DE976265C - Binaere, im Serienbetrieb arbeitende Multiplikationseinrichtung - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBENAM 30. MAI 1963

N 3765 IXc/42m

ist in Anspruch genommen

Es ist eine binäre, im Serienbetrieb arbeitende Multiplikationseinrichtung bekannt, in welcher die Stellen des Multiplikators nacheinander geprüft werden, ob sie »0« oder »1« sind. Ist die geprüfte Multiplikatorstelle »1«, so wird der Multiplikand zum Akkumulator hindurchgelassen, in welchem die Multiplikanden als Teilprodukte addiert werden und das Produkt ergeben. Bei jedem Schritt wird der Multiplikand um eine Stelle verschoben, damit ίο die Teilprodukte im Akkumulator stellenrichtig addiert werden.

In dieser bekannten Multiplikationseinrichtung wird der Multiplikator während jedes Arbeitstaktes, d. h. jeweils nach der Bildung eines Teilproduktes in einer Verschiebeeinrichtung um eine Stelle verschoben und am einen Ende der Verschiebeeinrichtung geprüft, ob die jeweils dort stehende Multiplikatorziffer »0« oder »1« ist.

Als Verschiebeeinrichtungen kommen vor allem akustische Verzögerungsleitungen oder aus bistabilen Kippschaltungen gebildete Schieberegister in Frage.

Akustische Verzögerungsleitungen, die meistens die Form von Ouecksilberverzögerungsleitungen haben, sind aber teuer, weil zur Verschiebung des Multiplikators eine relativ große Verzögerung notwendig ist, denn während der Multiplikand einmal vollständig seine Verschiebeeinrichtung durchläuft,

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darf der Multiplikator nur um eine Stelle verzögert werden. Außerdem ist zu einer temperaturunabhängigen Verzögerung ein Thermostat erforderlich. Im Verzögerungsmedium und in den Wandlern treten Reflexionen und Verluste auf, so daß die Impulse bei der Wiedereinspeisung in die Laufzeitstrecke regeneriert, d. h. verstärkt und neu geformt werden müssen.

Noch teurer ist eine Verschiebeeinrichtung, wenn ίο sie als Schieberegister aus bistabilen Kippschaltungen aufgebaut ist, weil dann für jede Registerstufe oder jede Bitstelle des Multiplikators je eine bistabile Kippschaltung und ein Verzögerungselement notwendig sind.

Zweck der Erfindung ist es, eine Multiplikatiorisanordnung anzugeben, bei der die teure Verschiebeeinrichtung für den Multiplikator nicht notwendig ist. Bei der erfindungsgemäßen Multiplikationseinrichtung werden an zusätzlichen Schaltelementen lediglich zwei bistabile Kippschaltungen, zwei Torschaltungen, eine Oder-Schaltung und für eine gegebenenfalls notwendige Korrektur entweder eine Oder-Schaltung oder eine Prüfeinheit benötigt, die nach der Multiplikation die Ausführung des nächsten oder übernächsten Befehls auslöst.

Die Erfindung geht von einer binären, im Serienbetrieb arbeitenden Multiplikationseinrichtung aus, in welcher die einzelnen Multiplikatorziffernstellen in einem Prüfkreis nacheinander geprüft werden, wobei der während eines jeden Auslösetaktes innerhalb einer Speichereinheit um eine Ziffernstelle verzögert auftretende Multiplikand jeweils dann über eine Torschaltung in einen Sammler eintreten kann, wenn die während dieses Auslösetaktes geprüfte Multiplikatorziffernstelle den Wert »1« aufweist. Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß vor dem Einleiten des Multiplikanden in die Speichereinheit mittels einer von einer /»„-Wellenform erregten Oder-Schaltung die niedrigstwertige Multiplikandenziffernstelle auf den Wert »1« eingestellt wird, wobei gleichzeitig mittels eines Prüfkreises in einem Speicherglied der ursprüngliche Wert der niedrigstwertigen Multiplikandenziffernstelle gespeichert wird, daß weiter jeweils die während eines jeden Auslösetaktes um eine Ziffernstelle verzögert auftretende niedrigstwertige Multiplikandenziffernstelle als Prüfimpuls des Wertes der jeweils korrespondierenden, die Weiterleitung des Multiplikanden in den Sammler steuernden Multiplikatorziffernstelle in einer Torschaltung dient und daß schließlich zur Korrektur des Ergebnisses, wenn die niedrigstwertige Stelle des Multiplikanden ursprünglich »0« war, entweder in der Torschaltung, die den Multiplikanden zum Sammler durchläßt, die niedrigstwertige Stelle des Multiplikanden ausgeblendet wird oder nach der Multiplikation ein Subtraktionsbefehl ausgeführt wird, der die Subtraktion des Multiplikators vom Sammlerinhalt bewirkt.

Zum besseren Verständnis der einzelnen Erfindungsmerkmale wird die Erfindung nunmehr unter Bezug auf die Zeichnungen im einzelnen beispielsweise beschrieben.

