DE4210429A1 - Multiplizierschaltung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine elektronische Multipli­ zierschaltung, welche als Grund-Schaltung eine Spezial- Addierschaltung aufweist, welche die Ziffern der beiden Zahlen (Summanden) nicht auf normalem Wege Ziffern-seriell zusammenaddiert (mittels Takt-angesteuerten Schieberegis­ tern), sondern mittels einem Torschaltungs-System Ziffern seriell zusammen-addiert, wobei auch nur eine Tetraden- Addierschaltung erforderlich ist, welche die Dezimalziffern der beiden Summanden 5211-codiert verarbeitet. Bei jedem Takt werden somit die beiden jeweiligen Ziffern über je eine vier-fache Tor-Schaltung der Tetraden-Addierschaltung 4 zugeführt und die betreffende Ergebnisziffer über eine vier-fache Torschaltung der Ergebniszahl-Speicherreihe zu­ geführt. Die Multiplikation kommt dadurch zustande, daß der Multiplikand entsprechend dem Zahlenwert der jeweilige Mul­ tiplikatorziffer in der richtigen Stellung des Multipli­ kanden zur vorherigen Ergebniszahl addiert wird. Während diesem Rechen-Ablauf wird das Schieberegister 22 (Multipli­ kanden-Schieberegister) nur dann mit jeweils einem Verschie­ be-Takt angesteuert, wenn die nächste Multiplikatorziffer zur Verarbeitung kommt. Die Einblendung der vorherigen Er­ gebniszahl wird von der Ergebniszahl-Speicherreihe aus mit 3 aufeinanderfolgenden H-Impulsen durchgesteuert. Die vorlie­ gende Multiplizierschaltung ist noch nicht so weit ausgebil­ det, daß auch Zahlen mit Komma-Stellen verarbeitet werden können. Die Eingabe-Zahlen werden 5211-codiert verarbeitet; somit fallen auch die Ergebniszahlen in diesem 5211-Code an.

In Fig. 1a bis 1c ist vereinfacht die Haupt-Schaltung 10 dargestellt. In Fig. 2 ist die Tetraden-Addierschaltung 11 der Haupt-Schaltung 10 dargestellt. In Fig. 3 ist das Haupt-Steuerwerk 12 dargestellt. In Fig. 4 ist die Schalt­ ung 13 des Haupt-Steuerwerks 12 dargestellt. In Fig. 5 ist die Umcodierschaltung 14 der Schaltung 13 dargestellt. In Fig. 6 ist der Impuls-Zähler 15 der Schaltung 13 darge­ stellt. In Fig. 7 ist die Schaltung 16 des Haupt-Steuer­ werks 12 dargestellt. In Fig. 8 ist die Impuls-Schaltung 27 der Schaltung 16 dargestellt. In Fig. 9 ist die Impuls- Schaltung 28 der Schaltung 16 dargestellt. In Fig. 10 ist die Ziffern-Eingabeschaltung 20 dargestellt. In Fig. 11 a bis 11 d ist die Schaltung 10 einerseits voll-ständig und andererseits in vier Teil-Abschnitten dargestellt.

Diese Multiplizierschaltung Type A, welche keine Komma-Ver­ arbeitung aufweist, besteht aus der Haupt-Schaltung 10, welche aus den Teil-Schaltungen 10a bis 10c besteht und dem Haupt-Steuerwerk 12 und der Ziffern-Eingabeschaltung 20 und einer nicht dargestellten Anzeigeschaltung 45 und einer nicht dargestellten Einblend-Schaltung von der Schalt­ ung 25 in das Schieberegister 21.

