DE2708116A1

DE2708116A1 - Datenvergleichsgeraet

Info

Publication number: DE2708116A1
Application number: DE19772708116
Authority: DE
Inventors: George Mann
Original assignee: Smiths Group PLC
Current assignee: Smiths Group PLC
Priority date: 1976-03-01
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1977-09-15
Also published as: DE2708116C2; FR2343386A1; GB1551335A; FR2343386B1; JPS52106243A; JPS61644U

Description

Die Erfindung betrifft ein Datenvergleichsgerät zum Vergleich von asynchron verlaufenden Datenflüssen.

Die Notwendigkeit derartiger Vergleichsgeräte ergibt sich beispielsweise bei elektronischen Anzeigesystemen in der Luftfahrt, wo bezüglich der angezeigten Daten ein hoher Grad an Zuverlässigkeit bzw. Vollständigkeit erreicht werden muß. In diesem Zusammenhang wurde bereits vorgeschlagen, die Erzeugung und die Anzeige der Daten paarweise vorzunehmen, so daß der Beobachter zwei Anzeigen der gleichen Daten Seite bei Seite sieht. Für den Beobachter ist es dann erforderlich, sicherzustellen, daß die beiden Anzeigen übereinstimmen, bevor in Abhängigkeit der angezeigten Daten irgendwelche Befehle ausgelöst werden. Hierdurch wird der Beobachter nicht nur zusätzlich belastet,

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sondern es ist auch erforderlich, daß der Vergleich zuverlässig ausgeführt wird. Es ist daher wünschenswert, daß der Vergleich zwischen den beiden Datenflüssen, die von den paarweise angeordneten Generatoren erzeugt werden, automatisch durchgeführt wird. Hierbei entstehen jedoch praktische Probleme und diese treten speziell dort auf, wo, wie in dem vorliegenden Fall, die beiden Generatoren asynchron zueinander arbeiten, damit ihre gegenseitige Unabhängigkeit und Zuverlässigkeit nicht beeinträchtigt wird. Im speziellen besteht das Problem der Notwendigkeit, einen oder beide Datenströme zu speichern oder auf andere Weise zu puffern, bevor der Vergleich stattfinden kann. Dies bedeutet wiederum, daß das Gerät notwendigerweise eine sehr hohe Datenspeicherkapazität aufweisen muß. Weiterhin muß die Arbeitsgeschwindigkeit des Geräts beim Ablesen der gespeicherten Daten und deren Verwendung beim Vergleich normalerweise sehr hoch sein, was wiederum bedeutet, daß bei einer hohen Speicherkapazität sehr teure und empfindliche Datenverarbeitungsschaltkreise verwendet werden müssen.

Es besteht daher die Aufgabe, diese zuvor beschriebenen Nachteile ganz oder teilweise zu vermeiden.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Größe der Datenblocks ist so groß oder so klein, wie es für einen sicheren Vergleich erforderlich ist. Bei einem Anzeigesystem mit einer Bildanzeige mit Rasterabtastung sind zwei oder mehrere Bildsignalgeneratoren vorge-