Im Rahmen dieser Beschreibung wird angenommen, daß eine Rechenmaschine Anwendung findet, bei der Kathodenstrahlspeicher verwendet werden. Es ist klar, daß die Erfindung auf jede Rechenmaschine, die nach dem Reihenprinzip arbeitet, anwendbar ist und daß jede bekannte Art von Ziffernspeichersystemen Anwendung finden kann, so beispielsweise Quecksilber-Verzögerungsleitungen, mit welchen das jeweils aufgezeichnete Wort fortgesetzt in dynamischer Reihenform wiedergegeben werden kann. Die Maschine arbeitet mit einem Grundrhythmus, in welchem jeweils zur Befolgung eines Befehls ein mit »Satz« bezeichnetes Zeitintervall benötigt wird; jeder Satz wird durch einen Vorimpuls ausgelöst, welcher jeweils dann abgegeben wird, wenn die Befolgung der vorhergehenden Anweisungen abgeschlossen ist. Jeder Satz enthält eine Anzahl von »Takten«, welche Zeiträume darstellen, die jeweils für die Darstellung einzelner Worte bzw. Zahlen normaler Länge in dynamischer Form benötigt werden. Normalerweise besteht bei den erwähnten Maschinen ein Satz aus vier Takten. Die einzelnen Takte werden je nachdem, welche Tätigkeit der Kathodenstrahlspeicher gerade durchführt, mit »Abtasttakt« (S) und »Auslösetakt« (A) bezeichnet. Normalerweise folgen Abtast- und Auslösetakte abwechselnd aufeinander.

Die beiden zu multiplizierenden Zahlen D und R werden in dem Hauptspeicher MS der Maschine bereitgehalten; der erste Arbeitstakt ist die Übertragung des Multiplikanden D vom Hauptspeicher MvS" zu einem erfindungsgemäß vorgesehenen Hilfsspeicher DS. Diese Übertragung erfolgt durch die normale Tätigkeit der Maschine, indem ein Befehl befolgt wird, der hier mit s,D bezeichnet sei.

Die eigentliche Übertragung wird in dem letzten Takt A 2 eines Satzes ausgeführt, der in Fig. 1 mit dem Satz 0 bezeichnet ist, wobei in Fig. 1 die einzelnen Vorgänge eines Multiplikationsvorganges in Abhängigkeit von einer in Takte und Sätze unterteilten Zeitskala dargestellt sind. Am Ende des Satzes 0 wird ein Vorimpuls abgegeben, und die Maschine kann mit irgendeiner Tätigkeit fortfahren, die nicht unmittelbar mit der Multiplikation zusammenhängt, wobei der Multiplikand D in der Zwischenzeit unverändert in dem HilfsSpeicher DS regeneriert wird. Es wird jedoch angenommen, daß der Multiplikator R im Hauptspeicher MS unmittelbar verfügbar ist und daß der Multiplikationsvorgang während des Satzes 1 beginnt. Während des Satzes 1 führt die Maschine auf Grund ihrer normalen Arbeitsgänge die Multiplikatorzahl R vom Hauptspeicher MS einer zur Ziffernwertbestimmung dienenden Torschaltung RG zu. Dieser Vorgang wird auf Grund eines Befehls S₁R ausgeführt. Der eigentliche Multiplikationsvorgang kann beispielsweise mit dem Takt iao A 2 des Satzes 1 beginnen, während welchem der Multiplikator R zum ersten Mal in dynamischer Form aus dem Hauptspeicher MS herausgeführt wird; dieser Vorgang setzt sich dann so lange fort, bis die Rechnung beendet ist. Während die Multiplikation fortschreitet, wird der Multiplikator R

während jedes Auslösetaktes in unveränderter Form aus dem Hauptspeicher MS herausgelesen, während der Multiplikand D in dem Hilfsspeicher DS regeneriert und während jeder Regeneration um eine Ziffernstelle verzögert wird (was einer Multiplikation mit der Zahl 2 gleichkommt). Eine an der niedrigstwertigen Ziffernstelle des ursprünglichen Multiplikanden D vorhandene Ziffer »1« (falls in dem Multiplikanden D ursprünglich keine ίο »1« enthalten ist, wird, wie noch später erläutert werden wird, die Ziffer »1« an dieser Ziffernstelle eingefügt) löst bei jedem in bezug auf den Multiplikanden D erfolgenden Lese- und Regenerationsvorgang ein Signal aus, welches dazu verwendet wird, die jeweils im gleichen Zeitpunkt auftretende Ziffer des Multiplikators R im Schaltkreis RG, welchem dieser vom Hauptspeicher MS her zugeführt wird, auszuwählen und festzustellen, ob dieselbe eine »1« ist oder nicht. Wenn die Ziffer eine »1« ist, dann wird der Multiplikand D über einen weiteren Schaltkreis der Addiereinheit eines Akkumulators A zugeführt, welcher einen Teil der Maschine bildet; wenn die Ziffer eine »0« ist, wird dieser Schaltkreis nicht eingeschaltet, und die jeweils laufende Version des Multiplikanden D wird dem Akkumulator nicht zugeführt. Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, bis die letzte Ziffer »1« in der Multiplikatorzahl R ausgewertet wurde, wonach der Multiplikationsvorgang abgeschlossen ist und sogleich beendigt wird.

