DE4035100A1 - Multiplizier-dividierschaltung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung des kombi­ nierten Komma- und Schieberegister-Steuerwerks bei der elektronischen Multiplizier-Dividierschaltung nach P 40 34 399.5, welche die Dezimalziffern 5211-codiert verarbeitet.

Diese elektronische Multiplizier-Dividierschaltung ist in der vorliegenden Patentanmeldung nicht vollständig dar­ gestellt, sondern nur teilweise, weil bei dieser Multipli­ zier-Dividierschaltung nur dieses kombinierte Komma- und Schieberegister-Steuerwerk verbessert wurde. Die fehlen­ den Einzelheiten sind somit in der Patentanmeldung P 40 34 399.5 dargestellt und beschrieben.

In Fig. 1 ist die Haupt-Schaltung 1 dargestellt. In Fig. 2 ist eine Tetraden-Schaltung 5 der Reihe 32 dargestellt, welche von Addition auf Subtraktion und von Subtraktion auf Addition umschaltbar ist. In Fig. 3 ist eine Spezial- Neuner-Komplementschaltung 30 dargestellt. In Fig. 4 ist ein dualer Voll-Addierer einer Tetraden-Schaltung 5 darge­ stellt. In Fig. 5a bis 5c ist das Haupt-Steuerwerk 2 dargestellt. In Fig. 6 ist die Ziffern-Eingabeschaltung 50 dargestellt. In Fig. 6 ist die Ziffern-Eingabeschalt­ ung 50 dargestellt. In Fig. 7a und 7b ist das kombi­ nierte Komma- und Schieberegister-Steuerwerk 60 darge­ stellt. In Fig. 8 ist dieses kombinierte Komma- und Schie­ beregister-Steuerwerk 60 normal dargestellt (ohne Dar­ stellung der Schieberegister). In Fig. 9 ist zum Vergleich das kombinierte Komma- und Schieberegister-Steuerwerk 60 der Multiplierschaltung nach P 40 34 413.4 dargestellt. In Fig. 10 ist zum Vergleich das kombinierte Komma- und Schieberegister-Steuerwerk 60 der Dividierschaltung nach P 40 34 414.2 dargestellt.

Diese Multiplizier-Dividierschaltung besteht aus der Haupt- Schaltung 1 und dem Zusatz-Schieberegister 3b und dem Haupt-Steuerwerk 2 und dem kombinierten Komma- und Schiebe­ register-Steuerwerk 60 und der Ziffern-Eingabeschaltung 50 und dem Quotienten-Schieberegister 20, das in Fig. 5c als Bestandteil des Steuerwerks 2 dargestellt ist. Das Mul­ tiplikator-Schieberegister 6 ist als Bestandteil der Zif­ fern-Eingabe-Schaltung 50 (Fig. 6) dargestellt. Die Haupt- Schaltung 1 ist um 2 oder 3 oder 4 Teil-Schaltungen ver­ kürzt dargestellt und hat somit 8 oder 9 oder 10 Tetraden- Schaltungen 5, welche von Addition auf Subtraktion und von Subtraktion auf Addition umschaltbar sind. Die Haupt- Schaltung 1 besteht somit aus 8 oder 9 oder 10 Tetraden- Schaltungen 5 und den Schieberegistern 3 und 4, wovon das Schieberegister 3 bei Multiplikation das Ergebnis-Schiebe­ register ist und bei Division das Dividenden-Schieberegis­ ter ist. Das Schieberegister 4 ist bei Multiplikation das Multiplikanden-Schieberegister und bei Division das Divisor- Schieberegister. Das Schieberegister 3b ist die rechts­ seitige Verlängerung des Schieberegisters 3.

