DE2816103C2 - Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen - Google Patents

Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen

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DE2816103C2
DE2816103C2 DE19782816103 DE2816103A DE2816103C2 DE 2816103 C2 DE2816103 C2 DE 2816103C2 DE 19782816103 DE19782816103 DE 19782816103 DE 2816103 A DE2816103 A DE 2816103A DE 2816103 C2 DE2816103 C2 DE 2816103C2
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Mansur Zakirovič Kazan' Šagivaleev
Valerij Fedorovič Gusev
Gennadij Nikolaevič Kazan' Ivanov
Azat Usmanovič Kazan' Jarmuchametov
Vladimir Jakovlevič Moskva Kontarev
Vjačeslav Jakovlevič Moskva Kremlev
Genrich Isaevič Kazan' Krengel'
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers

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  • Image Processing (AREA)
  • Shift Register Type Memory (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine derartige Vorrichtung ist aus der SU-PS 3 64 965 bekannt.
Diese Vorrichtungen sind die wichtigsten Bestandteile der Recheneinheiten, der Informationsverarbeitungseinheiten von modernen Universalrechnern und können als Verschiebeeinrichtungen in Prozessoren, Kanälen, Steuereinrichtungen und dergleichen verwendet werden.
Die Verschiebung einer im Binärkode dargestellten Information um eine gewisse vorbestimmte Anzahl von Stellen im Stellenbereich der Register ist bei Durchführung solcher Operationen an den Ausgangsdaten wie beispielsweise Multiplikation, Division, Normalisierung, Ausgleich der Exponenten von Operanden usw. erforderlich.
Es sind Vorrichtungen zur Verschiebung von Informationen (siehe beispielsweise die SU-PS 4 27 388) bekannt, die zwei m-stellige Register enthalten. Die Ausgänge des einen Registers sind mit den Eingängen des anderen Regist;rs verbunden. Die Vorrichtung enthält weiterhin ein von den Signalen zum Einlesen der Information in das erste und das zweite Register gesteuertes Flip-Flop, logische UND-,ODER-Elemente, Verknüpfungen zwischen den Registern, die derart hergestellt sind, daß bei jeder Übermittlung aus einem Register ins andere Register die Information um k Stellen verschoben wird.
Bei der Verschiebung um 2 k, 3 k, 4 k... Stellen ist es jedoch erforderlich, 2,3,4... Übermittlungen aus einem Register ins andere durchzuführen, was die Schnelligkeit der Vorrichtung beträchtlich herabsetzt
Dabei sind die Register- und Stellenverknüpfungen so gestaltet, daß die Verschiebung nur um eine festgelegte Anzahl von Stellen nach rechts bzw. nach links vorgenommen werden kann.
Die Schnelligkeit der beschriebenen Vorrichtung zur Verschiebung der Information ist verhältnismäßig
ίο gering, da ihre konstruktive Gestaltung es nicht gestattet, mit einem Parailelkode zu operieren. Das Ein- und Auslesen der Information erfolgen stellenweise.
Für Verschiebungen nach rechts und links sind weiterhin verschiedene Verknüpfungen in den Schaltungen zum gegenseitigen Umschreiben der Information erforderlich, was die Herstellung der Vorrichtung mit integrierten Schaltungen komplizierter macht und ihre Abmessungen vergrößert
Eine höhere Schnelligkeit besitzt eine bekannte Eintakt-Verschiebeeinrichtung (SU-PS 3 64 965), deren konstruktive Gestaltung es gestattet, sowohl mit einem Reihen- als auch einem Parallelkode zu operieren. Der Prozeß des Ein- und Auslesens der Information beansprucht in derartigen Vorrichtungen ein Minimum an Zeit.
Die genannte Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen enthält zwei mehrstellige Register. Die Ausgänge der /-ten Stellen jedes Registers sind mit den Eingängen der (i + l)-ten Stellen des zweiten Registers über Schaltungen zum gegenseitigen Umschreiben der Information verbunden. Jede Stelle des Registers dient als Speicherzelle. Jede Speicherzelle besitzt k Informationseingänge und -ausgänge, wobai k eine ganze positive Zahl ist, und Steuereingänge.
