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Reversibles Schieberegister Auf vielen Gebieten der Datenverarbeitung
und der Datenübertragung besteht die Notwendigkeit, Schieberegister vorzusehen,
die sowohl in Vorwärtsals auch in Rückwärtsrichtung arbeiten können. Dabei erhält
man bei einem rückwärts laufenden Schieberegister die Stellung der einzelnen Registerstufen
in zur Vorwärtsrichtung umgekehrter Reihenfolge. Solche reversiblen Schieberegister
können bei Systemen Verwendung finden, in denen verschiedene Ereignisse in der umgekehrten
Reihenfolge ihres Auftretens wiedergegeben werden sollen. Fallen beispielsweise
aus einer Signalfolge verschiedene Signale aus, so kann ein reversibles Schieberegister
diese ausgefallenen Signale regenerieren, nachdem wieder ein ursprüngliches Signal
aufgetreten ist.
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Es ist bekannt, ein reversibles Schieberegister dadurch zu realisieren,
daß entsprechend F i g. 1 ein aus n Registerstufen R1 bis R" bestehendes Schieberegister
über zwei Taktleitungen t1 und t2 angesteuert wird. Dabei schiebt der Schiebetakt
t1 die Informationen der einzelnen Stufen über die Leitungen s1 um je eine Stufe
nach rechts weiter, während der Schiebetakt t2 die Informationen der einzelnen Stufen
über die Leitungen s2 um je eine Stufe nach links schiebt. An den beiden Eingängen
E1 und E2 des Schieberegisters liegen dabei verschiedene Eingangssignale. Werden
beispielsweise in das Schieberegister fortlaufend Einsen am Eingang Ei eingeschrieben,
so werden am Eingang E2 fortlaufend Nullen eingeschrieben. Bei Operationsbeginn
sollen alle Stufen des Schieberegisters in der Stellung »0« stehen. Nach i Vorwärtsschiebetakten
stehen die Registerstufen R1 bis Ri in der Stellung »1«. Erfolgt darauf ein Rückwärtsschieben,
so erscheinen am Ausgang A2 des Schieberegisters i Signale der Wertigkeit »1«, d.
h., die Registerstufen R1 und Ri nehmen in umgekehrter Reihenfolge die Stellungen
ein, die sie beim Vorwärtsschieben eingenommen hatten. Ein solches reversibles Schieberegister
nach F i g. 1 hat jedoch den Nachteil, daß zur Verarbeitung von n Signalen
n Registerstufen benötigt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein reversibles Schieberegister
zu schaffen, das zur Verarbeitung von n Signalen wesentlich weniger als n Registerstufen
benötigt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination eines
an sich bekannten rückgekoppelten Schieberegisters, bei dem die Information einer
bestimmten Stufe über zwischen bestimmten vorhergehenden Stufen liegende Antivalenzglieder
mit den entsprechenden Informationen dieser Stufen verknüpft wird, mit einem weiteren,
die gleichen Stufen verwendenden rückgekoppelten Schieberegister, bei dem die Information
einer durch die rückgekoppelte Stufe des ersten Schieberegisters bestimmten anderen
Stufe über zwischen den gleichen Stufen wie die Antivalenzglieder liegende Äquivalenzglieder
mit den entsprechenden Informationen dieser Stufe verknüpft wird, wobei die Ansteuerung
für Vorwärts- oder Rückwärtsschieben über zwei getrennte Taktleitungen erfolgt.
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Ist dabei eine Rückkopplung vom Ausgang der letzten Stufe auf ein
am Eingang der ersten Stufe liegendes Antivalenzglied vorgesehen, so erfolgt gleichzeitig
eine Rückkopplung vom Ausgang der ersten Stufe auf ein am Eingang der letzten Stufe
liegendes Äquivalenzglied. Auch bei diesem erfindungsgemäßen reversiblen Schieberegister
wird dem Eingang der letzten Stufe eine Dauerfolge von Nullen zugeführt, falls dem
Eingang der ersten Stufe eine Dauerfolge von Einsen zugeführt wird, und umgekehrt.
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In den F i g. 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen
reversiblen Schieberegisters dargestellt, an Hand deren Aufbau und Wirkungsweise
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung noch etwas näher erläutert werden sollen.