Die Teil-Schaltung 10a (Fig. 1a) besteht aus dem vier­ fachen Schieberegister 21 mit 8 Teil-Schaltungen 1 bis 8 und 8 Tor-Schaltungen 24, welche in dieser Fig. 1a nur als Und-Schaltungen mit je 2 Eingängen dargestellt sind und 4 Oder-Schaltungen 26 mit je 8 Eingängen und den zuge­ hörigen Leitungen. Die Teil-Schaltung 10b (Fig. 1b) be­ steht aus dem vier-fachen Schieberegister 22 mit 8 Teilschaltungen 1 bis 8 und 8 Tor-Schaltungen 29, welche in dieser Fig. 1b und als Und-Schaltungen mit je 2 Eingängen dargestellt sind und 4 Oder-Schaltungen 31 mit je 8 Ein­ gängen und den zugehörigen Leitungen. Die Teil-Schaltung 10c (Fig. 1c) besteht aus der Tetraden-Addierschaltung 11, welche in Fig. 2 richtig dargestellt ist und dem Über­ trag-Speicher 8 und 8 vier-fachen Potential-Speicher- Schaltungen 25 und 8 vier-fachen Tor-Schaltungen 33, welche in dieser Fig. 1c nur als Und-Schaltungen mit je 2 Ein­ gängen dargestellt sind und den zugehörigen Leitungen.

Die Tetraden-Addierschaltung 11, welche in Fig. 2 darge­ stellt ist, besteht aus 2 Und-Schaltungen 1 mit je 2 Ein­ gängen und 2 Negier-Schaltungen 2 und 2 Oder-Schaltungen 3 und 2 Und-Schaltungen 4 mit je 2 Eingängen und der Oder- Schaltung 5 und 5 Und-Schaltungen 6 mit je 2 Eingängen und 5 Oder-Schaltungen 7 mit je 2 Eingängen und der Und-Schalt­ ung 8 und der Oder-Schaltung 9 mit je 2 Eingängen und 2 Und-Schaltungen 10 und 3 Und-Schaltungen 12 mit je 2 Ein­ gängen und den Negier-Schaltungen 11 und 13 und der Und- Schaltung 14 und der Oder-Schaltung 15 mit je 2 Eingängen und den Oder-Schaltungen 16 und 17 mit je 3 Eingängen und 2 dualen Voll-Addierern 23 und 24 und den zugehörigen Leit­ ungen.

Das Haupt-Steuerwerk 12 (Fig. 3) besteht aus den Schalt­ ungen 13 und 16 und den Flip-Flops 31 und 41 und den Und- Schaltungen 32 bis 37 mit je 2 Eingängen und der Negier- Schaltung 38 und der Oder-Schaltung 39 mit 2 Eingängen und dem Tipp-Schalter 42 und den zugehörigen Leitungen. Das Multiplikator-Schieberegister 38 ist in Fig. 10 darge­ stellt.

Die Schaltung 13 (Fig. 4) besteht aus der Umcodierschalt­ ung 14 und dem Impuls-Zähler 15 und 9 Und-Schaltungen 1 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 2 mit 9 Eingängen und der Negier-Schaltung 3 und den zugehörigen Leitungen.

Die Umcodierschaltung 14 (Fig. 5) besteht aus der Und- Schaltung 1 und der Oder-Schaltung 2 mit je 2 Eingängen und 4 Oder-Schaltungen 3 mit je 2 Eingängen und 4 Und-Schalt­ ungen 4 mit je 2 Eingängen und den zugehörigen Leitungen. Diese Umcodierschaltung 14 codiert die Ziffern des Multi­ plikators vom 5211-Code in den Zähl-Code um.

Der Impuls-Zähler 15 der Schaltung 13 (Fig. 6) besteht aus 10 einfachen Flip-Flops 1 bis 10 und 8 Und-Schaltungen 11 mit je 2 Eingängen und 9 Und-Schaltungen 12 mit je 2 Ein­ gängen und der Oder-Schaltung 13 mit 5 Eingängen und 2 Oder-Schaltungen 14 mit je 2 Eingängen und dem weiteren einfachen Flip-Flop 15 und 2 Und-Schaltungen 16 und 2 Und- Schaltungen 17 mit je 2 Eingängen und 2 Negier-Schaltungen 18 und den zugehörigen Leitungen. Die Zähl-Ausgänge haben die Nummern 1 bis 8. Der Impuls-Eingang hat die Bezeich­ nung a. Der Rückstell-Eingang auf den Zählerstand 0 hat die Bezeichnung r0. Der Rückstell-Eingang auf den Zählerstand 1 hat die Bezeichnung r1.