Satz 1 hat infolgedessen eine unbestimmte Ausdehnung und wird nur dann beendigt, wenn der Multiplikationsvorgang abgeschlossen ist. Diese Erweiterung der normalen Satzlänge wird dadurch sichergestellt, daß der Vorimpuls, welchen die Maschine normalerweise am Ende des Taktes A 2 abgeben würde, unterdrückt wird. Diese Unterdrückung wird durch eine bistabile Kippschaltung gesteuert, die während der Auslösetakte so lange umgesteuert wird, wie in der Multiplikatorzahl R eine Ziffer »1« höherer Ordnung auftritt als die gleichzeitig mit jener Ziffer in der jeweils laufend wiedergegebenen Version der Multiplikandenzahl D auftretende Ziffer, welche in der ursprünglichen Form die an der niedrigstwertigen Ziffernstelle befindliche Ziffer war. Die eigentliche Unterdrückung kann in einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß, wenn sich die bistabile Kippschaltung im umgeschalteten Zustand befindet, ein Ausgangssignal desselben dazu benutzt wird, eine Torschaltung abzuschalten, durch welche normalerweise die Vorimpulse denjenigen Teilen der Maschine zugeführt werden, welche durch diese Vorimpulse gesteuert werden. Vorimpulse werden jeweils am Beginn jedes zweiten Abtasttaktes (d. h. jeweils während vier Takten einmal) erzeugt; dieser Vorgang kann jedoch so abgeändert werden, daß Vorimpulse nur jeweils einmal im Verlauf von fünf Takten abgegeben werden, wenn z. B. das Verfahren mit doppelt langen Zahlen angewendet wird. Die Unterdrückung mit Rücksicht auf den Multiplikationsvorgang kann bei dieser Maschine einfach dadurch erreicht werden, daß eine Torschaltung in dem Stromzweig der erzeugten Vorimpulse entsprechend gesteuert wird. Der Vorimpulsgenerator kann jedoch auch so geschaltet sein, daß er Vorimpulse jeweils zu Beginn eines Abtasttaktes (also jeden zweiten Takt) oder zu Beginn jedes Taktes abgibt, in welchem Fall die Maschine so konstruiert sein muß, daß die erforderlichen Vorimpulse unterdrückt werden, um die Tätigkeit jeweils in einem gewünschten 4- (oder 5-) Takt-Rhythmus auszulösen. Wenn der Vorimpulsgenerator dieser Bauart angehört, dann kann offenbar die Unterdrückung der Vorimpulse während eines Multiplikations-Vorganges durch den gleichen Mechanismus unter Steuerung eines Signals, welches von dem vorher erwähnten Umsteuerkreis herrührt, erreicht werden. Eine schematische Anordnung einer Einrichtung zur Ausführung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer Ziffernrechenmaschine wird nunmehr an Hand der Fig. 3 beschrieben.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, enthält die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung gezeigte elektronische Ziffernrechenmaschine einen Hauptspeicher MS, der seinerseits eine Speicherröhre enthält, deren zugehörige Abgreifelektrode Ausgangssignale über einen Verstärker einer Leseeinheit zuführt, um entweder dieselben vermittels eines Auswärts-Übertragungstores OTG anderen Teilen außerhalb der Maschine zuzuführen oder um die Regeneration innerhalb des Speichers vermittels einer internen Schreibeeinheit zu bewirken.

Die aus dem Hauptspeicher MS abgetasteten Signale stehen zur Zuführung zu einem Akkumulator A 7MX Verfügung, der eine Speicherröhre enthält, deren Abgreifelektrode über einen Verstärker und eine Leseeinheit mit einer Recheneinheit verbunden ist, die entweder eine Additionsschaltung, eine Subtraktionsschaltung, eine Multi- plikationsschaltung, eine Divisionsschaltung oder irgendein anderes bekanntes Rechenglied sein kann. Der zweite Eingangsimpuls zu dieser Recheneinheit wird normalerweise das von dem Hauptspeicher M-S" kommende Signal sein; der zusammengesetzte Ausgangsimpuls aus dieser Recheneinheit steht entweder als äußerer Ausgangsimpuls oder über eine interne Schreibeeinheit als Regenerationsmedium für die Speicherröhre zur Verfügung.

Das von dem Akkumulator A herrührende Ausgangssignal kann, falls erforderlich, über ein Einwärts-Übertragungstor ITG zu dem Hauptspeicher MS zurückgeführt werden, oder es kann einer Prüfeinheit TU zugeführt werden, deren Tätigkeit darin besteht, festzustellen, ob das zugeführte Signal mit einem bestimmten Zustand übereinstimmt oder nicht, worauf dasselbe einen Steuervorgang ausführen kann, indem die Reihenfolge der innerhalb der Maschine zu befolgenden Befehle geändert wird. Diese Prüfeinheit TU ist so geschaltet, daß sie jeweils entweder ein Ausgangssignal » + 1« oder ein Ausgangssignal »+2« erzeugt, welches jeweils einer internen Addiereinheit einer Steuereinheit CL zugeführt wird, die eine Kathodenstrahl-Speicherröhre in Verbindung mit

einer zugehörigen Abgreifelektrode enthält, welche einen Verstärker und eine Leseeinheit mit Impulsen beschickt, deren Ausgangsimpuls als zweiter Eingangsimpuls der genannten Additionseinheit zugeführt wird. Der kombinierte Ausgangsimpuls der letzteren steht entweder über ein Befehlstor IG für äußere Lesezwecke oder als interner Regenerations-Eingangsimpuls zu einer Schreibeeinheit zur Verfügung, welche diesen in die Speicherröhre ίο zurückführt.

Der Ausgangsimpuls wird über das Befehlstor IG einem Befehlsregister STU zugeführt, dessen Aufgabe darin besteht, eine Anzahl von Gleichspannungen zu liefern, die jeweils die einzelnen Ziffern der Befehle darstellen; diese werden dem Befehlsregister so zugeführt, daß Teile davon einen F-Ablenkgenerator YSG steuern, dessen Funktion darin besteht, den Abtastpegel und infolgedessen die Adressenwahl des Strahles der Kathodenstrahlspeicherröhre des Hauptspeichers MS festzulegen, während die anderen Teile des Befehlsregisters dazu dienen, entsprechende Steuerpotentiale zu liefern, die jeweils in der gewünschten Kombination dazu benutzt werden, den Zustand der Torschaltungen innerhalb der Maschine zu steuern.

Der Grundrhythmus der Maschine wird durch sogenannte »Vorimpulse« aus einem Vorimpulsgenerator PPU gesteuert; die ganze Maschine steht unter der Einwirkung einer Anzahl von Wellenformen, die bestimmte charakteristische Formen aufweisen, wie beispielsweise einer Strichwellenform, einer Punktwellenform, einer Strobowellenform, einer Auslöschwellenform, einer Auslösewellenform, einer Halbwellenform und einer Folge von /»-Impulsen. Diese Wellenformen werden in Generatoren erzeugt, die sich in einer Wellenformgeneratoreinheit WGU befinden.

In Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine Hilfsspeichereinheit DS vorgesehen, die dem Akkumulator A sehr ähnlich ist und die eine mit einer Regenerationsschleife 11 ausgestattete Kathodenstrahl-Speicherröhre 10 enthält, die außer dem üblichen Verstärker, der üblichen Leseeinheit und der üblichen Schreibeeinheit zwischen diesen beiden letzterwähnten Einheiten eine Schaltung 12 zur Multiplikation mit dem Faktor 2 enthält. Diese Schaltung ist so geschaltet, daß sie entweder wirkungsmäßig in die Regenerationsschleife 11 mit einbezogen ist oder wirkungsmäßig durch Zuführung einer entsprechenden Steuerspannung über Leitung 13 umgangen wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Schaltkreis 12 normalerweise unwirksam ist und nur dann wirksam wird, wenn infolge einer Anweisung s,R der Leitung 13 eine von dem Befehlsregister STU abgeleitete Steuerspannung zugeführt wird. Die Schaltung 12 besteht aus einem Verzögerungsglied, das eine Verzögerung um ein Zifrernintervall hervorruft. Vorzugsweise ist dieses Verzögerungsglied eine Schieberegisterstufe.

Die Kathodenstrahlröhre 10 ist so gestaltet, daß auf gesonderten Zeilen α und s, die während Auslöse- und Abtasttakten jeweils abwechselnd durch den Kathodenstrahl bestrichen werden, zwei vollständige Wörter gespeichert werden können. Die erforderliche Quer- und F-Ablenkwellenform wird über eine Leitung 14 zugeführt. Die Grundzeitsteuerung bzw. Z-Ablenkung des Kathodenstrahles ist synchron mit den in anderen Speicherelementen der Maschine benutzten Zeitsteuerwellenformen; es wird die passende X-Zeitsteuerwellenform von der Wellenformgeneratoreinheit WGU verwendet. Der Schreibeingang 15 der Speichereinheit DS ist über eine Torschaltung 16 mit dem Ausgang des Hauptspeichers MS verbunden. Die Torschaltung 16, eine sogenannte Und-Schaltung, ist normalerweise nichtleitend und so geschaltet, daß sie nur nach dem Einstellen eines den Schlüssel s,D enthaltenden Befehls in dem Befehlsregister STU während ^42-Takten eingeschaltet wird. Mit dem Schreibeeingang 15 des Speichers DS ist als weitere Quelle für Signale eine weitere Und-Schaltung 17 verbunden, die zwei Eingänge aufweist und so geschaltet ist, daß durch sie während ^42-Takten ein /Ό-Impuls nur dann hindurchgeschickt wird, wenn im Befehlsregister STU der Code s,D eingestellt ist. Dieser Eingangsimpuls wird über eine sogenannte Oder-Schaltung 18 geführt.

Der Ausgangsimpuls aus dem Hauptspeicher wird außerdem, stets wenn er über die Und-Schaltung 16 verfügbar ist, als einer der Steuereingänge einer weiteren Und-Schaltung 19 zugeführt, die außerdem mit den /»O-Impulsen beschickt wird, während der Ausgangsimpuls aus dieser Und-Schaltung zur Umschaltung einer bistabilen Kippschaltung TCl dient. Diese Kippschaltung wird durch die Ausgangsimpulse einer weiteren bistabilen Kippschaltung TC2, die selbst wiederum jeweils durch die ausgesandten Vorimpulse umgesteuert und (jeweils am Ende der unmittelbar folgenden Sl-Takte) durch die jeweiligen Vorderflanken der Auslöschwellenform wieder in ihren Ausgangszustand zurückgeschaltet wird, seinerseits in seinen Ausgangszustand zurückgestellt. Ein Ausgangsimpuls der bistabilen Kippschaltung TC1 wird dem Teil der Prüfeinheit TU zugeführt, der die Aussendung entweder eines » + 1«-Signals oder eines » + 2«-Signals zur Steuereinheit CL steuert. Sobald die bistabile Kippschaltung TC1 umgesteuert wird, wird die Prüfeinheit TU so eingestellt, daß ein » + 2«-Signal abgegeben wird, während, wenn die bistabile Kippschaltung TC1 sich in ihrem Ausgangszustand befindet, die Prüfeinheit TU so eingestellt wird, daß sie ein » + !«-Signal abgibt.

Der Leseausgangsimpuls der Speichereinheit DS steht, bevor er die Schaltung 12 zur Multiplikation mit dem Faktor 2 durchläuft, über Leitung 20 zur Verfügung und kann über die Und-Schaltung 21 dem Schreibeingaug des Akkumulators A zugeführt werden. Derselbe Ausgangsimpuls wird außerdem einer weiteren Und-Schaltung RG zugeführt, deren Ausgangsimpuls als Einstell-Eingangsimpuls für eine bistabile Kippschaltung TC 3 benutzt wird. Diese Kippschaltung TC 3 wird, falls erforderlich,

am Ende der Abtasttakte durch die Halbwellenform in ihren Ausgangszustand zurückgestellt; einer ihrer Ausgangsimpulse wird als Steuerimpuls der Und-Schaltung 21 zugeführt, wodurch diese Torschaltung 21 nur dann eingeschaltet wird, wenn sich die bistabile Kippschaltung TC 3 im umgestellten Zustand befindet.

