DE968265C

DE968265C - Elektronische Rechenmaschine mit biquinaerer Dekade

Info

Publication number: DE968265C
Application number: DEC4309A
Authority: DE
Original assignee: Compagnie des Machines Bull SA
Current assignee: Compagnie des Machines Bull SA
Priority date: 1950-07-07
Filing date: 1951-06-07
Publication date: 1958-01-30
Also published as: FR1021631A; US2814441A; GB707752A; NL162297B

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 30. JANUAR 1958

C 43Op IX142 m

Die Erfindung bezieht sich auf elektronische Rechenmaschinen, in welchen das Grundelement durch eine Dekade biquinärer Art gebildet wird.

In einem biquinären Zahlensystem wird jede Ziffer einer Dezimalstelle durch zwei Glieder ausgedrückt. Das eine stellt die eine von den beiden Möglichkeiten einer ersten Gruppe mit zwei Alternativen und das zweite eine von den fünf Möglichkeiten einer zweiten Gruppe mit fünf Alternativen dar. Infolgedessen hat eine biquinäre elektronische Dekade in der Regel eine elektronische Wippe mit zwei Gleichgewichtszuständen für die erste Gruppe, eine elektronische Kombination mit fünf stabilen Gleichgewichtszuständen für die zweite Gruppe und Verbindungsorgane zwischen den beiden Gruppen und mit den anderen Dekaden.

Biquinäre elektronische Dekaden sind an sich bekannt. Beispielsweise hat die Fünfer-Gruppe einmal lediglich fünf Röhren und ist allgemein von der Art eines Multivibrators, wobei aber gewisse Herstellungsschwierigkeiten auftreten, wenn für dieses Prinzip und mit dieser Röhrenzahl eine große Betriebssicherheit erreicht werden soll, zum anderen hat die Fünfer-Gruppe zehn Röhren paarweise in »Flip-flop«-Schaltung, was viele Röhren für jede Dekade bedeutet.

Die Erfindung geht von Verfahren zum Addieren von Zahlen aus, deren Ziffern je durch einen oder mehrere elektrische Impulse in den Impulswert bezeichnenden, auf eine Anfangszeit Null bezogenen Zeitpunkten dargestellt werden, und benutzt ein Addierwerk mit je einer für jede Dezimalstelle vor-

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gesehenen Dekadenvorrichtung aus zwei Zählwerken, wovon das eine nach zwei Impulsen und das andere nach fünf Impulsen auf Null zurückgeht und dabei einen Übertragimpuls weitergibt; sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die den Wert der elektrischen Impulse bezeichnenden Zeitpunkte für jede Dezimalstelle auf Gruppen zu fünf verteilt sind, nämlich in jeder Gruppe vier Zeitpunkte für einen Wert und ein Zeitpunkt für einen anderen ίο Wert, und daß für jede zu addierende Ziffer mindestens ein Steuerimpuls in einem gegebenen Zeitpunkt auf eine jeder Dekade zugehörige Wählvorrichtung einwirkt, welche die zu addierenden Impulse auf verschiedenen Stromwegen entsprechend ihren Werten nach einem der zwei Zählwerke lenkt. Vorzugsweise verwendet das Verfahren nach der Erfindung eine Dekadenvorrichtung mit einem binären Zählwerk in Gestalt einer zur Registrierung eines Impulses vom Wert S bestimmten biao stabilen Kippschaltung und einem quinären Zählwerk in Gestalt einer Gruppe von drei zur Registrierung der Impulse vom Wert ι bestimmten bistabilen Kippschaltungen; hierbei werden nach der weiteren Erfindung die Ziffern darstellenden Impulse einem einzigen Eingang der Vorrichtung zugeleitet, und der Steuerimpuls wird den Auswahlmitteln von Stromkreisen zugeführt und steuert deren Arbeitsweise derart, daß diese Stromkreise den Impuls vom Wert 5 zum Eingang des binären Zählwerkes leiten, während die Impulse vom Wert 1 dem Eingang des quinären Zählwerkes zugeleitet werden.

Gegenüber bekannten Addierwerken und Addierverfahren, die je Summierungsstufe zehn Impulszeiten benötigen, umfaßt bei dem Verfahren nach der Erfindung jede Summierungsstufe nur sechs Impulszeiten, wodurch bei gleicher Impulsfrequenz ein erheblicher Zeitgewinn erreicht wird.

Ferner genügen zur Speicherung der gebildeten Zahlen wegen der geringeren Anzahl von Impulszeiten Vorrichtungen mit geringerem »Gedächtnis«, also kleinere Speichermittel als bei bekannten Verfahren.

Es wird nunmehr ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben.

