DE1185403B

DE1185403B - Addierwerk mit mehreren binaeren Eingaengen

Info

Publication number: DE1185403B
Application number: DEJ22782A
Authority: DE
Inventors: William J Fitzgerald
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1961-12-07
Filing date: 1962-12-06
Publication date: 1965-01-14
Also published as: GB1006684A; US3226534A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: G06f

Deutsche Kl.: 42 m -14

Nummer: 1185 403

Aktenzeichen: J 22782IX c/42 m

Anmeldetag: 6. Dezember 1962

Auslegetag: 14. Januar 1965

Die Erfindung betrifft ein Addierwerk mit mehreren binären Eingängen, wie es in der Datenverarbeitungstechnik zum gleichzeitigen Addieren einer größeren Anzahl von Binärwerten verwendet werden kann. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Addierwerk zu schaffen, das einfacher und raumsparender aufgebaut ist und damit schneller und betriebssicherer arbeiten kann als bisher bekannte derartige Addierwerke und das in sehr einfacher Weise zu einer Anordnung zum Korrelieren zweier binärer Impulszüge ergänzt werden kann. Dies wird in einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß ein erster Zweig, in welchen von jedem Eingang des Addierwerkes aus ein Serienwiderstand eingeschaltet werden kann, parallel mit einem zweiten Zweig, der aus dem Eingang einer auf den Zeitpunkt des Auftretens einer Stromänderung ansprechenden Auswerteschaltung besteht, an eine Stromquelle angeschlossen ist. Vorteilhafterweise enthält die Auswerteschaltung eine der Anzahl der Addierwerkseingänge gleiche Anzahl von UND-Schaltungen, deren erste Eingänge mit dem Eingang der Auswerteschaltung und deren zweite Eingänge mit Impulsgeneratoren, die zeitlich gestaffelte Impulse liefern, verbunden sind.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einiger in den Zeichnungen .dargestellter Ausführungsbeispiele, in welchen die Serienwiderstände die Torleiter von Kryotronen sind, deren Steuerleiter mit den Eingängen des Addierwerkes verbunden sind, näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Addierwerkes nach der Erfindung, das aus den beiden parallelgeschalteten Zweigen L und R besteht. In dem linken Zweig L sind die Torleiter 2, 4, 6 usw. einer Anzahl von Kryotronen hintereinandergeschaltet. An die Eingangsklemme 8 wird ein Strom I_s angelegt, welcher sich auf die beiden Zweige L und R gemäß ihren Impedanzen aufteilt und an der Ausgangsklemme 10 wieder abfließt. In den rechten Zweig R ist der Torleiter 12 eines weiteren Kryotrons eingefügt, welcher durch einen Strom in dem Steuerleiter 14 in den normalleitenden Zustand übergeführt werden kann, um zu erreichen, daß bei Beginn einer Addition der gesamte Strom/_s in dem linken Zweig L fließt. In dem rechten Zweig R befinden sich weiterhin eine Anzahl von UND-Schaltungen 16,18, 20 usw., welche durch das gleichzeitige Anlegen eines Stromes in dem Zweig R und eines der Taktimpulse t_v t₂, t_s usw. erregt werden. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 16,18, 20 usw. sind mit bistabilen Kippschaltungen 22, 24, 26 usw. verAddierwerk mit mehreren binären Eingängen

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen (Württ.), Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

William J. Fitzgerald, Walnut Creek, Calif.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 7. Dezember 1961
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bunden. An Stelle der bistabilen Kippschaltung können natürlich auch andere Einrichtungen verwendet werden, die anzeigen, daß eine UND-Schaltung ein Ausgangssignal abgegeben hat. Die Torleiter 2, 4, 6 usw. der Kryotrone werden durch Eingangsströme in den Steuerleitern 28, 30, 32 usw. beeinflußt.

Zu Beginn einer Addition wird durch einen Stromimpuls durch den Steuerleiter 14, welcher den Torleiter 12 normalleitend macht, erreicht, daß der Strom /_s ganz durch den Zweig L fließt. Da das magnetische Feld innerhalb einer geschlossenen supraleitenden Schleife sich bekanntlich nicht ändern kann, fließt der Strom 7_S auch dann weiter in dem Zweig L, wenn der Torleiter 12 in seinen supraleitenden Zustand zurückkehrt. Wenn an die Steuerleiter 28, 30, 32 usw. ein Strom angelegt wird, steuern diese Leiter den Leitfähigkeitszustand ihrer zugehörigen Torleiter 2, 4, 6 usw. in den normalleitenden Zustand um. Daraufhin wird der Strom /_s aus dem Zweig L in den anderen Zweig R umgeleitet. Die Geschwindigkeit, mit der der Strom umgeleitet wird, ist dabei umgekehrt proportional dem in den ersten Zweig L eingeführten Widerstand.

