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Einrichtung zur Ausgabe von Rechendaten in Form hörbarer Sprache Die
Erfindung betrifft eine programmgesteuerte elektronische Rechenmaschine mit einer
Vorrichtung zum akustischen Verfolgen des Rechenablaufs.
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Es wurde bereits früher vorgeschlagen, sogenannte Vocoder als Ausgabegeräte
mit elektronischen Rechenmaschinen zu verbinden, die digitale Informationselemente,
wie Buchstaben, Ziffern usw., in hörbare Laute umwandeln. Abgesehen von dem Aufwand
für den Vocoder, der in der Größenordnung der Rechenmaschine selbst liegt, können
die universellen Fähigkeiten der Vocoder bezüglich der Anzahl verschiedener darstellbarer
Silben im allgemeinen nicht ausgenutzt werden, da im vorliegenden Fall sinnvoll
nur solche Informationen hörbar gemacht werden sollten, die der Rechenmaschinenbenutzer
unmittelbar für Entscheidungen oder Handlungen auswerten kann. Es handelt sich also
um Betriebsanweisungen, um Fehleranzeigen, Bedienungsanleitungen oder um häufig
gleichartig oder ähnlich wiederkehrende Lageberichte über den Fortgang der Rechnungen,
wie sie bei der Prozeßsteuerung und der Prozeßüberwachung in Rechenmaschinen mit
Echtzeitbetrieb auftreten (z. B. Kollisionswarnungen bei der Flugsicherung).
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Es ist weiterhin bereits bekannt, mittels Lautsprecher den Informationstransport
auf bestimmten binären Leitungen der Rechenmaschine hörbar zu machen, um so feststellen
zu können, ob die Maschine überhaupt arbeitet oder nicht. Der Lautsprecher gibt
bei jedem Wechsel der Information von logisch Eins nach Null und umgekehrt ein knackendes
Geräusch ab. Eine solche Anordnung ist naturgemäß nicht in der Lage, differenzierte
Auskünfte über den Rechenverlauf zu geben.
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Es sind aber auch Einrichtungen zur Ausgabe von Rechendaten in Form
hörbarer Sprache bereits bekanntgeworden. Diese weisen einen Sprachsignal-Auswahlspeicher
auf, dessen von dem Rechner adressiert anrufbare Zellen Wort- oder Satzteile enthalten,
sowie einen Sprachsignal-Pufferspeicher, in den von dem Rechner ausgewählte Zelleninhalte
des Auswahlspeichers nacheinander übertragen werden und aus dem sie nachfolgend
hörbar gemacht werden. Dabei ist der Auswahlspeicher ein Magnettrommelspeicher,
und die auswählbaren Zellen sind die einzelnen geschlossenen Spuren auf der Trommel
oder Abschnitte dieser Spuren. Die ausgewählten Zelleninhalte werden in dem Pufferspeicher
in mindestens einer Aufzeichnungsspur nacheinander aufgezeichnet.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine derartige Einrichtung zur Ausgabe
von Rechendaten in Form hörbarer Sprache mit einem Sprachsignal-Auswahlspeicher,
dessen adressiert anrufbare Zellen Wort-oder Satzteile enthalten, sowie mit einem
Sprachsignal-Pufferspeicher mit mindestens einer Aufzeichnungsspur, in den ausgewählte
Zelleninhalte des Auswahlspeichers nacheinander übertragen werden und aus dem sie
aufeinanderfolgend hörbar gemacht werden. Es wird mit der Erfindung erreicht, daß
auf dem Auswahlspeicher Sprachinformationen von unterschiedlicher und frei wählbarer
Länge, die nicht wie bei den bekannten Einrichtungen an eine Spurabschnitts-Normallänge
gebunden ist, auf eine Spur des Pufferspeichers oder nacheinander auf mehrere solcher
Spuren ohne bei der späteren Wiedergabe störende Lücken überschreibbar sind, wobei
die Pufferspeicherspur stetig durchlaufen und insbesondere ebenfalls eine Trommelspeicherspur
sein kann.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Auswahlspeicher mit Mitteln versehen ist, die bei der Entnahme der Wort- oder Satzteile
aus dem Auswahlspeicher zusätzliche Signale erzeugen, die das Ende bzw. die Dauer
des jeweils entnommenen Wort- oder Satzteils angeben, daß eine diese Signale aufnehmende
Steuerstufe für die Aufzeichnung in dem Pufferspeicher vorgesehen ist, daß der Pufferspeicher
mehrere über die Länge einer Spur gleichmäßig verteilte Schreibköpfe aufweist und
einen Impulsgeber, der, dem gegenseitigen Abstand dieser Köpfe zugeordnet, Impulse
ausgibt, daß die Steuerstufe ein Tor enthält, das die Impulse bei gleichzeitigem
Anliegen eines Endsignals weiterleitet, sowie ein die Impulse dann aufnehmendes
Register vorgesehen ist, das jeweils einen der Schreibköpfe des Pufferspeichers
einschaltet, und dessen Inhalt durch die von dem Tor weitergeleiteten
Impulse
geändert wird, derart, daß die Schreibkopf-Einschaltung dem Aufzeichnungsende auf
der Spur nachläuft.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, daß die zusätzlichen Signale
auch einem Befehlswerk als Auslösesignale für die Adressenausgabe für den Auswahlspeicher
zugeführt werden.