An die Inforinationseingänge der Speicherzellen sind Kodeschienen und an ihre Steuereingänge die Ausgänge der Steuereinheit angeschlossen.
Die beschriebene Vorrichtung gewährleistet die Verschiebung der Information während eines Taktes um nur eine Stelle, was sogar bei der Arbeit mit einem Parallelkode einen bedeutenden Zeitaufwand bei der Verschiebung der Information um eine größere Anzahl von Stellen erfordert.
Das Vorhandensein von vielen Ventilen in jeder Stelle des Registers zur Verschiebung um eine Stelle und die beträchtliche Vergrößerung der Anzahl von Elementen (nach dem linearen Gesetz) vermindert wesentlich die Schnelligkeit der Vorrichtung im ganzen beim Versuch, die Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen um eine größere Anzahl von Stellen während eines Taktes zu realisieren.
Zur Verschiebung der Information entweder nach rechts oder nach links dienen ferner verschiedene elektrische Verknüpfungen in den Schaltungen zum gegenseitigen Umschreiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen zu schaffen, die es ermöglicht, die Verschiebung der Ausgangsinformation in einer beliebigen Richtung um n, 2 n, 3 n,... Stellen während eines Taktes, wo η = 2, 3, 4 ... ist, durch eine solche Gestaltung der Register- und Stellenverknüpfungen zu organisieren, die unter den angegebenen Bedingungen die Verminderung der Übermittlungen von Informationen zwischen den Registern gewährleistet.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch beschriebenen Maßnahmen gelöst.
Die erfindungsgemäße Gestaltung der Register- und Stellenverknüpfungen in der Vorrichtung zur Verschiebung der Information gestattet es, ihre Schnelligkeit bedeutend zu steigern. Der regelmäßige Charakter der erwähnten Verknüpfungen erleichtert die Vereinheitlichung der Vorrichtungen zur Verschiebung der Information und vereinfacht ihre Herstellung insbesondere mit integrierten Schaltungen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert Es )0 zeigt
F i g. 1 ein Strukturschema einer Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen und
F i g. 2 ein Funktionsschaltbild der Speicherzellen.
Die Vorrichtung zur Verschiebung von Informatio- !5 nen enthält die Register 1 und 2. Jedes Register besitzt eine Vielzahl von Speicherzellen 3i, 32,33,... 3/. |ede der Speicherzellen 3,,.., 3, hat drei Informationseingänge 4, 5.6 und drei Informationsausgänge 7,8,9.
Die Anzahl der Informationseingänge (und -ausgänge) jeder Speicherzelle 3|, .., 3/, ... ist kleiner als die Anzahl der Speicherzelten in jedem Register. Der Parameter η wird aus der Reihe 2,3,4,... gewählt. Jede Speicherzelle 3 besitzt weiterhin Steuereingänge 10, die an die Ausgänge 11 der Steuereinheit 12 angeschlossen 2s sind. Die Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen enthält ferner Kodeschienen 13i, 132,133,.., 13/.., die mit den Informationseingängen 4, 5, 6 der Speicherzellen 3 verbunden sind. Die Kodeschiene 13, ist an die Informationseingänge 4, 5, 6 der jeweiligen Speicherzellen 3i, 32, 33 des Registers 1 angeschlossen. Die Kodeschiene 132 ist an die Informationseingän^e 4, 5,6 der jeweiligen Speicherzellen 32,33,34 des Registers 1 angeschlossen. Die Kodeschiene 133 ist an die Informationseingänge 4,5,6 der jeweiligen Speicherzellen 33, 34,3s des Registers 1 angeschlossen. Die übrigen Kodeschienen 134,13/,... sind auf die gleiche Weise ans Register 1 angeschlossen. Die Speicherzelle 3, des Registers 1 ist an die neun Speicherzellen 3i, 3i + „, 3| + 2 n, ■. ■ 3i + β ι des Registers 2 wie folgt angeschlossen. Der Informationsausgang 7 der Speicherzelle S1 des Registers 1 ist an den Informationseingang 4 der Speicherzelle 3| des Registers 2, den Informationseingang 5 der Speicherzelle 3| + des Registers 2 und an den Informationseingang 6 der Speicherzelle 3i + 2 „ des Registers 2 angeschlossen, wobei η = 2,3,4,... ist.