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sehen, die zum Zwecke ihrer Unabhängigkeit asynchron arbeiten. Der Vergleich zwischen den nominell identischen Bilddatenflüssen kann in konventioneller Weise bezogen sein auf den Zeilen- oder Bildkipp. Die Darstellung des bei diesen Verhältnissen verwendeten Dateninhalts kann eine einfache Zählung der Bildpunktimpulse in aufeinanderfolgenden Blocks jedes Datenflusses sein. Obwohl es möglich wäre, die Blocks auf die Bildintervalle allein zu beziehen, so daß jede Zählung eine Anzahl von Bildpunktimpulsen des gesamten angezeigten Bilds darstellt, ist hierbei der zu erreichende Grad der Zuverlässigkeit und Vollständigkeit fraglich. Selbst wenn der Vergleich zwischen den Bildzählungen der Bilddatenflüsse als genau gleich angezeigt werden würde, so besteht doch keine Sicherheit, daß eine entsprechende Übereinstimmung in der Verteilung der Bildpunktimpulse innerhalb der verglichenen Bilder (und damit Identität der Bilder der einzelnen Datenflüsse) besteht. Es ist jedoch möglich, einen akzeptablen Grad der Sicherheit und Zuverlässigkeit zu erreichen, wenn kleinere Blocks verwendet werden und in diesem Zusammenhang die Zählungen auf den aufeinanderfolgenden Zeilen der Rasterabtastung basieren. Wenn aufeinanderfolgende Zeilen der Abtastung herangezogen werden, ist dies normalerweise mit einem größeren Maß der Datenerfassung und Verarbeitung verbunden. In diesem Zusammenhang kann jedoch eine Wirtschaftlichkeit erreicht werden, indem die abgeleiteten Zählungen sich nur auf eine bestimmte Anzahl von Zeilen jedes Bildes beziehen und der Vergleich des gesamten Bildinhalts gespreizt wird über eine Anzahl von Bildperioden.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Datenanzeigesystems;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zweier identischer Schalteinheiten, wie sie bei der Schaltung nach Fig.l Anwendung finden und

Fig. 3 die Darstellung der bei dem System nach Fig. 1 auftretenden asynchronen Kippimpulse.

Das nachfolgend beschriebene Datenanzeigesystem dient zur Anzeige von Informationen, welche sich auf die Arbeitsweise und die Steuerung einer Gasturbine bei einem Flugzeug beziehen. In diesem Zusammenhang wird die Eingangsinformation des Anzeigesystems abgeleitet von Signalen, welche von Sensoren geliefert werden, die der Turbine, der Treibstoffzufuhr, der Flugsteuerung und anderen Systemen des Flugzeugs zugeordnet sind. In Abhängigkeit dieser zugeführten Signale und den Ergebnissen von Berechnungen im Zusammenhang mit diesen Signalen, werden bestimmte Daten entweder automatisch oder selektiv der Anzeige zugeführt. Diese Daten stellen die Eingangsdaten des Anzeigesystems dar. Die Einzelheiten der Erzeugung dieser Daten und ihre Verarbeitung zu Eingangsdaten für das Anzeigesystem sind nicht relevant für das Verständnis der Arbeitsweise des Anzeigesystems und deshalb auch nicht beschrieben.

Das Anzeigesystem nach Fig. 1 umfaßt zwei Bildsignalgeneratoren IA und IB, denen beide Signale entsprechend den anzuzeigenden Daten zugeführt werden. Diese den Generato-

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ren IA und IB zugeführten Signale sind miteinander identisch und werden von einem gemeinsamen Datengeber 2 abgegriffen. Alternativ hierzu können auch zwei getrennte Datengeber vorgesehen sein, welche nominell-identische Signale liefern. Jeder Generator IA und IB erzeugt Bildsignale, die notwendig für die Anzeige auf einem Bildschirm mit Rasterabtastung sind, wobei diese Generatoren weiterhin Zeilen- und Bildkippsignale erzeugen. Es werden jedoch lediglich die Bild- und Kippsignale eines der beiden Generatoren, nämlich des Generators IA für die Anzeige herangezogen. Diese Signale werden einem Bildmonitor 3 über die Leitung 4-A zugeführt. Die Bild-, Zeilen- und Bildkippsignale, welche vom Generator IB erzeugt werden, können an Stelle der nominell-identischen Signale des Generators IA dem Monitor 3 über die Leitung ^B zugeführt werden. Alternativ hierzu ist es möglich, daß diese Signale über die Leitung *fB einer getrennten zweiten nicht dargestellten Anzeigevorrichtung 3 zugeführt werden,

Die Zeilen- und Bildkippsignale sind ausgelegt für ein 625zeiliges Fernsehbild mit konventionellem Zeilensprung und einer Zeilenfrequenz von 15,625 kHz. Die anzuzeigenden Daten in Form eines Impulszuges von Bildimpulsen werden erzeugt mit einer Maximalgeschwindigkeit von 7 χ 10 Impulsen pro Sekunde. Die Arbeitsweise der beiden Generatoren IA und IB zur Erzeugung der Bildimpulszüge und der Kippimpulse ist asynchron.