Der verdoppelte Ausgangswert aus der Speichereinheit DS steht auf Leitung 23 zur Verfügung und ίο wird als Eingangsimpuls einer weiteren bistabilen Kippschaltung TC 4 zugeführt, die, falls erforderlich, am Ende der Abtasttakte durch die HaIbwellenform rückgesteuert wird. Ein Ausgangsimpuls aus dieser bistabilen Kippschaltung dient als Steuerpotential für die Und-Schaltung RG, während ihr entgegengesetzter Impuls als Steuerpotential für eine weitere Und-Schaltung 24 ausgenutzt wird. Die bistabile Kippschaltung TC4 ist so geschaltet, daß sie in ihrem nicht umgesteuerten Zustand die Torschaltung RG öffnet und die Torschaltung 24 schließt und in ihrem umgesteuerten Zustand die Torschaltung 24 öffnet und die Torschaltung RG schließt.

Der Ausgangsimpuls aus dem Hauptspeicher MS wird der Torschaltung 24 über eine Torschaltung 25 zugeführt, läuft, falls diese geöffnet ist, durch diese hindurch und dient einer weiteren bistabilen Kippschaltung TC 5 als Eingangsimpuls. Diese Kippschaltung wird, falls erforderlich, jeweils am Ende der Abtasttakte durch die Halbwellenform rückgesteuert; einer dieser Ausgangsimpulse wird als Steuerpotential einer Und-Schaltung 26 zugeführt, welche in diejenige Schaltung miteinbezogen ist, welche die in der Vorimpulseinheit PPU erzeugten Vorimpulse dem übrigen Teil der Maschine zuführt. Diese Und-Schaltung 26 ist eingeschaltet, wenn die bistabile Kippschaltung TC 5 sich in ihrem rückgestellten Zustand befindet, und ausgeschaltet, wenn die bistabile Kippschaltung TC 5 sich in ihrem umgesteuerten Zustand befindet, so daß die Abgabe von Vorimpulsen in diesem Zustand unterdrückt ist.

Der über die Torschaltung 25 dargebotene Ausgangsimpuls aus dem Hauptspeicher wird außerdem als zweiter Eingangsimpuls der Torschaltung RG so zugeführt, daß jeweils Impulse im Ausgangssignal des Hauptspeichers, die der Ziffer »1« entsprechen, die Torschaltung RG so einstellen werden, daß diese leitend wird.

Die Wirkungsweise der Anordnung wird nunmehr an Hand der Fig. 1, 2 und 3 erläutert, wobei als praktisches Beispiel für den Multiplikanden D die Zahl 10101000 ... 0 und für den Multiplikator die Zahl 11001000 ... 0 gesetzt wird. Beim Auftreten des Befehls S₁D im Satz 0 wird das Befehlsregister STU so eingestellt, daß im Hauptspeicher MS die Adresse des Multiplikanden D (10101000 ... 0) eingestellt wird und die Torschaltung 16 geöffnet wird, so daß im Takt A 2 dieses Satzes 0 die Zahl D in die Zeile α der Röhre 10 eingeschrieben wird. Gleichzeitig wird dieselbe Zahl D der Torschaltung 19 zugeführt, wo die Anwesenheit der Ziffer »1« an der ersten bzw. niedrigstwertigen Ziffernstelle das Durchlaufen des jeweils zeitlich hiermit zusammenfallenden /»0-Impulses zuläßt, der die bistabile Kippschaltung TCl umschaltet, wodurch die Tatsache, daß der Multiplikand an der niedrigstwertigen Ziffernstelle die Ziffer »1« aufweist, vorgemerkt wird und die Prüfeinheit TU so eingestellt wird, daß sie am Ende des Multiplikationsvorganges ein Signal » + 2« abgibt. Wenn der Multiplikand D an der niedrigstwertigen Ziffernstelle keine Ziffer »1« enthalten würde, so würde die bistabile Kippschaltung TC1 nicht umgesteuert, und die Prüfeinheit TU würde so eingestellt, daß sie am Ende des Multiplikationsvorganges ein Signal » + 1« abgibt.

Nachdem es für die Tätigkeit der Anordnung wesentlich ist, daß der eigentlich benutzte Multiplikand tatsächlich an seiner (ursprünglich) niedrigstwertigen Ziffernstelle die Ziffer »1« aufweist, wird außerdem während des Taktes A2 dieses Satzes 0 die Torschaltung 17 geöffnet, wodurch der Impuls p0 dem zur Zeile α der Röhre 10 zugeführten Signal überlagert wird und dort infolgedessen die erforderliche Ziffer »1« darstellt, falls diese ursprünglich fehlte.

Während der Takte Si, Al und S 2 des folgenden Satzes 1 (wobei ganze weitere Sätze da- go zwischenliegen können) ist die Verdoppelungsschaltung 12 unwirksam. Die Zahl D wird sodann während der Auslösetakte innerhalb der Speichereinheit DS jeweils unverändert regeneriert, sooft eine Zeile α der Röhre 10 abgetastet wird. Während des Taktes S2 des Satzes 1 wird in dem Befehlsregister STU der Befehl s,R eingestellt und am Beginn des Taktes A 2 wirksam, wodurch in diesem Augenblick die Verdoppelungsschaltung 12 wirksam wird und so lange in diesem Zustand verbleibt, wie der Befehl s,R wirksam ist.