Abb. ι ist ein Schema für eine biquinäre Dekade eines Zählers gemäß der Erfindung;

Abb. 2 und 3 sind ein Schema für die Stellung der Wippen;

Abb. 4 ist eine Abwandlung zur Abb. 1,
Abb. 5 ein Schema ähnlich den Abb. 2 und 3;
Abb. 6 ist ein Schema eines Addierwerkes zur Aufnahme einer Impulsserie;
Abb. 7 ist eine Abwandlung der Abb. 6 und

Abb. 8 ein anderes Schema eines Addierwerkes. In Abb. ι hat die schematisch dargestellte biquinäre Dekade vier elektronische Wippen oder »Flip-flop«-Schaltungen A, B, C, D. Die Wippen sind in der Stellung Null gezeichnet. Die obere Röhre jeder Wippe ist gezündet, und die Anzeigelampe, z. B. 30, ist gelöscht. Die aufeinanderfolgenden Impulse werden in E gegeben. Mit den dargestellten Verbindungen kippt ein erster negativer Impuls die Wippe A, die in den Zustand »1« übergeht, wobei B und C unverändert bleiben; ein zweiter Impuls führt die Wippe A in den Zustand »o« zurück, und ein negativer Impuls wird an die Wippe B übertragen, die sich umstellt. Der dritte Impuls kippt die Wippe A, ohne B zu beeinflussen. Der vierte Impuls kippt A₁ B und C. Der Zustand von A₁ B und C nach dem vierten Impuls ist aus Abb. 2 zu ersehen. Der Zustand von D hat sich nicht geändert.

G ist ein Organ (im englischen technischen Schrifttum »gate« genannt) der Art, daß beim Auftreten einer ausreichenden positiven Spannung in der Leitung 9 und eines Impulses auf der mit E verbundenen Leitung 8 ein Impuls auf der Leitung 10 erscheint. Solche Organe sind bekannt und können z. B. eine Diode, eine Mehrgitterröhre, ein Röhrensatz usw. sein. Der auf die Leitung 10 austretende Impuls wird für zwei Zwecke benutzt: einerseits wirkt er auf die Wippe D, welche die bereits erwähnte Zweier-Gruppe dargestellt, und andererseits wird er über das Verzögerungselement Θ und die Leitung 11 an die unsymmetrischen Eingänge von A₁ B und C gegeben. Dies hat zur Folge, daß die Wippen auf »0« zurückgestellt werden, wenn sie im Zustand »1« sind. Befinden sich die Wippen nach den vier Impulsen im Zustand der Abb. 2, so bewirkt der fünfte Impuls vorübergehend das Kippen von A; er geht aber auch über G, weil das Potential der Leitung 9, die mit dem Anodenkreis der oberen Röhre der Wippe C verbunden ist, auftritt. Dieser fünfte Impuls wird über die Leitung 11 an die Wippen A und C, die er auf »o«- zurückstellt, gegeben und auf die Wippe D übertragen, die kippt. Jetzt ist der in Abt). 3 gezeichnete Zustand erreicht. Der Kreisprozeß der folgenden fünf Impulse ist identisch, nur daß D bei dem zehnten Impuls im umgekehrten Sinn kippt, wodurch alle Wippen in den Zustand der Abb. 1 zurückgeführt werden. Hierbei wird ein Übertragungsimpuls nach »S¹ gesandt. Die Verzögerungselemente Θ können weggelassen oder in die Schaltung der Wippen einbezogen sein. Die Gleichrichterzellen, ζ. B. 31, dienen dazu, den Kippimpuls der Wippen der zweiten Gruppe nach dem vierten Impuls zu steuern, indem sie die gegenseitigen Rückwirkungen zugehöriger Wippen vermeiden. Gemäß dieser Schaltung stellt die Wippet, nachdem sie durch einen Impuls von dem Zustand »0« in den Zustand »1« gebracht worden ist, die Ziffer 1 dar, B die Ziffer 2, C die Ziffer 4, D die Ziffer 5 (für die Einer-Stelle der Dekade).

Abb. 4 ist eine Abwandlung der Abb. 1, bei welcher kein »gate« G vorhanden ist, sondern nur eine einfache Rückkopplung zwischen den Wippen C und den Wippen A und D über die Leitung 12. Bis iao zum vierten Impuls ist die Arbeitsweise die gleiche wie im vorigen Fall, d. h. daß der vierte Impuls das System in den Zustand der Abb. 2 bringt. Weil aber die Wippe C bei dem vierten Impuls kippt, rscheint ein Impuls negativer Spannung in dem iss Anodenkreis der unteren Röhre der Wippe C; er

wird durch die Leitung 12 auf die Gitter der oberen Röhren von A und B, die leitend werden, zurückgeschickt. Der Zustand des Systems ist in Abb. 5 dargestellt. Die Ankunft des fünften Impulses stellt mit Hilfe der Überträge die drei ersten Wippen auf »0« zurück und läßt D kippen.