Die zuverlässige Arbeitsweise des Anzeigesystems, insbesondere des Generators IA wird ermittelt durch Vergleich des Dateninhalts des dem Monitor 3 zugeführten Bildimpulszuges mit dem Dateninhalt des nominell-identischen Bildimpulszuges, der vom Generator IB erzeugt wird. Der not-

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wendige Vergleich der beiden asynchron verlaufenden Bilddatenflüsse mit maximal 7 χ 10 Impulsen pro Sekunde würde bei den bekannten Techniken ein beträchtliches Problem darstellen. Obwohl dieses Problem einfach dadurch gelöst werden könnte, daß die Generatoren IA und IB zueinander synchron arbeiten, so ist doch dieser Weg nicht beschreitbar, da dann deren Arbeitsweisen nicht mehr unabhängig voneinander wären. Um die Zuverlässigkeit des Systems zu gewährleisten ist es also folglich erforderlich, daß eine asynchrone Arbeitsweise herrscht.

Der Vergleich zwischen den asynchronen Bilddatenflüssen jedes der beiden Generatoren IA und IB wird dadurch erreicht, daß digitale Darstellung«:_nvon aufeinanderfolgenden, bestimmten Datenblocks in jedem Datenfluß abgeleitet werden und diese sodann verglichen werden mit entsprechenden digitalen Darstellungen, welche vom anderen Datenfluß abgeleitet wurden. Die digitalen Darstellungen in Bezug des vom Generator IA erzeugten Bilddatenflusses wird vorgenommen durch eine Datenverdichtungsschaltung 5A, welcher über die Leitung 6A der erzeugte Bildimpulszug zusammen mit den Zeilen- und Bildkippimpulsen über die Leitungen 7A und 8A zugeführt werden. Einer identischen Datenverdichtungsschaltung 5B wird der Bildimpulszug über die Leitung 6B und die Zeilen- und Bildkippimpulse über die Leitungen 7B und 8B zugeführt, die vom Generator IB erzeugt werden, wobei diese Schaltung 5B sodann zur Erzeugung der digitalen Darstellungen dient.

Die digitalen Darstellungen der Schaltungen 5A und 5B bestehen jeweils aus einer Anzahl von Bildimpulsen, die in einem bestimmten identifizierten Datenblock des betreffenden Datenflusses auftreten. Die abgeleiteten aufeinander-

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folgenden Darstellungen beziehen sich auf Blocks von Bildimpulsen, welche aufeinanderfolgende Zeilen des Fernsehbildes bilden. Obwohl es möglich ist, Darstellungen in Bezug auf einanderfolgende Zeilen in jedem Bild abzuleiten, so daß das gesamte Bild erfaßt wird, so wird doch im wesentlichen die gleiche Wirkung erreicht mit einer beträchtlich verminderten Datenerfassungsrate. Beispielsweise ist es möglich, alle Zeilen während der Dauer von zehn Bildern zu erfassen, wobei lediglich jede zehnte Zeile in jedem der zehn Bilder abgetastet wird.

Der Aufbau der Schaltung 5A und ihre Arbeitsweise in Bezug auf die Ableitung digitaler Darstellung von aufeinanderfolgenden Zeilendatenblocks eines Bildimpulszugs des Generators IA wird nachfolgend anhand der Fig. 2 beschrieben.

Das vom Generator IA über die Leitung 6A zugeführte Bildsignal wird einem Binärzähler 21 mit acht Digits zugeführt, der die Bildimpulse zählt. Der Zähler 21 wird zurückgestellt vom Ausgang eines Zählers 22, der die Zeilensynchronisationsimpulse zählt, welche vom Generator IA über die Leitung 7A zugeführt werden. Der Zähler 22 erzeugt einen Ausgangsimpuls in Abhängigkeit jedes zehnten Zeilensynchronisationsimpulses. Dieser Ausgangsimpuls dient dazu, sowohl den Zähler 21 als auch den Zähler 22 zurückzustellen und dient weiterhin dazu, die Zählung eines weiteren Binärzählers 23 mit sechs Digits um die Zahl eins weiterzuschalten.