Während des Taktes A 2 wird der Befehl s,R zum erstenmal befolgt, und der Multiplikator R (11001000.. .0) wird über die nunmehr offene Torschaltung 25 von dem Hauptspeicher MS einem Eingang der Torschaltung RG zugeführt, deren weiterer Eingang mit dem Leseausgangssignal (d. h. der unverzögerten Zahl D) vom Speicher DS her beschickt wird. Die bistabile Kippschaltung TC 4 befindet sich ursprünglich in ihrem nicht umgesteuerten Zustand und öffnet demgemäß die Torschaltung RG. Das Auftreten der Ziffer »1« an der niedrigstwertigen Ziffernstelle der Multiplikatorzahl R und das gleichzeitige Auftreten der gleichen Ziffer »1« der Multiplikandenzahl D bewirkt infolgedessen, daß durch die Torschaltung RG ein Ziffernsignal hindurchläuft und die bistabile Kippschaltung TC 3 umsteuert, die ihrerseits die Torschaltung 21 so steuert, daß die ganze Zahl D (10101000 ... 0) zum Akkumulator A hindurchläuft.

Die bistabile Kippschaltung TC4 wird mittels der verzögerten Ziffer »1« der niedrigsten Ziffernstelle umgesteuert, welche auf der Leitung 23 vom Ausgang der Verdoppelungsschaltung 12 her dargeboten wird, so daß die Torschaltung RG nur je-

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weils auf die Dauer der ersten Ziffernstelle des abgeänderten Multiplikanden D, der aus dem Speicher DS herausgelesen wird, geöffnet wird, und stets jeweils während eines Taktes immer nur eine Ziffernstelle des Multiplikators R herausgezogen wird. Die jeweils gleichzeitig auftretenden und herausgezogenen Ziffernstellen des Multiplikanden und des Multiplikators sind in Fig. 2 mit einem gestrichelten Ring umgeben.

ίο Während des nächsten und der folgenden Auslösetakte A3 ... An ist die Arbeitsweise die gleiche, abgesehen davon, daß die Ziffer »1«, die sich ursprünglich an der niedrigstwertigen Ziffernstelle des Multiplikanden D befand, in bezug auf die kontinuierlich immer wieder zugeführte und unveränderte Multiplikatorzahl R fortschreitend verzögert wird, so daß in dem Schaltglied RG jeweils jede folgende Ziffernstelle der Multiplikatorzahl R geprüft wird und der darauffolgende Arbeitsgang dementsprechend eingestellt wird. Wenn die geprüfte Multiplikatorstelle eine »1 «-Ziffer ist, dann wird die Kippschaltung TC 3 umgesteuert und die laufend multiplizierte Version des Multiplikanden D dem Akkumulator A zugeführt, während, wenn diese geprüfte Ziffernstelle eine »0« ist, der Schaltkreis TC 3 nicht umgesteuert wird und die betreffende Version des Multiplikanden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, infolgedessen von dem Akkumulator A ferngehalten wird. Außer wenn der ursprüngliche Multiplikand D »0« war, erstreckt sich der Multiplikationsvorgang über weitere, dem Takt A 2 folgende Takte, beispielsweise über .S3, A3, S4, A4 ... S_n __v A_n __v S_n, A_n (Fig. 1). Der Vorimpuls, der sonst nach dem Takt A 2 abgegeben würde, muß, ebenso wie alle weiteren Vorimpulse, die vor Abschluß des Multiplikationsvorganges abgegeben werden müßten, in der vorher erwähnten Weise unterdrückt werden. Die Steuerung dieser Unterdrückung erfolgt mittels der bistabilen Kippschaltung TC 5, deren Umsteuereingang über die Torschaltung 24, welche immer dann eingeschaltet wird, wenn die bistabile Kippschaltung TC 4 umgeschaltet wird, mit der Multiplikatorzahl R (11001000 ... 0) beschickt wird. Während des Taktes A 2 wird infolgedessen die ganze Multiplikatorzahl R mit Ausnahme der ersten Ziffernstelle (niedrigsten Ziffernstellenwertes, d. h. 1001000 ... 0) der bistabilen Kippschaltung TC 5 zugeführt. Ein so zugeführtes »1 «-Ziffernsignal wird infolgedessen die Torschaltung umsteuern und so den Vorimpuls unterdrücken, der sonst ausgelöst werden würde. Während des folgenden Taktes A 3 und der folgenden Auslösetakte der Multiplikation tritt die Ziffernstelle, an welcher die Torschaltung 24 geöffnet wird, fortschreitend später auf, wobei noch bemerkt wird, daß nur diejenigen Ziffernstellen der Multiplikatorzahl R, die in der Torschaltung RG noch nicht geprüft wurden, der bistabilen Kippschaltung TC 5 zugeführt werden. Die Vorimpulse werden so lange unterdrückt und die Multiplikation setzt sich so lange in dieser Weise fort, bis ein Punkt erreicht ist, an welchem alle »!«-Ziffernstellen der Multiplikatorzahl R in der Torschaltung RG geprüft worden sind und keine »1 «-Ziffernsignale mehr zugeführt werden, die die bistabile Kippschaltung TC 5 umsteuern. Infolgedessen wird sodann der nächste Vorimpuls, der normalerweise von der Maschine abgegeben würde, tatsächlich abgegeben, und die Maschine wendet sich dem nächsten auszuführenden Rechnungsgang zu.