Die Schaltung 16 (Fig. 7) besteht aus den Impuls-Schalt­ ungen 27 und 28 und den einfachen Flip-Flops 23 und 24 und den Und-Schaltungen 1 bis 3 und 4 mit je 2 Eingängen und den Oder-Schaltungen 5 bis 7 mit je 2 Eingängen und der Negier-Schaltung 8 und den zugehörigen Leitungen.

Die Schaltung 27 (Fig. 8) ist ein Impuls-Zähler mit Spezial- Ausgängen und besteht aus 7 einfachen Flip-Flops 1 bis 7 und 5 Und-Schaltungen 11 mit je 2 Eingängen und 3 Und-Schalt­ ungen 12 mit je 2 Eingängen und der Negier-Schaltung 13 und der Oder-Schaltung 14 mit 3 Eingängen und dem weiteren ein­ fachen Flip-Flop 15 und 2 Und-Schaltungen 16 und 2 Und- Schaltungen 17 mit je 2 Eingängen und 2 Negier-Schaltungen 18 und den zugehörigen Leitungen. Der Impuls-Eingang hat die Bezeichnung a. Der End-Ausgang hat die Bezeichnung b. Der Rückstell-Eingang hat die Bezeichnung r. Die Spezial-Aus­ gänge haben die Bezeichnungen c bis e.

Die Schaltung 28 der Schaltung 16 (Fig. 9) ist ein Impuls- Zähler mit einer zusätzlichen 8-fachen Tor-Schaltung und be­ steht aus 10 einfachen Flip-Flops 1 bis 10 und 8 Und-Schalt­ ungen 11 mit je 2 Eingängen und 8 Und-Schaltungen 12 mit je 2 Eingängen und 8 Und-Schaltungen 13 mit je 2 Eingängen und der Negier-Schaltung 14 und der Oder-Schaltung 15 mit 5 Eingängen und dem weiteren einfachen Flip-Flop 16 und 2 Und- Schaltungen 17 und 2 Und-Schaltungen 18 mit je 2 Eingängen und 2 Negier-Schaltungen 19 und den zugehörigen Leitungen.

Der Impuls-Eingang hat die Bezeichnung a. Der End-Ausgang hat die Bezeichnung b. Der Rückstell-Eingang hat die Be­ zeichnung r. Die Zählerstand-Ausgänge D haben die Be­ zeichnungen 1 bis 8.

Die Ziffern-Eingabeschaltung 20 (Fig. 10) besteht aus 10 Tipp-Schaltern 7 und der Oder-Schaltung 1 mit 10 Eingängen und der Oder-Schaltung 2 mit 5 Eingängen und 2 Oder-Schalt­ ungen 3 mit je 4 Eingängen und der Oder-Schaltung 4 mit 8 Eingängen und den Tor-Schaltungen 5 und 6, bestehend aus je 4 Und-Schaltungen mit je 2 Eingängen und den Flip-Flops 7 und 8 und 2 Und-Schaltungen 9 und 10 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 11 mit 2 Eingängen und 2 Tast-Schalt­ ern 12 und den zugehörigen Leitungen. Das Multiplikator- Schieberegister hat die Nummer 38.