Fig. 2 zeigt den Strom in dem Zweig R in Abhängigkeit von der Zeit und von dem in den ersten Zweig L eingeführten Widerstand. Dabei entspricht die Kurve R₁ dem größten und die Kurve R₇ dem kleinsten in den Zweig L eingeführten Widerstand. Mit I_k ist der kleinste Strom bezeichnet, der erforderlich ist, um eine der UND-Schaltungen 16,18,20 usw.

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zu betätigen. Die UND-Schaltungen werden von den zeitlich gestaffelten Impulsen t_v t₂, t₃ usw. getastet. Wenn nun ein größerer Widerstand R₁ in den ersten Zweig L eingeführt worden ist, weil viele Kryotrone in den normalleitenden Zustand übergeführt wurden, wird durch den ersten Impuls t_x die bistabile Kippschaltung 22 eingestellt. Wenn dagegen ein kleinerer Widerstand, z. B. R_s oder R₃, eingeführt worden ist, wird nicht die bistabile Kippschaltung 22, sondern eine der folgenden Kippschaltungen, z. B. 24 oder 26 eingestellt. Die Stellung der bistabilen Kippschaltungen ist daher ein direktes Maß für die Anzahl der in den ersten Zweig L eingeführten Widerstände und damit für die Anzahl der erregten Eingänge.

F i g. 3 zeigt eine Anordnung zur Bestimmung des Korrelationskoeffizienten zweier binärer Impulszüge. Unter dem Korrelationskoeffizienten versteht man dabei das Produkt zweier Funktionen über einen bestimmten Zeitabschnitt genommen. Bei binären Impulszügen werden diese Produkte durch Schaltungen bestimmt, welche die Gleichheit oder die Ungleichheit beider Impulszüge feststellen. In den folgenden Ausführungsbeispielen werden diese Schaltungen durch Kryotrone realisiert, welche zwei fest miteinander verkoppelte Steuerleiter aufweisen. So besitzen z. B. die Kryotrone 2, 4 und η in F i g. 3 die Steuerleiter 40 und 42, 44 und 46 bzw. 48 und 50.

Die Anordnung nach F i g. 3 möge zur Bestimmung des Korrelationskoeffizienten der Signale Q und S nach F i g. 4 dienen. Die während des ersten Zeitabschnittes auftretenden Impulse^ und B werden dann den Steuerleitern 40 und 42 des Kryotrons 2, die während des zweiten Zeitabschnittes auftretenden Impulse C und D den Steuerleitern 46 und 44 des Kryotrons 4 und die während des dritten Zeitabschnittes auftretenden Impulse E und F den Steuerleitern 50 und 48 des Kryotrons η zugeführt. Die beiden Steuerleiter eines Kryotrons seien dabei so gepolt, daß sich zwei Impulse gleicher Polarität gegenseitig aufheben, so daß der zugehörige Torleiter im supraleitenden Zustand verbleibt.

Die Signale Q und S₁ korrelieren während des ersten Zeitabschnittes t_v jedoch nicht während des zweiten und des dritten Zeitabschnittes t₂ und i₃, wie dies durch die Schraffierung des Impulses B in in Fig. 4 angedeutet ist. Da A und B miteinander korrelieren, C und D bzw. E und F jedoch nicht, bleibt der Torleiter 2 supraleitend, während die Torleiter 4 und η in den normalleitenden Zustand übergeführt werden. Es werden daher zwei Widerstandseinheiten in den linken Pfad L eingeführt, und der Strom in dem rechten Zweig/? hat dann einen zeitlichen Verlauf, der der Kurve S₁ von F i g. 5 entspricht. Durch die zeitlich gestaffelten Impulse t₂ und t₃ werden die Kippschaltungen 24 und 26 eingestellt.

Die Signale Q und S₂ korrelieren in zwei Zeitabschnitten, so daß nur "eine Widerstandseinheit in den linken Zweig L eingeführt wird und das Umschalten des Stromes in den rechten Zweig R etwas langsamer, und zwar nach der Kurve S₂ von F i g. 5 erfolgt. Es wird nur noch eine Kippschaltung 26 eingestellt.