In Fig. 1 ist angenommen, daß der nächste abzugebende Vorimpuls am Beginn desjenigen Abtasttaktes (Sl) liegt, welcher unmittelbar dem Auslösetakt folgt, während welchem die letzte »1«-Ziffer der Multiplikatorzahl R durch die Torschaltung RG geprüft wurde und während welchem die bistabile Kippschaltung TC 5 zum erstenmal unumgesteuert bleibt. Offenbar sind, wenn die Vorimpulsgeneratoren der Einheit PPu so geschaltet sind, daß Vorimpulse nur in Intervallen zu jeweils vier Takten zur Verfügung stehen, diese Vorimpulse erst zwei Takte später verfügbar. Der jeweils ausgelöste Vorimpuls leitet einen neuen Satz ein, nämlich Satz 2 (Fig. 1); es ist klar, daß, wenn die zeitliche Folge in der in Fig. 1 angegebenen Weise festgelegt ist, die Zuführung der Endversion des Multiplikanden D zum Akkumulator A (welche den ganzen oder einen Teil desjenigen Abtasttaktes einnimmt, der auf den Auslösetakt folgt, in welchem die letzte »1 «-Ziffer des Multiplikators R in der Torschaltung RG geprüft wird) den Satz 2 überdecken wird. Dies spielt jedoch weiter keine Rolle, da während des Taktes S1 des Satzes 2 die Maschine ohnehin in bezug auf Satz 2 keinerlei Rechnungsvorgänge ausführen kann, welche den Gebrauch des Multiplikationskreises bzw. des Akkumulators in sich schließen. Während der Takte 51 führt die Maschine lediglich die Arbeitsgänge aus, die dem Auslesen eines neuen Befehls vorhergehen.

Die in Satz 2 ausgeführte Tätigkeit hängt also jeweils von der Einstellung der bistabilen Kippschaltung TC1 ab. Wenn sich diese im umgeschalteten Zustand befindet, was anzeigt, daß sich an der niedrigstwertigen Ziffernstelle des ursprünglichen Multiplikanden D eine »1« befindet, dann wird die in dem Akkumulator^ gebildete Zahl das genaue Produkt sein und keine weitere Korrektur erforderlich sein. Die Ausgangssteuerspannung der bistabilen Kippschaltung TCl wird unter diesen Umständen infolgedessen so zugeführt, daß sie die » + 1«- bzw. »+2«-Schaltung der Prüfeinheit TU in der Weise steuert, daß der Inhalt der Steuereinheit CL der Maschine während des Taktes 6" 1 des zweiten Satzes um 2 erhöht wird und demzufolge in. der in der Maschine gespeicherten Befehlsliste ein Befehl ausgelesen wird. Wenn andererseits die niedrigstwertige Ziffernstelle des ursprünglichen Multiplikanden D eine »0« war, dann ist die am Ende des Satzes 1 in dem Akkumulator^ befindliche Summe zu groß und muß durch einmalige Subtraktion der Multiplikatorzahl R von dem Produktwert berichtigt werden. Der unumgesteuerte Zustand der bistabilen Kippschaltung TC1, der angibt, daß dies bei dem durch-

zuführenden Rechnungsgang der Fall ist, bewirkt, daß während des Taktes S1 des Satzes 2 zu dem Inhalt der Steuereinheit CL nur die Zahl »1« hinzuaddiert wird, so daß während dieses Satzes eine schon bei der Aufstellung des Rechnungsprogramm, in die Befehlsliste miteingeschobene Anweisung a~r,A ausgeführt wird. Der Befehl a—r,A bewirkt, daß die Multiplikatorzahl R aus dem Hauptspeicher MS herausgelesen und von dem Inhalt a ίο des Akkumulators A abgezogen wird und daß die Differenz a—r, welche das genaue Produkt R-D darstellt, in den Akkumulator A eingeschrieben wird.

Eine Abwandlung der bisher beschriebenen Schaltung, welche es überflüssig macht, den Befehl a—r,A vorzusehen, ist in Fig. 4 gezeigt. Bei dieser Abwandlung beeinflußt der Ausgangsimpuls aus der bistabilen Kippschaltung TC1 nicht » + 1«- bzw. »-!^«-Schaltungen einer Prüfeinheit TU. Die Torschaltung 21, über welche die Multiplikandenzahl D dem Akkumulator A zugeführt wird, ist mit einer weiteren Steuerverbindung ausgestattet, die mit den Ausgangsspannungen der bistabilen Kippschaltungen TC1 und TC4 beschickt wird, die in einer Oderschaltung 30 kombiniert werden. Die Steuerspannungen von den Kippschaltungen TC4 und TC 3 öffnen die Torschaltung 21 derart, daß alle Ziffern mit Ausnahme der ersten Ziffer des Multiplikanden D hindurchlaufen können. Hingegen öffnet die S teuer spannung von der bistabilen Kippschaltung TCl, wenn diese umgesteuert wird, die Torschaltung 21, so daß alle Ziffern des Multiplikanden D einschließlich der ersten Ziffer hindurchlaufen können. Wenn die bistabile Kippschaltung TC1 nicht umgesteuert wird, wodurch wahrgenommen wird, daß die erste Ziffer des ursprünglichen Multiplikanden D eine »0« ist, dann wird die Torschaltung 21 durch die Spannung der Kippschaltung TC 4 so gesteuert, daß die erste Ziffer der Zahl D im Speicher DS (d. h. die hinzugefügte »1«) nicht dem Akkumulator A zugeführt wird, während, wenn die Torschaltung TC1 umgesteuert wird, deren Ausgangsspannung jeweils während der ersten Ziffernperiode jeder Version der Multiplikandenzahl D die Wirkung der Steuerspannung der Kippschaltung TC 4 wegen der Oderschaltung 30 aufheben und gestatten wird, daß die an der ersten Stelle der Zahl D wirklich vorhandene Ziffer»!« dem Akkumulator A zugeführt wird. Bei den vorgenannten besonderen Ausführungsformen können die einzelnen Torschaltungen von irgendeiner geeigneten Bauart sein, beispielsweise können die Undschaltungen Diodenschaltungen sein. Auch die bistabilen Kippschaltungen können von irgendeiner geeigneten Bauart sein, mit welcher sich zwei stabile Zustände einstellen lassen, beispielsweise können sie als Eccles-Jordan-Schaltungen ausgebildet sein.