Die Wirkungsweise dieser Multiplizierschaltung ergibt sich wie folgt: Zuerst muß diese Multiplizierschaltung rückge­ stellt werden, sofern sie nicht schon rückgestellt ist. Diese Rückstellung erfolgt durch Antippen der Taste R. In dieser Grund-Stellung ist die Eingabe des Multiplikanden schon vor-angesteuert und erfolgt die Eingabe dieses Multi­ plikanden in das Schieberegister 22, indem dessen Ziffern über die Tastatur 7 in dieses Schieberegister eingetippt werden. Hierbei ist über den Ausgang A die Tor-Schaltung zur Anzeigeschaltung 45 vor-angesteuert und kann somit die Eingabe dieses Multiplikanden im Anzeigefeld der Anzeige- Schaltung verfolgt werden. Dann wird die Taste M angetippt und damit die Eingabe des Multiplikators in das Schiebere­ gister 38 vor-angesteuert; hierbei wird die entsprechende Tor-Schaltung zur Anzeigeschaltung 45 vom Ausgang B vor- angesteuert. Dann wird über die Tastatur 7 der Multiplika­ tor in das Schieberegister 38 eingetippt. Damit befindet sich der Multiplikand im Schieberegister 22 und der Multi­ plikator im Schieberegister 38 und wird die Taste G ange­ tippt und damit die additive Multiplikation ausgelöst. Hier­ bei wird zunächst die Impuls-Schaltung 27 der Schaltung 16 Takt-durchgesteuert, weil sich das Flip-Flop 23 in seiner Links-Stellung befindet. Dann wird das Flip-Flop 23 in sei­ ne Rechts-Stellung gekippt und somit nun die Impuls-Schalt­ ung 28 Takt-durchgesteuert. Hierbei liefert diese Impuls- Schaltung 28 über ihre Ausgänge NK aufeinanderfolgend 8 H-Impulse, mit denen in der Haupt-Schaltung 10 der einge­ tippte Multiplikand zur Zahl 00000000 addiert wird und so­ mit dann auch in der Ergebniszahl-Speicherreihe 25 gespei­ chert ist. Dann wird zum zweiten mal die Impuls-Schaltung 27 Takt-durchgesteuert, wobei zuerst vom Ausgang L1 das Schieberegister 21 rückstell-angesteuert wird und dann vom Ausgang L2 die Ergebniszahl (in diesem Fall nur der Multi­ plikand) von der Schaltung 25 aus in das Schieberegister 21 eingeblendet wird und dann vom Ausgang L3 die Ergeb­ niszahl-Speicherreihe 25 rückgestellt wird. Damit befindet sich die vorherige Ergebniszahl (Multiplikand) nicht nur im Schieberegister 22, sondern auch im Schieberegister 21. Dann wird zum zweiten mal die Impuls-Schaltung 28 Takt- durchgesteuert und dabei der Multiplikand verdoppelt. Dann wird zum dritten mal die Impuls-Schaltung 27 Takt-durchge­ steuert und dann zum dritten mal die Impuls-Schaltung 28 Takt-durchgesteuert, womit sich der verdreifachte Multipli­ kand in der Ergebniszahl-Speicherreihe 25 befindet. Falls die soeben zur Verarbeitung gekommene Multiplikatorziffer eine 3 ist, hat nun der Ausgang f der Schaltung 13 H-Poten­ tial und wird somit vom letzten H-Impuls der Impuls- Schaltung 28 nicht nur die Haupt-Schaltung 10 angesteuert, sondern auch das Flip-Flop 31 in seine Links-Stellung ge­ kippt, weil hierbei die Und-Schaltung 34 vom Ausgang f der Schaltung 13 vor-angesteuert ist. Bei der nun folgenden vierten Takt-Durchsteuerung der Impuls-Schaltung 27 lie­ fert somit der Ausgang N der Schaltung 16 einen wirksamen H-Impuls und somit der Ausgang 1 einen H-Impuls, mit dem das Schieberegister 22 links-verschiebend Takt-angesteuert wird und somit der Ausgang K einen H-Impuls, mit dem das Multiplikator-Schieberegister 38 rechts-verschiebend Takt- angesteuert wird. Somit kommt nun die zweite Multiplika­ tor-Ziffer zur Wirkung, welche im vorliegenden Fall eine 0 (Null) ist. In diesem Fall ist die Tor-Schaltung 70 nicht vor-angesteuert und wird somit bei der vierten Takt-Durch­ steuerung der Impuls-Schaltung 28 kein Impuls-Zyklus an die Haupt-Schaltung 10 geliefert. Bei dieser vierten Takt- Durchsteuerung der Impuls-Schaltung 28 wird die Schaltung 60 voll durchgesteuert und somit zuerst der Impuls-Zähler 15 auf 0 (Null) rückgestellt und dann wieder auf 1 ange­ hoben und dann das Flip-Flop 31 rückgestellt. Hierbei hat der Ausgang f der Schaltung 13 generell H-Potential und wird somit vom letzten NK-Abzweig-Impuls das Flip-Flop 31 schon wieder in seine Links-Abstellung gekippt. Bei der nun folgenden fünften Takt-Durchsteuerung der Impuls-Schaltung 27 kommt somit schon wieder der H-Impuls vom Ausgang N der Schaltung 16 zur Wirkung und liefert somit der Ausgang I seinen zweiten H-Impuls, mit dem das Schieberegister 22 links-verschiebend Takt-angesteuert wird und der Ausgang K seinen zweiten H-Impuls, mit dem das Multiplikator-Schie­ beregister 38 rechts-verschiebend Takt-angesteuert wird. Falls als Multiplikator die Zahl 503 verarbeitet wird, liegt nun an den Eingängen der Schaltung 13 die Ziffer 5 an und hat der Ausgang f L-Potential und wird bei den näch­ sten vier Takt-Durchsteuerungen der Impuls-Schaltung 28 die Schaltung 60 nicht voll durchgesteuert, weil bei diesen Ansteuerungen der Schaltung 60 nur der Impuls-Zähler 15 je­ weils um die Ziffer 1 angehoben wird. Bei der neunten Takt- Durchsteuerung der Schaltung 28 wechselt der Ausgang f der Schaltung 13 wieder von L-Potential auf H-Potential. In diesem Fall ist von der Multiplikatorziffern-Stellenanzahl- Programmierschaltung die Und-Schaltung 36 vor-angesteuert und somit beim Wechsel des Ausgangs f der Schaltung 13 die Vor-Ansteuerung der Und-Schaltung 3 der Schaltung 16 aufge­ hoben und somit die Links-Kippung des Flip-Flops 23 der Schaltung 16 blockiert und damit dieser Rechen-Ablauf zu Ende. Für die exakte Abschaltung des Rechen-Ablaufs ist so­ mit zusätzlich eine Programmierschaltung erforderlich, wel­ che mit der Anzahl der Multiplikatorziffern programmiert ist.