Das Signal Q und das Signal S₃ zeigen vollständige Korrelation, so daß kein Widerstand in den linken Zweig L eingeführt und kein Strom in den rechten Zweig umgeschaltet wird, wie es die Kurve S₃ von F i g. 5 zeigt. Es werden daher auch keine der bistabilen Kippschaltungen 22, 24 und 26 eingestellt.

F i g. 6 zeigt eine ähnliche Anordnung zum Korrelieren zweier binärer Impulszüge wie F i g. 3, nur daß die beiden fest miteinander gekoppelten Steuerleiter eines Kryotrons gleichsinnig erregt werden. Dadurch wird erreicht, daß der zugehörige Torleiter des Kryotrons in den normalleitenden Zustand übergeht, wenn die beiden Impulse des zugehörigen Zeitabschnittes einander gleich sind, also miteinander korrelieren. Wird wieder das Signal Q mit dem

ίο Signal S₁ verglichen, so wird, da beide Signale nur während eines Zeitabschnittes miteinander korrelieren, nur eine Widerstandseinheit in den linken Zweig' L eingeführt. Der Strom in dem rechten Zweig R verläuft nach der Kurve S₁ in F i g. 7. Das Signal Q korreliert mit dem Signal S₂ während zweier Zeitabschnitte, so daß zwei Widerstandseinheiten in den linken Zweig L eingeführt werden und der Strom in dem rechten Zweig R gemäß Kurve S₂ von F i g. 7 verläuft. Die Signale Q und S₃ zeigen wieder volle Korrelation. Es werden drei Widerstandseinheiten in den linken Zweig L eingeführt, und der in den rechten Zweig R eingeschaltete Strom verläuft nach Kurve S₃. Die Schaltzeiten der Anordnung nach F i g. 6 zeigen also den umgekehrten Verlauf wie diejenigen der Anordnung nach F i g. 3.

Der erste der zeitlich gestaffelten Taktimpulse i_1; t₂, t₃ usw. beginnt vorteilhafterweise zusammen mit den an die Steuerleiter 40 bis 50 angelegten Eingangssignalen. Die Anzahl der durch die zeitlich gestaffelten Taktimpulse eingestellten bistabilen Kippschaltung 22, 24, 26 usw. zur Gesamtzahl dieser Kippschaltungen ist ein Maß für die Zeit, die der Strom/_s benötigte, um von dem linken Zweig L in den rechten Zweig R umzuschalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Addierwerk mit mehreren binären Eingängen, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Zweig (L), in welchen von jedem Eingang (28, 30, 32) des Addierwerkes aus ein Serienwiderstand (2, 4, 6) eingeschaltet werden kann, parallel mit einem zweiten Zweig (R), der aus dem Eingang einer auf den Zeitpunkt (t_v t₂, t₃) des Auftretens einer Stromänderung ansprechenden Auswerteschaltung (16 bis 26) besteht, an eine Stromquelle (8, 10) angeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (16 bis 26) eine der Anzahl der Addierwerkseingänge (28, 30, 32) gleiche Anzahl von UND-Schaltungen (16, 18, 20) enthält, deren erste Eingänge mit dem Eingang der Auswerteschaltung und deren zweite Eingänge mit Impulsgeneratoren, die zeitlich gestaffelte Impulse (t_v t₂, t₃) liefern, verbunden sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienwiderstände die Torleiter (2, 4, 6) von Kryotronen sind, deren Steuerleiter (28, 30, 32) mit den Eingängen des Addierwerkes verbunden sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Auswerteschaltung (16 bis 26) widerstandslos ist und in Reihe zu ihm der Torleiter (12) eines Kryotrons zum Rückstellen der Anordnung eingeschaltet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kryotron (2, 4,

η) einen weiteren Steuerleiter (40, 44, 48) trägt, der mit seinem ersten Steuerleiter (42, 46 bzw. 50) fest gekoppelt ist.

6. Verfahren zum Korrelieren zweier (gespeichert vorliegender) binärer Impulszüge mit einer Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die gleichen Zeitabschnitten zugehörigen Impulse (A, B) der beiden Impulszüge den beiden Steuerleitern (40, 42) eines Kryotrons (2) entweder gegensinnig (F i g. 3) oder gleichsinnig (F i g. 6) zugeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 768/331 1.65

ι Bundesdruckerei Berlin