Die Rückstellung des Zählers 22 wird weiterhin bewirkt in Abhängigkeit jedes Bildsynchronisationsimpulses, der über die Leitung 8A vom Generator IA zugeführt wird. Die

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Bildsynchronisationsimpulse werden weiterhin einem Binärzähler 24 mit vier Digits zugeführt und dort gezählt. Der Zähler 24 erzeugt einen Ausgangsimpuls, der dazu dient, den Zähler 23 zurückzustellen. Dieser Ausgangsimpuls schaltet weiterhin den Zähler 22 um EINS weiter nach Vervollständigung jedes Bildes. Der Zähler 22 erzeugt auf diese Weise einen Ausgangsimpuls bei jeder zehnten Zeile während jedem von zehn Bildern, jedoch mit dem voreilenden Phasenabgleich des Impulses um ein Zeilenintervall von einem Bild zum nächsten in dem Satz von zehn Bildern. Demgemäß werden vom Zähler 22 Ausgangsimpulse erzeugt, die durch alle Bildzeilen synchronisiert sind und dies während einer Periode von zehn Bildern. Der Zähler 21 wird in Abhängigkeit von jedem dieser Impulse zurückgestellt.

Wenn der Zähler 21 zurückgestellt wurde zu Beginn einer Zeilenabtastperiode, dann zählt er die ihn; während dieser Periode über die Leitung 6A zugeführten Bildimpulse, die ein Aufleuchten des Bildschirms bewirken. Am Ende dieser Periode wird die aufgelaufene Zählung übertragen in einen Pufferspeicher, der vom Schieberegister 25 dargestellt wird. Die Übermittlung wird bewirkt über ein Gatter 16 durch Steuern eines bistabilen Schalters 27. Der Schalter 27 wird zurückgestellt auf seinen Nullzustand zur gleichen Zeit, wenn der Zähler 21 zurückgestellt wird und zwar durch den Ausgangsimpuls des Zählers 22. Er schaltet in seinen Ein-Zustand in Abhängigkeit des nächsten Zeilensynchronisationsimpulses, der in der Leitung 7A auftritt. Wird dieser Impuls erzeugt und schaltet der Schalter 27 in seinen Ein-Zustand, dann wird hierdurch das Gatter 26 geöffnet, mit der Wirkung, daß die Zählung des

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Zählers 21 nunmehr in das Schieberegister 25 überführt werden kann. Der gleiche Impuls wird dazu verwendet, die Gatter 28 und 29 zu öffnen, so daß die Zählungen, die in den Zählern 23 und 2k zur gleichen Zeit aufgelaufen sind, in zwei weitere Schieberegister 30 und 31 überführt werden können. Am Ende einer jeden zehnzeiligen Abtastperiode wird eine digitale Zählung der Anzahl der Bildimpulse in der erfaßten Zeile in das Schieberegister 25 eingegeben gleichzeitig mit der Eingabe der Zählungen der entsprechenden erfaßten Zeile innerhalb ihres Bildes und des Bildes innerhalb des Satzes von zehn Bildern in die Register 30 und 31.

Die Inhalte der Register 25, 30 und 31 werden in eine Leitung 9A serienweise ausgegeben als ein Binärwort mit achtzehn Digits, bevor eine neue Zählung im Zähler 21 angelaufen ist in Bezug auf die nächste erfaßte Zeile in dem Satz von zehn aufeinanderfolgenden Bildern des Fernsehbildes. Demgemäß werden während solcher Sätze von der Einheit 5A in die Leitung 9A aufeinanderfolgend Worte mit achtzehn Digits eingegeben. Jedes Achtzehndigitwort ist repräsentativ für den Bildinhalt (acht Digits) einer einzelnen Zeile des Bildes und ermöglicht eine Identifizierung (zehn Digits) der betreffenden Zeile.