In der Grund-Stellung ist die Eingabe des Multiplikanden in das Schieberegister 22 vor-angesteuert und vom Ausgang A die Tor-Schaltung zwischen dem Schieberegister 22 und der Anzeigeschaltung 45 vor-angesteuert. Beim Antippen der Taste M wird die Eingabe des Multiplikators in das Schieberegister 38 vor-angesteuert und vom Ausgang B die Tor-Schaltung zwischen Schieberegister 38 und der Anzeige- Schaltung 45 vor-angesteuert. Beim Antippen der Taste G wird der Vielfach-Additions-Ablauf (Multiplikations-Ab­ lauf) ausgelöst und vom Ausgang H das Flip-Flop 8 in seine Rechts-Stellung gekippt. Vom Ausgang E wird das Schiebere­ gister 22 beim Eintippen des Multiplikanden links-ver­ schiebend Takt-angesteuert. Vom Ausgang F wird das Multi­ plikatorschieberegister 38 beim Eintippen des Multipli­ kators links-verschiebend Takt-angesteuert. Vom Ausgang I wird das Schieberegister 22 auch links-verschiebend Takt- angesteuert. Vom Ausgang K wird das Multiplikator-Schiebe­ register 38 rechts-verschiebend Takt-angesteuert. Der Ein­ gang t der Schaltung 12 wird mit der Takt-Frequenz ange­ steuert. Die Eingänge u2 liegen im Betriebszustand stän­ dig an H-Potential. Vom Ausgang L1 wird das Schieberegis­ ter 21 rückstell-angesteuert. Vom Ausgang L2 wird die Tor- Schaltung zwischen der Ergebniszahl-Speicherreihe 25 und dem Schieberegister 21 vor-angesteuert und somit die vor­ herige Ergebniszahl in das Schieberegister 21 eingeblendet. Vom Ausgang L3 wird die Ergebniszahl-Speicherreihe 25 rückstell-angesteuert. Von den Ausgängen NK wird die Haupt- Schaltung 10 Zyklus-angesteuert. Beim Antippen der Taste R wird die gesamte Rechenschaltung rückstell-angesteuert. Die Eingänge r werden von Abzweigungen des Ausgangs R1 rückstell-angesteuert. Die Ausgänge S steuern die Eingänge s an. Die Ausgänge W steuern die Eingänge w an.

