luk Automobiltechnik Gmbh & Co. Kg | Radial piston pump |
Also Published As
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