Im Gegensatz zu der vorhergehenden Schaltung stellt, wenn A noch die Ziffer 1, B die Ziffer 2 und D die Ziffer 5 darstellt, C in der Endgleichgewichtsstellung nicht mehr als 1 dar. Mit anderen Worten: der Zustand »4« wird dadurch angegeben, daß sich A, B und C in der Stellung »1« und D in der Stellung »o« befindet, wie in Abb. 5 gezeigt; der Zustand »9« ist wieder der gleiche, nur daß sich D in der Stellung »1« befindet.

Abb. 6 zeigt das Schema eines Addierwerkes, in welchem die Dekade der Abb. 1 benutzt wird. Über Ei werden die mit 1, 2, 3, 4, 5 bezeichneten, zu addierenden Impulse und über E 2 der Steuerimpuls »/>« gegeben. Der Steuerimpuls geht über eine Verzögerungsleitung R mit getrennten Elementen, die jeweils eine passende Verzögerung Θ haben. Ihre Ausgänge sind mit Ausnahme des letzten über Gleichrichterzellen 14 und die Leitung 13 mit dem Steuereingang der Röhre G' (»gate«) verbunden. Bei jedem Impuls auf der Leitung 13 öffnet sich G' und läßt den in E1 gegebenen Impuls hindurchgehen, der in diesem Augenblick auftritt. Eine andere Röhre G" (gate) öffnet sich vorher über die Leitung 17, wenn der Impuls beim Takt 5 am Ende von R erscheint, und es kann ein einziger Impuls hindurchgehen, der über die Leitung 10 an die Wippe D gegeben wird, die kippt. Ein Gleichrichterelement 15 verhindert den Durchgang dieses Impulses zu der Leitung n (oder die Erregung der Wippe D erfolgt in einem anderen Punkt, der eine genügende Entkopplung gestattet, um die Übertragung dieses Impulses auf die Leitung 11 zu vermeiden).

Nimmt man zunächst das Zählwerk in Nullstellung an, so wird der Eintritt einer Anzahl von Impulsen kleiner als vier in dem Röhrensatz A₁B, C wie in einem Zähler registriert; der Eingang einer fünf wird getrennt in der Wippe D registriert. Soll nun eine 3 in dem Zähler A, B, C registriert werden, so wird sie, wenn eine 5 hinzukommt, noch gesondert in der Wippe D registriert; oder wenn eine 3 (drei Impulse) hinzukommt, addiert sich der erste Impuls in A, B, C und gibt G frei, der zweite entleert A, B, C und wird in der Wippe D eingetragen ; der dritte tritt in die Wippe A ein. Auf diese Weise hat man die Addition 3 + 3 = 6 ausgeführt.

Abb. 8 ist ein der Abb. 6 ähnliches Schema mit der Anwendung einer Dekade der Abb. 4 und ergibt analoge Resultate.

Statt vier Impulse, ausgehend von dem Steuerimpuls, über eine Verzögerungsleitung mit getrennten Elementen herzustellen, kann man vier getrennte Impulse benutzen, die von einem allen Dekaden des Rechengeräts gemeinsamen Verteiler geliefert werden. In diesem Falle ist die Leitung 13 nur ein einziger Eingang, und der Eingang von »G« wird einfach von einer Verzögerungsleitung mit einem einzigen Element gesteuert, das die Gesamtverzögerung hat, die für den Durchgang des Impulses 5 erforderlich ist.

Ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, kann die Verzögerungsleitung R durch jede äquivalente Vorrichtung ersetzt werden, z. B. durch einen unsymmetrischen Multivibrator oder eine Wippe der »One-shot«-Type (mit einem einzigen stabilen Gleichgewichtszustand). Abb. 7 zeigt als nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel das Schema einer solchen Ausführung, bei welcher /^; eine aperiodische Wippe der »One-shot«-Type mit zwei Ausgängen ist, die mit den Steuereingängen von G' und G" verbunden sind. Der Steuerimpuls »p« kippt F derart, daß die Entkopplung von G' während eines Zeitpunktes zwischen drei und vier Grundtakten, beispielsweise bei 3,5 Grundtakten, gesteuert wird (Grundtakt ist das Zeitintervall zwischen zwei an £1 gegebenen Impulsen des Generators). Am Ende dieses Zeitraumes kippt F von neuem auf Grund seiner inneren Ausbildung und öffnet G", so daß der Impuls im Takt 5 durch G" gehen kann und in D registriert wird.