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Den Unteransprüchen sind weitere speziellere Merkmale von Weiterbildungen
der Erfindung entnehmbar.
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An Hand der Zeichnung wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
nachfolgend nochmals näher erläutert.
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Mit 1 ist eine bekannte Rechenmaschine beliebiger Bauart bezeichnet,
sofern sie nur programmgesteuert ist. Sie enthält beispielsweise ein Rechenwerk
2, in dem Daten verarbeitet werden, die aus einem Speicher 3 kommen, wobei der Speicher
auch die Resultatdaten und die für die Programmsteuerung nötigen Befehlslisten aufnimmt.
Die Programmsteuerung wird mit Hilfe eines Befehlswerkes 4 bewirkt, das die Funktionen
der beschriebenen Teile sowie die Transporte zwischen ihnen steuert. Mit der Umwelt
korrespondiert jede derartige Rechenmaschine über Eingabe- und Ausgabegeräte, die
global in einem Block 5 zusammengefaßt dargestellt sind.
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Um den Betriebsablauf einer derartigen Rechenmaschine akustisch wahrnehmbar
zu machen, ist gemäß der Erfindung ein adressierbarer Speicher vorgesehen, der im
Ausführungsbeispiel als Tromme16 mit magnetisierbarer Mantelfläche ausgebildet ist.
Diese Trommel wird-durch einen Motor 7 in eine gleichförmige Drehung versetzt. Entlang
von Mantellinien der Trommel sind Speicherspuren (z. B. 8) angeordnet, die an ortsfesten
Leseköpfen (z. B. 9) während der Umdrehung vorbeigleiten. Die Anzahl dieser Spuren
ist den Erfordernissen der Speicherkapazität anzupassen. Die Umfangsgeschwindigkeit
der Trommel beträgt beispielsweise 9,5 cm/sec, so daß bei Verwendung üblicher zur
Aufzeichnung von Sprache dienender Leseköpfe ein Frequenzbereich bis etwa 20 kHz
erfaßt werden kann.
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Für die Erfindung kann angenommen werden, daß die Trommel einmalig
bei der Herstellung mit den gewünschten Signalen beschrieben worden ist, so daß
die Anordnung nur Leseorgane enthält und keine Schreiborgane. In dem erfindungsgemäßen
Beispiel sind die Sprachschwingungen nicht in der ursprünglichen Form aufgebracht,
sondern sie sind zuerst auf eine Bandbreite von z. B. 12 kHz beschränkt worden und
dann mit einem Signalton von beispielsweise 18 kHz disjunktiv gemischt, der das
Vorhandensein eines Wort- oder Satzteils angibt.