Von der Einheit 5B werden Worte abgeleitet, die zu denjenigen der Einheit 5A korrespondieren, und zwar in Bezug auf den Zeileninhalt des Bildimpulszuges, der vom Generator IB erzeugt wird für dür den gleichen Satz von zehn Bildern. Der Aufbau der Einheit 5B ist genau der gleiche wie derjenige der Einheit 5A, die im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde. Die sich ergebenden Worte werden abgeleitet in

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eine Leitung 9ß (Fig. 2), entsprechend der Leitung 9A.

Die Synchronisation der Einheiten 5A und 5B zur sich wiederholenden Arbeitsweise in Bezug auf die gleichen Sätze von Bildern wird erreicht mittels eines Schaltkreises 32 (Fig. 2) in der Finheit 5A und einem dazu korrespondierenden Schaltkreis in der Einheit 5B. Der Schaltkreis 32 bewirkt ein Zurücksetzen des Zählers Zk zum Starten einer neuen Bildzählung vom nächsten Bildsynchronisationsimpuls, erhalten von der Leitung 8A , und zwar lediglich dann, wenn der Zähler Zk und der korrespondierende Zähler der Einheit 5B beide eine Zählung von Zehn erreicht haben. Zu diesem Zweck ist der Schaltkreis 32 verbunden mit einem Overflow-Ausgang des Zählers Zk und über die Leitung 1OB mit dem entsprechenden Overflow-Zählerausgang der Einheit 5B. Der korrespondierende Schaltkreis der Einheit 5B erhält über die Leitung 1OA einen entsprechenden Impuls vom Overflow-Ausgang des Zählers Zk und arbeitet in genau der gleichen Weise, d. h. stellt den Zähler zurück, der dem Zähler Zk der Einheit 5A entspricht. Auch dort beginnt eine neue Zählung nach Empfang des nächsten Bildsynchronisationsimpulses der Leitung 8B.

Die in die Leitungen 9A und 9B eingegebenen Worte, die den Bilddatenzeileninhalt von aufeinanderfolgenden Sätzen von zehn Bildern enthalten, werden zwei Steuereinheiten HA und HB zugeführt, von denen je eine den Generatoren IA und IB zugeordnet ist. Die über die Leitungen 9A und 9B von den Einheiten HA und HB empfangenen Worte werden zeitweilig in getrennten Speichern 112 und 113 gespeichert. Die Speicherung der Worte ermöglicht einer Prozeßeinheit ll'f in jeder der Einheiten HA und HB ein Programm auszuführen, bei

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welchem die empfangenen Worte von der Leitung 9A kreuzgekoppelt werden mit denjenigen der Leitung 90 auf der Basis ihrer zehn Zeilen- und Bild-Identifikationsdigits und die so auf diese Weise korrelierten Worte werden sodann miteinander verglichen. Als Ergebnis der durchgeführten Vergleiche wird das Ausmaß der Übereinstimmung zwischen dem Bilddateninhalt der von den Generatoren IA und IB unabhängig voneinander erzeugten Signale bestimmt. Entsprechend gespeicherter Programmkriterien erlauben oder verhindern die Einheiten HA und HB eine Weiterarbeit der Generatoren IA und IB in Abhängigkeit vom Ausmaß der festgestellten Übereinstimmung. Hierbei wird ein entsprechendes Einschalt- oder Abschaltsignal an die Schalteinheiten 115 geliefert.