Der Informationsausgang 8 der Speicherzelle 3i des Registers 1 ist an den Informationseingang 4 der Speicherzelle 3\ + 3 π Registers 2, an den Informationseingang 5 der Speicherzelle 3i + 4n des Registers 2 und an den Informationseingang 6 der Speicherzelle 3i + 5n des Registers 2 angeschlossen.
Der Informationsausgang 9 der Speicherzelle 3| des Registers 1 ist an den Informationseingang 4 der Speicherzelle 3t +6n des Registers 2, an den Informationseingang 5 der Speicherzelle 3i + ?„ des Registers 1 und an den Informationseingang 6 der Speicherzelle 3i + β »des Registers 2 angeschlossen.
Die Speicherzellen 32 des Registers 1 und die Speicherzellen 32 + n, 32 + 2 n des Registers 2 sind ähnlich verbunden. Alle übrigen Speicherzellen der beiden Register sind auf gleiche Weise verbunden.
In der beschriebenen Vorrichtung ist jeder Informationseingang der Speicherzelle mit einem ihrer Informationsausgänge verbunden. So ist beispielsweise der Informationseingang 4 mit dem Informationsausgang 7, der Informationseingang 5 mit dem lnformationsausgang 8, der Informationseingang 6 mit dem Informationsausgang 9 in der Speicherzelle 3, des Registers 1 verbunden. Dabei sind die Speicherzellen 3 der Register 1 und 2 miteinander mittels der Registerverknüpfungen verbunden, die den Informationseingaig 4 der Speicherzelle 3i des Registers 2 mit dem Informationsausgang 7 der Speicherzelle 3i des Regi£ters 1 verbinden. Die übrigen Speicherzellen 32,33,34,..., 3/,... der Register 1 und 2, die die gleichen laufenden Nummern haben, sind auf gleiche Weise paarweise miteinander verbunden.
Jede Speicherzelle 3,, 32.3j,..., 3* ... ist mit logischen Elementen des Potentialsystems ausgeführt und enthält ein D-Flip-Flopl4(Fig. 2) mit Ausgängen 15,16 und 17. An den Ausgang 15 des D-Flip-Flops 14 sind drei logische UND-Elemente 18, 19, 20 angeschlossen. Das UND-Element 18 hat zwei Eingänge 4, 10, das UND-Element 19 hat zwei Eingänge 5, 10, das UND-Element 20 hat ebenfalls zwei Eingänge 6,10. An den Ausgang 16 des D-Flip-Flops 14 sind weiter drei logische UND-Elemente 21,22,23 angeschlossen. Jedes der Elemente 21, 22, 23 hat zwei Eingänge 24, 10. Die Eingänge 24 der angegebenen logischen Elemente sind miteinander verbunden und an den Ausgang 15 des D- Flip- Flops 14 angeschlossen.
An den Ausgang 17 des D-Flip-Flops 14 sind mit ihren Eingängen 25 drei logische UND-Elemente 26, 27, 28 angeschlossen, deren Eingänge 10 an die Steuereinheit
12 angeschlossen sind. Die Ausgänge 7, 8, 9 der entsprechenden UND-Elemente 26, 27, 28 sind an die Informationsausgänge der Speicherzellen und an ihre Informationseingänge 4,5,6 angeschlossen.
Die Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen funktioniert wie folgt.
Das Arbeitsspiel der Vorrichtung besteht unabhängig von der Verschiebungsrichtung und der Stellenzahl, um die diese Verschiebung vorgenommen werden soll, aus zwei Halbtakten: dem Einlesen des Ausgangskodes in die Register und dem Auslesen des verschobenen Kodes auf die Kodeschienen.