Claims (7)

1. Elektronische Multiplizierschaltung, welche auf addi­ tive Weise die Multiplikations-Ergebniszahlen bildet und die jeweiligen beiden Zahlen mittels einer Tetra­ den-Addierschaltung (11) Ziffern-seriell zusammen­ addiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Tetraden- Addierschaltung (11) mit einem Tor-Schaltungs-System kombiniert ist, das die beiden jeweilige Ziffern der beiden Zahlen der Tetraden-Schaltung (11) zuführt und gleichzeitig die hierbei entstehende Ergebnisziffer an eine Ergebniszahl-Speicherreihe abführt in in der rich­ tigen Zeit-Schaltung speichert.

2. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplikator über eine Schaltung (14) verarbeitet wird, welche die Ziffern des Multiplikators aufeinanderfolgend in den Zähl-Code um­ codiert. (4 = LLLLLHHHH).

3. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplikand und der Multiplikator im 5211-Code verarbeitet wird.

4. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt-Schaltung (10) ein Schieberegister für den Multiplikanden (22) und ein Zusatz-Schieberegister (21) und eine Ergebniszahl-Speicher-Schaltung (25) aufweist, und daß in der Ergebniszahl-Speicherschalt­ ung (25) zuvor die Zwischen-Ergebniszahlen gespeichert werden.

5. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2 oder nach Anspruch 1 bis 3 oder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorherige Ergebniszahl über eine Vielfach-Tor- Schaltung in das Zusatz-Schieberegister (21) einge­ geben wird.

6. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2 oder nach Anspruch 1 bis 3 oder nach Anspruch 1 bis 4 oder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lieferung der er­ forderlichen Takt-Impulse eine Spezial-Schaltung (16) zur Verwendung kommt, welche zwei als Impuls-Schalt­ ungen angeordnete Impuls-Zähler (27 und 28) aufweist, von denen eine (28) die Impuls-Zyklen für die Haupt- Schaltung (10) liefert und die andere (27) die Impuls- Zyklen für die Einblendung der jeweiligen vorherigen Zwischen-Ergebniszahl in das Zusatz-Schieberegister (21) liefert.

7. Elektronische Multiplizierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2 oder nach Anspruch 1 bis 3 oder nach Anspruch 1 bis 4 oder nach Anspruch 1 bis 5 oder nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Impuls-Schaltungen (27 und 28) der Spezial-Schaltung (16) so angeordnet sind, daß sie mittels eines zusätzlichen Flip-Flops (23) von ihren Steuer-Ausgängen (b) ihre Takt-Ansteuerung umschalten und außerdem über einen sonstigen geeigneten Ausgang sich gegenseitig rückstell-ansteuern.