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Die F i g. 2 zeigt den allgemeinen Fall eines erfindungsgemäßen n-stufigen
reversiblen Schieberegisters mit Rückkopplung. In diesem Fall liegt vor jedem der
einzelnen Registerstufen R1 bis Rn in der einen Richtung ein Antivalenzglied, in
der anderen Richtung ein Äquivalenzglied. Die Eingänge der Verknüpfungsglieder sind
zum einen mit dem Ausgang der vorhergehenden Registerstufe, zum anderen mit einer
gemeinsamen Rückkopplungsleitung verbunden, über die die Information der jeweils
- in Schieberichtung gesehen - letzten Registerstufe rückgekoppelt wird. Wird das
Schieberegister über die Leitung t1 getaktet, so nimmt es an seinem Eingang Ei je
Takt eine »1« auf und gibt die Information der i-ten
Registerstufe
über die Informationsleitung s1 unter Antivalenzbildung mit der über die Rückkopplungsleitung
r1 rückgekoppelten Information der n-ten Registerstufe an die (i +1)-te Stufe weiter.
Dieser Vorgang wird invertiert, wenn das Schieberegister über die Leitung t2 getaktet
wird. In diesem Fall wird am Eingang E2 je Takt eine »0« aufgenommen .und die Information
der (i +1)-ten Registerstufe unter Äquivalenzbildung mit der über die Leitung r2
rückgekoppelten Information der ersten Registerstufe an die i-te Stufe weitergegeben.
Ein derartiges reversibles Schieberegister braucht zur Verarbeitung von n Signalen,
wobei n = 1, 2, 3 . . ., im Optimalfall nur 1d n Registerstufen, wobei Id den Logarithmus
dualis, d. h. den Logarithmus zur Basis 2 bezeichnet. Rückgekoppelte Schieberegister
weisen bekanntlich einen periodischen Zyklus auf. Dabei ist die Periode abhängig
voll der Art der Rückkopplung, und innerhalb jeder Periode gibt es nur eine Stellung,
bei der alle Registerstufen die Stellung »0« einnehmen. Bei geeigneter Rückkopplung
erhält man bekanntlich eine Maximalperiode mit 2n-1 Registerstellungen, wobei n
die Zahl der Registerstufen ist.
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Die F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
reversiblen rückgekoppelten Schieberegisters mit drei Registerstufen. Bei diesem
Schieberegister erfolgt in Vorwärtsrichtung eine Rückkopplung der Information der
dritten Registerstufe über Antivalenzglieder auf die Eingänge der ersten und zweiten
Registerstufe. In Rückwärtsrichtung erfolgt eine Rückkopplung der Information der
ersten Registerstufe über Äquivalenzglieder auf die Eingänge der ersten und dritten
Registerstufe. Ein solches Register hat in Vorwärts- und Rückwärtsrichteng die Maximalperiode
von. 2s-1= 7. Über eine bistabile Kippstufe K werden die Schalter S1 und S2 angesteuert,
über die die Schiebetakte t1 und t2 an die Registerstufen gelangen. Soll ein Vorwärtsschieben
erfolgen, so wird der Schalter S1 geschlossen und der Schalter S2 geöffnet. Soll
ein Rückwärtsschieben erfolgen, so wird der Schalter S2 geschlossen und der Schalter
St geöffnet. Bei einer Eingabe einer Dauerfolge von Einsen am Eingang Ei nehmen
die Registerstufen beim Vorwärtsschieben der Information folgende Stellung ein:
| El R1 R2 RS |
| 0 |
| 0 |
| 0 |
| 1 1 0 0 |
| 1 1 1 0 |
| 1 1 1 1 |
| 1 0 0 1 |
| 1 0 1 0 |
| 1 1 0 1 |
| 1 0 0 0 |
| 1 1 0 0 |
Dieser bei einem über Antivalenzglieder rückgekoppelten Schieberegister an sich
bekannte Vorgang wird erfindungsgemäß invertiert, indem dem Eingang E2 eine Dauerfolge
von Nullen zugeführt wird, wobei .durch die entsprechende Rückkopplung über Äquivalenzglieder
beim Rückwärtsschieben die Registerstufen folgende Stellungen einnehmen.
| Es p" R2 Ra |
| 0 0 0 |
| 0 1 0 1 |
| 0 0 1 0 |
| 0 0 ß 1 |
| 0 1 1 1 |
| 0 1 1 0 |
| 0 1 0 0 |
| 0 0 0 0 |
| 0 1 .0 1 |
Wie ein Vergleich der beiden Perioden zeigt, unterscheidet sich die letztere Periode
von der erste= ren nur durch die Umkehrung der einzelnen Stellengen der Registerstufen
innerhalb der Periode.