Die das Ein- und Auslesen freigebenden Signale kommen von der Steuereinheit 12 an die Steuereingänge 10 der Speicherzellen 3i 3„... der Register 1 und
Zur Verschiebung der Information um eine Stelle
nach rechts wird der durch die Kodeschienen 13i 3/,
... kommende Ausgangskode in die Speicherzellen 3>, ..., 3/, ... des Registers 1 nach den Eingängen 5 der entsprechenden Speicherzellen beim Vorhandensein des das Einlesen freigebenden Signals an den Eingängen 10 der logischen UND-Elemente 19 der angegebenen Speicherzellen eingelesen.
Das Auslesen des eingelesenen Kodes auf die Kodeschienen 13|, ..., 132, · - - erfolgt nach den Ausgängen 7 der Speicherzellen 3i, ..., 3a ... des Registers 1 beim Vorhandensein des das Auslesen freigebenden Signals an den Eingängen 19 der logischen UND-Elemente 26 der angegebenen Speicherzellen.
Die Information wird somit aus der /-ten Kodeschiene
13 in die (i + l)-te Speicherzelle 3 des Registers 1 eingelesen, während das Auslesen auf die (i + 1)-te Kodeschiene 13 erfolgt.
Zur Verschiebung der Information um zwei Stellen
nach rechts wird der durch die Kodeschienen 13i 13/,
... kommende Ausgangskode in die Speicherzellen 3i, ..., 3,; ... des Registers 1 nach den Eingängen der entsprechenden Speicherzellen beim Vorhandensein des das Einlesen freigebenden Signals an den Eingängen 10 der logischen UND-Elemente 20 der angegebenen Speicherzellen eingelesen. Das Auslesen des eingelese-
nen Kodes auf die Kodeschienen 13| 13„... erfolgt
nach den Ausgängen 7 der Speicherzellen 3| 3„...
des Registers 1 beim Vorhandensein des das Auslesen freigebenden Signals an den Eingängen 10 der logischen UND-Elemente 26 der angegebenen Speicherzellen. In diesem Fall wird die Information aus der /-ten Kodeschiene 13 in die (i + 2)-te Speicherzelle 3 des Registers 1 eingelesen, während das Auslesen auf die (i + 2)-te Kodeschiene 13, d. h. mit einer Verschiebung um zwei Stellen nach rechts erfolgt.
Zur Verschiebung der Information um eine Stelle nach links erfolgt das Einlesen des durch die Kodeschienen 13| 13,,... kommenden Ausgangskodes in die Speicherzellen 3,, ..., 3,, ... des Registers 1 nach den Eingängen 4 beim Vorhandensein des das Einlesen freigebenden Signals an den Eingängen 10 der logischen UND-Elemente 18 der angegebenen Speicherzellen. Das Auslesen des eingelesenen Kodes
auf die Kodeschienen 13, 13,, ... erfolgt nach den
Ausgängen 8 der Speicherzellen 3, 3„ ... des
Registers 1 beim Vorhandensein des das Auslesen freigebenden Signals an den Eingängen 10 der logischen UND-Elemente 27 dieser Speicherzellen.
Zur Verschiebung der Information um zwei Stellen nach links erfolgt das Einlesen des durch die Kodeschienen 13, 13a ... kommenden Ausgangskodes in die Speicherzellen 3, 3/, ... des Registers 1
nach den Eingängen 4 beim Vorhandensein des das Einlesen freigebenden Signals an den Eingängen 10 der logischen UND-Elemente 18 dieser Speicherzellen. Das Auslesen des eingelesenen Kodes auf die Kodeschienen
13, 13„ ... erfolgt nach den Ausgängen 9 der
Speicherzellen 3i 3a ... des Registers 1 beim
Vorhandensein des das Auslesen freigebenden Signals an den Eingängen 10 der logischen UND-Elemente 28 der angegebenen Speicherzellen. Die Information wird somit aus der (i + 2)-ten Kodeschiene 13 in die /-te Kodeschiene versetzt, d. h., die Information wird um zwei Stellen nach links verschoben.