Es kann notwendig sein, in dem System eine bestimmte Art der Synchronisation der Eingangsdatenerfassung zwischen den beiden Generatoren IA und IB einzuführen. In diesem Zusammenhang kann man vorsehen, daß die Eingangsdaten den Generatoren IA und IB in identifizierter Blockform zugeführt werden, so daß eine entsprechende Kreuzkorrelation zwischen den Bildperioden der beiden .erzeugten Videosignalen herrscht. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Bildsynchronisationsimpulse FSA und damit die Programmzyklen des Generators IA asynchron zu denjenigen des Generators IB. Falls daher die Eingangsdaten innerhalb der Bildperioden A2 und Bl zum Zeitpunkt t, auftreten, kann der Generator IA diese nur verwenden während der Bildperiode A3, während der Generator IB diese nur verwenden kann während der Bildperiode B2. Dieses Beispiel zeigt, daß die Datenbildperiode A3 des Generators IA mit der Periode B2, jedoch nicht mit der Periode B3 des Generators IB korrespondiert, so

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daß es wünschenswert ist, in diese Eingangsdaten irgendeinen Identifikationsschlüssel einzuführen (beispielsweise zur Identifizierung der Zeitdarstellung), wodurch eine entsprechende Korrelation und auch eine Synchronisation
der Bildsätze in den Einheiten 5A und 5B ermöglicht wird, so daß eine leichtere Ableitung der Bildinhaltsworte und
ihres Vergleichs in den Kontrolleinheiten HA und HB bewirkt werden kann.

- 13 Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

(l) Datenvergleichsgerät zum Vergleich von asynchron verlaufenden Datenflüssen, dadurch gekennzeichnet, daß quantitative Darstellungen des Dateninhalts aufeinanderfolgender Blöcke (Al, A2 ...; Bl, B2, ...) der Daten jedes Datenflusses abgeleitet werden, daß die abgeleiteten Darstellungen in Bezug auf entsprechende Blocks der verschiedenen Datenflüsse miteinander in Bezug gesetzt werden und daß eine Vergleichsvorrichtung den Vergleich beider Datenflüsse durch Vergleich der korrelierenden Darstellungen vornimmt .
2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Datenflüsse einzelne Züge elektrischer Signale sind, die regelmäßig sich wiederholende Synchronisiersignale enthalten, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Impulszug einem Zähler (21) zugeführt wird, der eine Zählung der Anzahl der Signale des Impulszuges durchführt, jedem Zähler (21) ein Schaltkreis (22, 26, 27) zugeordnet ist, der die Zählung übernimmt und dem Zähler (21) in Abhängigkeit aufeinanderfolgender Synchronisierimpulse in dem entsprechenden Impulszug zurückstellt und daß die von verschiedenen Zählern (21) ausgegebenen Zählungen miteinander verglichen werden.

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3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale Fernsehbildsignale sind und daß der dem Zähler (21) zugeordnete Schaltkreis (22, 26, 27) auf aufeinanderfolgende Zeilensynchronisierimpulse anspricht .
k. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Zähler (21) zugeordnete Schaltkreis einen zweiten Zähler (22) zur Zählung der Zeilensynchronisierimpulse und zur Erzeugung eines Rückstellimpulses für den ersten Zähler (21) in Abhängigkeit jeder aufeinanderfolgenden Gruppe von η Zeilensynchronisierimpulsen umfaßt und daß dieser Schaltkreis weiterhin Schaltkreise (26, 27) aufweist, die eine Ausgabe der Zählung des ersten Zählers (21) in Abhängigkeit des dem Rückstellimpuls nächstfolgenden Zeilensynchronisierimpuls bewirken, derart, daß die aufeinanderfolgenden ausgegebenen Zählungen sich lediglich auf jede nte Zeile jedes Bildes beziehen.
5. Gerät nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählung des zweiten Zählers (22) von einem Bild zum nächsten weitergeschaltet wird, derart, daß während η Bildern alle Zeilen erfaßt werden.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Schaltkreis (23, Zk, 28, 29) vorgesehen ist, der bei jeder Darstellung eine Identifikation des Blocks, auf den sich die Darstellung bezieht, bewirkt, und daß ein weiterer Schaltkreis (114) vorgesehen ist, der eine Korrelation der Darstellungen verschiedener Datenflüsse gemäß ihrer Blockidentifikation bewirkt.

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