An den hier beschriebenen Anordnungen können offenbar zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So kann beispielsweise die bistabile Kippschaltung TCl am Ende des Taktes S2 des Satzes 0 durch irgendeine Wellenform in den nicht umgeschalteten Zustand zurückgeschaltet werden, beispielsweise durch die Halbwellenform, die am Ende des Taktes einen Nulldurchgang hat und die über eine Torschaltung, welche durch den gespeicherten Befehl s,D gesteuert wird, abgegeben wird, um den Rückschaltevorgang auszulösen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Binäre, im Serienbetrieb arbeitende Multiplikationseinrichtung, in welcher die einzelnen Alultiplikatorziffernstellen in einem Prüfkreis nacheinander geprüft werden, wobei der während eines jeden Auslösetaktes innerhalb einer Speichereinheit um eine Ziffernstelle verzögert auftretende Multiplikand jeweils dann über eine Torschaltung in einen Sammler eintreten kann, wenn die während dieses Auslösekontaktes geprüfte Multiplikatorziffernstelle den Wert »1« aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einleiten des Multiplikanden in die Speichereinheit (DS) mittels einer von einer /»„-Wellenform erregten Oder-Schaltung (18) die niedrigstwertige Multiplikandenziffernstelle auf den Wert »1« eingestellt wird, wobei gleichzeitig mittels eines Prüfkreises (19) in einem Speicherglied (TCl) der ursprüngliche Wert der niedrigstwertigen Multiplikandenziffernstelle gespeichert wird, daß weiter jeweils die während eines jeden Auslösekontaktes um eine Ziffernstelle verzögert auftretende, niedrigstwertige Multiplikanden-Ziffernstelle als Prüfimpuls zur Prüfung des Wertes der jeweils korrespondierenden, die Weiterleitung des Multiplikanden in den Sammler steuernden Multiplikatorziffernstelle in einer Torschaltung (RG) dient und daß schließlich zur Korrektur des Ergebnisses, wenn die niedrigstwertige Stelle des Multiplikanden ursprünglich »0« war, entweder in der Torschaltung (21), die den Multiplikanden zum Sammler durchläßt, die niedrigstwertige Stelle des Multiplikanden ausgeblendet wird oder nach der Multiplikation ein Subtraktionsbefehl ausgeführt wird, der die Subtraktion des Multiplikators vom Sammlerinhalt bewirkt.

2. Multiplikationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang eines innerhalb der Speichereinheit (DS) vorgesehenen Verzögerungsgliedes (12) eine bistabile Kippschaltung (TC 4) angeschlossen ist, die durch einen Halbwellenimpuls jeweils vor Beginn eines Auslösetaktes in den einen stabilen Zustand gekippt wird und durch die »1 «-Prüfziffer des Multiplikandenziffernsignals jeweils umgeschaltet wird, und daß die an die Kippschaltung (TC4) angeschlossene Torschaltung (RG) jeweils beim Umschalten der Kippschaltung, also jeweils am Ende des niedrigstwertigen Multiplikandenziffernintervalls, gesperrt wird.

3. Multiplikationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus-

gang der Torschaltung (KG) mit dem Eingang einer weiteren bistabilen Kippschaltung (TC 3) verbunden ist, deren Ausgangssignale eine weitere Torschaltung (21) derart steuern, daß beim Vorhandensein des Ziffernwertes »1« an der geprüften Multiplikatorziffernstelle der dem zweiten Eingang der Torschaltung (21) zugeführte Multiplikand durch die Torschaltung (21) hindurchgelassen wird.

ίο

4. Multiplikationseinrichtung nach einem der

Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausblendung der niedrigstwertigen Stelle des Multiplikanden ein Torimpulseingang der Torschaltung (21) über eine Oder-Schaltung

(30) einerseits an denjenigen Ausgang der Kippschaltung (TC 4), welcher während des niedrigstwertigen Multiplikandenziffernintervalls den Wert »1« aufweist und andererseits an einen Ausgang des Speicherkreises (TC 1) angeschlossen ist, in welchem das Signal »0« erscheint, wenn die niedrigstwertige Multiplikandenziffer ursprünglich den Wert »0« hatte, und das Signal »1« erscheint, wenn die niedrigstwertige Multiplikandenziffernstelle ursprüng-Hch den Wert »1« hatte.

5. Multiplikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem Zustand des Speichergliedes (TC 1) in einer Prüfeinheit (TU) eine Änderungsziffer (+1 bzw, +2) erzeugt wird, wobei die im Falle, daß die niedrigstwertige Multiplikandenziffernstelle ursprünglich den Wert »0« aufweist, erzeugte Änderungsziffer (+1) in der Steuereinheit einen Befehl zur Subtraktion des Multiplikators vom Sammlerinhalt auslöst, während die im Falle, daß die niedrigstwertige Multiplikandenziffernstelle ursprünglich den Wert »1« hatte, auftretende Änderungsziffer (+2) in der Steuereinheit das Übergehen des genannten Subtraktionsbefehls in dem Befehlsprogramm bewirkt.

6. Multiplikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Multiplikatorziffernsignal außerdem einer Torschaltung (24) zugeführt wird, die durch das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung (TC 4) derart geöffnet wird, daß sie nur die auf die jeweils geprüfte Ziffer des Multiplikators folgenden höherwertigen Ziffern hindurchläßt, und daß die durch die Torschaltung (24) hindurchgelassenen Ziffernsignale eine bistabile Kippschaltung (TC5) jeweils so einstellen, daß deren Ausgangssignal die Beendigung der Multiplikation bewirkt, wenn dem Eingang dieser Kippschaltung keine »1 «-Signale mehr zugeführt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 445 215;

Moore School of El. Enp., Philadelphia, 1. November 1949, Report 50-9 »A Funktional Description of the EDVAC«.

Hierzu r Blatt Zeichnungen

G 309 595/20 5,