Es sei noch bemerkt, daß die Röhre G von dem Typ der Röhren G' und G" verschieden ist; die erste Röhre wird durch positive Spannungen gesteuert, während dies bei den anderen Röhren durch negative Spannungen geschieht. Ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, können Abwandlungen der Erfindung, bei welchen diese Röhren (gates) von anderer Art als die beschriebenen sind, indem man die gewünschten Spannungen in passenden Punkten wählt, sowie andere Abwandlungen der Ausführungen ins Auge gefaßt werden, ohne daß die grundlegenden Elemente der Dekade geändert werden.

Die Addierwerke gemäß der Erfindung haben, wie ersichtlich, verhältnismäßig wenig Röhren, wodurch sich der bereits erwähnte Vorteil eines zugehörigen (nicht dargestellten) verhältnismäßig geringen »Gedächtnisses« ergibt.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zum Addieren von Zahlen, deren Ziffern je durch einen oder mehrere elektrische Impulse in den Impulswert bezeichnenden, auf eine Anfangszeit Null bezogenen Zeitpunkten dargestellt werden, in einem Addierwerk mit je einer für jede Dezimalstelle vorgesehenen Dekadenvorrichtung aus zwei Zählwerken, wovon das eine nach zwei Impulsen und das andere nach fünf Impulsen auf Null zurückgeht und dabei einen Übertragimpuls weitergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wert der elektrischen Impulse bezeichnenden Zeitpunkte für jede Dezimalstelle auf Gruppen zu fünf verteilt sind, nämlich in jeder Gruppe vier Zeitpunkte für einen Wert und ein Zeitpunkt für einen anderen Wert, und daß für jede zu addierende Ziffer mindestens ein Steuerimpuls in einem gegebenen Zeitpunkt auf eine jeder Dekade zugehörige Wählvorrichtung ein-

wirkt, welche die zu addierenden Impulse auf verschiedenen Stromwegen entsprechend ihren Werten nach einem der zwei Zählwerke lenkt.
2. Dekadenvorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch ι mit einem binären Zählwerk in Gestalt einer zur Registrierung eines Impulses vom Wert 5 bestimmten bistabilen Kippschaltung und einem quinären Zählwerk in Gestalt einer Gruppe von drei zur Registrierung der Impulse vom Wert 1 bestimmten bistabilen Kippschaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziffern darstellenden Impulse einem einzigen Eingang (E 1) der Anordnung zugeleitet werden, und daß der Steuerimpuls den Auswahlmitteln von Stromkreisen zugeleitet wird und deren Arbeitsweise so steuert, daß diese Stromkreise den Impuls vom Wert 5 zum Eingang des binären Zählwerkes (D) leiten, während die Impulse vom Wert 1

ao dem Eingang des quinären Zählwerkes (A, B₁ C) zugeleitet werden.
3. Dekadenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dekaden vorrichtung Verzögerungselemente, zwei elektronische Unterbrecher (G', G") und Gleichrichterzellen zugeordnet sind und daß die Steuerimpulse über die in Reihe liegenden Verzögerungselemente und Gleichrichterzellen den einen elektronischen Unterbrecher (G') für die Registrierung von Impulsen vom Wert 1 entsprechend einem der vier Zeitpunkte einer Gruppe in dem drei Kippschaltungen (A, B, C) umfassenden Zählwerk leitend machen und dann den anderen Unterbrecher (G") für die unmittelbare Registrierung von Impulsen von dem nur einem Zeitpunkt einer Gruppe entsprechenden Wert 5 in dem eine einzige Kippschaltung umfassenden Zählwerk (D) leitend machen.
4. Dekaden vor richtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählwerk der drei Kippschaltungen (A, B, C) für die Impulse vom Wert 1 von dem Zählwerk der einzelnen Kippschaltung (D) für die Impulse vom Wert 5 durch eine Gleichrichterzelle getrennt sind, welche die Impulse vom Wert 5 zum Zählwerk der einzelnen Kippschaltung (D) gelangen läßt.
5. Dekaden vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Verzögerungselementen und angeschlossenen Gleichrichterzellen eine elektronische Kippschaltung (F) vorhanden ist, die einen stabilen Gleichgewichtszustand von solcher Dauer hat, daß der Durchgang der Impulse vom Wert ι durch den einen elektronischen Unterbrecher (G') gestattet, aber dieser momentane Zustand vor der möglichen Ankunft eines Impulses vom Wert 5 am zweiten elektronischen Unterbrecher (G") geändert wird.
6. Dekadenvorrichtung nach einem der Anspruches bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von aus einem Steuerimpuls gebildeten verzögerten Steuerimpulsen eine entsprechendeAnzahl getrennter Impulse von einem gemeinsamen Sender in passenden Zeitabständen hervorgebracht und den Steuerorganen der elektronischen Unterbrecher (G') zugeleitet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Belgische Patentschrift Nr. 485 773.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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