Zur Verschiebung der Information um η Stellen nach
rechts wird der durch die Kodeschienen 13 13,,...
kommende Ausgangskode in die Speicherzellen des Registers 2 nach den Eingängen 5 der entsprechender.
Speicherzellen 3, 3a ... des angegebenen Registers 2
eingelesen. Das Einlesen wird folgenderweise durchgeführt: der Ausgangskode, der beispielsweise durch die Kodeschiene 13| zum Informationseingang 4 der Speicherzelle 3, des Registers 1 kommt, wird auf ihren Informationsausgang 7 übertragen und kommt an den Informationseingang 5 der Speicherzellen 3| + „ beim Vorhandensein des das Einlesen freigebenden Signals am Eingang 10 des logischen UND-Elementes 19 dieser Speicherzelle. Auf gleiche Weise wird der an die
anderen Speicherzellen 32, 33 3a ... des Registers 1
kommende Ausgangskode an die Eingänge 5 der entsprechenden Speicherzellen 32 + n.33 + m....3, + „,... des Registers 2 gegeben. Das Auslesen des eingelesenen Kodes auf die Kodeschienen 13i,.. , 13* ... erfolgt nach den Ausgängen 7 der angegebenen Speicherzellen 3| j. n. 32 + π,.., 3,- + π des Registers 2 beim Vorhandensein des das Auslesen freigebenden Signals am Eingang der logischen UND-Elemente 26 der erwähnten Speicherzellen.
Zur Verschiebung um 2 π Stellen nach rechts wird die durch die Kodeschienen 13>, .... 13a ■■■ kommende r Ausgangsinformation in die Speicherzeilen 3, +:- „, - 2 π. 3j - 2 n. ■ · - 3,· + _,„, ... des Registers 2 nach den Eingängen 6 dieser Zellen eingelesen. Das Auslesen des
verschobenen Kodes auf die Kodeschienen 13| 13„
... erfolgt nach den Ausgängen 7 der vorstehend angegebenen Speicherzellen.
Bei der Verschiebung der Information nach links , erfolgt das Einlesen in die Speicherzellen des Registers 2 nach den Eingängen 4 und das Auslesen nach den Ausgängen, die mit der Kodeschiene 13, mit entsprechender Verschiebung verbunden sind.
Bei der Ausführung der Verschiebung der Informain tion um 3 η bzw. 4 η Stellen nach rechts wird der Kode
vorher in die Speicherzellen 3|, 32, 33 3,, ... des
Registers eingelesen, nach ihren Ausgängen 8 ausgelesen und in die Speicherzellen 3| + 3 „, 32 + j „, 33 + 3 „, ..., 3, + j„,... des Registers 2 nach den Eingängen 5 dieser ι-, Speicherzellen (bei Verschiebung um 3 η Stellen nach rechts) bzw. in die Speicherzellen 3| + 4 „, 3i + a „, 33 + 4„, ... 3, + j„, ... des Registers 2 nach den Eingängen 6 dieser Speicherzellen (bei Verschiebung um 4 π Stellen nach rechts) eingelesen. Das Auslesen des verschobenen
21) Kodes auf die Kodeschienen 13, 13, erfolgt nach
den Ausgängen 7 der entsprechenden Speicherzellen des Registers 2.
Zur Verschiebung der Information um 5 π bzw. 6 η Stellen nach rechts wird der Kode vorher in die
2-, Speicherzellen 3,, 32, 33 3„ ... des Registers 1
eingelesen. Darauf erfolgt das Auslesen des Kodes nach den Ausgängen 9 der angegebenen Speicherzellen und das Einlesen des Kodes in die Speicherzellen 3, + 5„,
32 + 5n, 3j + 5„ 3, + j«, ... des Registers 7 nach den
Eingängen 5 dieser Zellen (bei Verschiebung um 5 η Zellen nach rechts) bzw. in die Speicherzellen 3i +Sn, 32 + 6n. 33 + 6n. ···. 3/+6B,... des Registers 2 nach ihren Eingängen 6 (bei Verschiebung um 6 η Stellen nach rechts).