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Sämtliche Leseorgane der Trommel sind über eine Schalterpyramide
10 zusammengefaßt, so daß auf einer gemeinsamen Leitung 11 ein Signalgemisch
von der Spur auftritt, deren zugeordneter Lesekopf in der Pyramide 10 durchgeschaltet
ist. Einen Ausschnitt aus einem solchen Signal zeigt das Schaufenster 12. Die Leitung
11 führt auf eine Trennstufe 13, in der der Signalton von dem eigentlichen Sprachsignal
abgetrennt und gleichgerichtet wird. Das gleichgerichtete Modulationssignal wird
im folgenden nur noch als binärer Wert verwendet, der angibt, ob gerade ein Signal
gelesen wird (logisch Null) oder nicht (logisch Eins). Einen Ausschnitt aus diesem
Binärsignal zeigt das Schaufenster 14. Das eigentliche Sprachsignal, das im Schaufenster
15 im Ausschnitt gezeigt ist, wird nunmehr einer weiteren Schalterpyramide
16 zugeführt; durch die eines von mehreren Schreiborganen ausgewählt wird, die gleichmäßig
am Umfang einer besonderen Spur angeordnet sind. Diese besondere Spur bildet einen
Pufferspeicher, in dem die einzelnen Wort-oder Satzteile vor der Wiedergabe gesammelt
werden. Der Pufferspeicher kann entweder aus einer oder mehreren Spuren der erwähnten
Trommel bestehen; vorteilhafterweise liegt die Umdrehungszahl des Pufferspeichers
jedoch niedriger als die des eigentlichen Speichers, da das Sprachsignal nur Frequenzen
bis z. B. 12 kHz umfaßt. Beträgt beispielsweise die Umdrehungsgeschwindigkeit der
eigentlichen Speichertrommel 1 sec, so wird die Umdrehungsgeschwindigkeit der Pufferspeichertrommel
beispielsweise viermal langsamer sein, was entweder durch einen getrennten Motor
17 oder durch ein Getriebe erreicht wird.
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Sind die eine Nachricht bildenden Wort- oder Satzteile nach einem
noch zu erläuternden Verfahren schließlich auf der Pufferspeicherspur
18 versammelt und hat das Befehlswerk der Rechenmaschine über eine Binärleitung
19 ein Signal gegeben, das die Beendigung der Nachricht bedeutet, dann wird ein
Lautsprecher 20 mittels eines Schaltglieds 29 mit einem Leseorgan 21 verbunden,
so daß der gesamte Inhalt der Pufferspeicherspur 18 über den Lautsprecher wiedergegeben
wird.
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In der Schalterpyramide 10 wird die an sich bekannte Aufgabe gelöst,
eine bestimmte Spur zu einer bestimmten Zeit (Sektorauswahl) auf die gemeinsame
Leitung 11 durchzuschalten. Die Bestimmung von Spur und Zeit hängt vom Inhalt eines
Digitalregisters 22 ab, in dem die Adresse der jeweils als nächste zu lesenden Speicherzelle
steht. Die Adresse bezieht sich stets auf den Anfang des Wortteils und hält die
Durchschaltung mindestens so lange aufrecht, bis der ganze Wortteil ausgelesen ist.
Dieses Register wird nach jedem Wortteiltransport vom Befehlswerk der Rechenmaschine
neu geladen, welches die Adressenwerte aus dem Speicher 3 entnimmt. Das Binärsignal,
das im Schaufenster 14 gezeigt ist, wird über eine Leitung 23 dem Befehlswerk zugeführt,
so daß dieses erfährt, wenn es eine neue Adresse im Register 22 bereitstellen kann.
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Auf der Leitung 11 erscheinen also die Wort- und Satzteile, im allgemeinen
durch Lücken voneinander getrennt, bereits in der richtigen Reihenfolge. Die Lücken
sind dadurch bedingt, daß nicht zu allen Sektoren der Speichertrommel die gleiche
Zugriffszeit besteht. Durch den Pufferspeicher gemäß der Erfindung werden diese
Lücken eliminiert. Das erste Signal einer Nachricht, das der Schalterpyramide 16
zugeführt wird, findet diese in einer ersten bevorzugten Schaltstellung, welche
durch Löschen eines zugehörigen zählfähigen Adreßregisters 24 bestimmt ist. Solange
der Wort- oder Satzteil andauert, bleibt der Schaltzustand dieser Pyramide erhalten.
In dem Augenblick, wo der Satzteil zu Ende übertragen worden ist, schaltet das Binärsignal
gemäß Schaufenster 14 um.
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Dieses Signal wird einem Und-Gatter 25 zugeführt und öffnet dieses
für Taktimpulse, die von einer weiteren Spur 26 des Pufferspeichers abgeleitet sind.