J5 Die Verschiebung der Information um eine durch π nicht teilbare Anzahl von Stellen, beispielsweise die Verschiebung des Kodes um 5 η + 3 Stellen nach rechts, wird in mehreren Arbeitsschritten durchgeführt.
Dazu ist es ausreichend, die Information in die
Speicherzellen 3, 3„ ... des Registers 1 mit
Verschiebung um eine Stelle (das heißt nach den Eingängen 5) einzulesen und danach den Kode aus den angegebenen Speicherzellen nach ihren Ausgängen 9 auszulesen, dann den Kode in die Speicherzellen 3,+jn des Registers 2 nach ihren Eingängen 5 einzulesen. Auf diese Weise ist die Verschiebung des Ausgangskodes um 5 η + I Stellen nach rechts durchgeführt. Weiterhin erfolgt die Verschiebung um 2 Stellen nach rechts wie oben beschrieben. Auf diese Weise ist das Einlesen des Ausgangskodes in die Speicherzellen des Registers 1 mit einer Verschiebung um 5 η + 3 Stellen durchgeführt.
Die letzte Etappe der Verschiebung ist das Auslesen der um 5 η + 3 Stellen nach rechts aus den Speicherzellen 3, +(5 η + 3), 32+(5 π + 3), .., 3,+(5 /7 + 3), ... des Registers 1 nach ihren Eingängen 7 auf die mit diesen verbundenen Kodeschienen 13,, 132, 133, ---, 13a ·-■ verschobenen Information.
Die übrigen Arten der Verschiebung der Information werden entsprechend der oben beschriebenen Variante en durch Kombinieren der Operationen des Einlesens des Kodes in die Speicherzellen 3, der Register 1 und 2 nach verschiedenen Eingängen und Ausgängen der angegebenen Speicherzellen und der Operationen des Auslesens in verschiedenen Vereinigungen durchgeführt. Die Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen kann mit normalen logischen Elementen, insbesondere mit als integrierte Schaltungen ausgeführten logischen Elementen aufgebaut sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen, mit zwei Registern mit einer Vielzahl von Speicherzellen, die jeweils mit k Informationseingängen und k Informationsausgängen ausgeführt sind und an die Ausgänge einer Steuereinheit angeschlossene Steuereingänge aufweisen, und mit den Infomationseingängen der Speicherzellen verbundenen Kodeschienen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Verbindung der Kodeschienen (13j, 132, 133 .., 13a -..) mit den Informationseingängen (4, 5, 6) der Speicherzellen (3i, 32, 33, ... 3a ...) jede !Codeschiene (13,) an den £-ten, (g + l)-ten, (g + 2)-ten ..„ it-ten Informationseingang (4,5,6) der jeweiligen /-ten, (i + 1)-ten, ..., (i + Ar— l)-ten Speicherzelle des ersten Registers und an den ^-ten (g + 1)-ten, (g + 2)-ten, ..., ik-ten Informationseingans (4, 5, 6) der jeweiligen /-ten, (i + n^ten, / + 2 n^ten, / + n(k 21)-ten Speicherzelle (3i, 3i, 33, ... 3a ...) des zweiten Registers angeschlossen ist, wobei k die Anzahl der Informationseingänge und -ausgänge jeder Speicherzelle, /die laufende Nummer der Speicherzelle der Kodeschiene, g die laufende Nummer des Informationseinganges der Speicherzelle, π = 2,3,4, ..., ist, wobei der erste Informationsausgang (7) jeder Speicherzelle (3) des ersten Registers (1) an den ersten Informationseingang (4) der entsprechenden Speicherzelle (3) des zweiten Registers (2) angeschlossen ist, und daß in jeder Speicherzelle (3i) der beiden Register (1, 2) jeder Informationseingang (4, 5, 6) mit einem der Informationsausgänge (7, 8, 9) verbunden ist.
DE19782816103 1978-04-13 1978-04-13 Vorrichtung zur Verschiebung von Informationen Expired DE2816103C2 (de)

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