Auf dieser Spur sind ebenso viele Impulse fest aufgebracht, wie Schreiborgane auf
der Pufferspeicherspur
vorhanden sind. Mit dem nächsten nach dem
Aufhören der Übertragung des Wort- oder Satzteils erscheinenden Taktimpuls entsteht
also am Ausgang des Konjunktionsgatters 25 ein Impuls, der über eine Leitung 27
dem Zähleingang des Adreßregisters 24 zugeführt wird.
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Mit jedem in der Lücke zwischen zwei Signalen auftretenden Taktimpuls
wird die Schalterpyramide 17 auf den jeweils nächstfolgenden Schreibkopf durchgeschaltet.
Die Durchschaltung der Schreibköpfe läuft gewissermaßen dem Ende der zuletzt übertragenen
Sprachsignale nach. Sobald wieder ein Sprachsignal kommt, hören die Zählimpulse
auf, und es wird über den gerade erreichten Schaltzustand der Schaltpyramide 16
und den entsprechenden Schreibkopf die Übertragung des neuen Wortteils unmittelbar
anschließend an die zuletzt übertragenen Wortteile fortgesetzt. Die Anzahl der Schreibköpfe
und damit der Taktimpulse auf der Taktspur 26 richtet sich also nur danach, wie
groß die Lücken zwischen zwei Wort- oder Satzteilen sein dürfen, ohne daß sie akustisch
störend oder wahrnehmbar sind.
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Nach der Übertragung des letzten zu einer Nachricht gehörenden Wort-
oder Satzteils wird, wie bereits erwähnt, der Lautsprecher 20 auf das Pufferspeicherleseorgan
21 durchgeschaltet, so daß die gesamte Nachricht wiedergegeben werden kann. Vor
einer neuen Zusammenstellung einer Nachricht werden über eine vom Befehlswerk kommende
Leitung 28 die Pufferspeicherspur 18 und das Adreßregister 24 gelöscht, so daß die
Anordnung wieder betriebsbereit ist. Dieser Löschvorgang kann aber auch bereits
über den Impuls auf der Leitung 19 bewirkt werden, der das Ende der Nachricht angibt.
In diesem Fall ist jedoch nur eine einmalige akustische Wiedergabe der Nachricht
möglich, während diese sonst beliebig oft reproduzierbar ist.
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Die Erfindung ist naturgemäß nicht auf das im einzelnen erklärte Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern es lassen sich vorteilhafte Ausführungsformen durch Modifikation
gewisser Merkmale gewinnen. Beispielsweise kann auf die Forderung unterschiedlicher
Geschwindigkeiten entweder ersatzlos verzichtet werden, oder aber die Speicherzugriffszeit
des eigentlichen Speichers kann durch zusätzliche Leseköpfe auf einzelnen oder allen
Spuren verringert werden. Auch hinsichtlich des Zeitraums, der zwischen der Wiedergabe
zweier Nachrichten liegt, lassen sich Verbesserungen und Erweiterungen vornehmen,
die beispielsweise darin bestehen, daß der Pufferspeicher aus zwei wechselweise
betätigbaren gleichen Spuren besteht, so daß es möglich ist, gleichzeitig aus einer
Spur auszulesen, während die andere gerade mit einer neuen Nachricht gefüllt wird.
Die hierfür nötigen Schaltmittel können wegen der geringen Anforderung an die Schaltgeschwindigkeit
elektromechanisch ausgebildet sein.
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Die Erfindung ist auch nicht auf Speicher in Trommelform beschränkt,
sondern sie ist auf alle Speichermedien anwendbar, auf denen Sprachsignale speicherbar
sind (z. B. Scheibe, Endlosband). Schließlich braucht das Binärsignal gemäß Schaufenster
14 nicht unbedingt auf die beschriebene Art mitgespeichert zu werden. Es kann insbesondere
auch durch einen Trägerfrequenzanteil gespeichert sein, der mittels Demodulator
oder Filter in der Trennstufe 13 aus dem Gesamtsignal abgeleitet wird. Es ist aber
auch denkbar, daß besondere Spuren des Speichers für dieses Signal vorgesehen sind.