Eine Tetraden-Schaltung 5 (Fig. 2) besteht aus 2 Negier- Schaltungen 16 und 2 Und-Schaltungen 17 und 2 Und-Schalt­ ungen 18 und 2 Oder-Schaltungen 19 mit je 2 Eingängen und 5 Und-Schaltungen 20 mit je 2 Eingangen und 5 Oder-Schalt­ ungen 21 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 22 und 7 Und-Schaltungen 23 mit je 2 Eingängen und 2 Negier- Schaltungen 24 und 2 Oder-Schaltungen 25 mit je 2 Eingän­ gen und 2 Oder-Schaltungen 26 mit je 3 Eingängen und 2 dualen Voll-Addierern 27 und 28 und der Spezial-Neuner- Komplementschaltung 30 und den zugehörigen Leitungen. Die Eingänge A und B und die Ausgänge C sind mit den zugehör­ igen Zahlenwerten 5 2 1 1 gekennzeichnet. Der Übertrag- Eingang hat die Bezeichnung x. Der Übertrag-Ausgang hat die Bezeichnung y.

Die Spezial-Neuner-Komplementschaltung 30 (Fig. 3) besteht aus 4 Negier-Schaltungen 61 und 8 Und-Schaltungen 62 mit je 2 Eingängen und 4 Oder-Schaltungen 63 mit je 2 Eingän­ gen und der Negier-Schaltung 64 und den zugehörigen Leit­ ungen.

Der duale Voll-Addierer 27 (Fig. 4) besteht aus 4 Und- Schaltungen 51 mit je 2 Eingängen und 3 Oder-Schaltungen 52 mit je 2 Eingängen und 2 Negier-Schaltungen 53 und den zugehörigen Leitungen. Die Eingänge haben die Bezeichnun­ gen x und k und l. Der Ausgang hat die Bezeichnung m und der Übertrag-Ausgang die Bezeichnung n.

Das Haupt-Steuerwerk 2, welches in den Fig. 5a bis 5c dargestellt ist, besteht aus der Start-Schaltung 30 und der Schaltung 8 und der Impuls-Schaltung 11a und der Schaltung 12 und der Impuls-Schaltung 11b und dem Impuls- Zähler 17 und der Schaltung 18. An weiteren Teilen besteht dieses Haupt-Steuerwerk 2 aus den Potential-Speicher-Flip- Flops 18 und 19 und den Und-Schaltungen 23 bis 26 mit je 2 Eingängen und den Oder-Schaltungen 27 und 28 mit je 2 Ein­ gängen und 4 Tast-Schaltern 29 und dem Potential-Speicher- Flip-Flop 31 und den Und-Schaltungen 32 bis 36 mit je 2 Eingängen und den Negier-Schaltungen 37 und 38 und der Oder-Schaltung 39 mit 2 Eingängen und den Potential-Spei­ cher-Flip-Flops 41 bis 43 und den Und-Schaltungen 44 bis 51 mit je 2 Eingängen und den Negier-Schaltungen 52 bis 55 und den Oder-Schaltungen 56 und 57 und den zugehörigen Leit­ ungen. Das Quotienten-Schieberegister hat die Nummer 20.

Die Ziffern-Eingabeschaltung 50 (Fig. 6) besteht aus der Oder-Schaltung 1 mit 9 Eingängen und der Oder-Schaltung 2 mit 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 3 mit 5 Eingängen und 2 Oder-Schaltungen 4 mit je 4 Eingängen und der Oder- Schaltung 5 mit 8 Eingängen und den Tor-Schaltungen 9 bis 11, bestehend aus je 4 Und-Schaltungen 12 und der Oder- Schaltung 13 und den zugehörigen Leitungen. Das Multiplika­ tor-Schieberegister hat 2 Schieberichtungen und die Num­ mer 6. Die Tast-Schalter N sind mit den zugehörigen Zif­ fern 0 bis 9 gekennzeichnet. Der Tast-Schalter für das Komma hat die Bezeichnung P.

Das kombinierte Komma- und Schieberegister-Steuerwerk 60 (Fig. 7a und 7b) besteht aus 4 Potential-Speicher Flip-Flops 21 bis 24 und den Und-Schaltungen 26 bis 55 mit je 2 Eingängen und der Oder-Schaltung 36 mit 2 Eingängen und der Und-Schaltung 37 mit 2 Eingängen und der Oder- Schaltung 38 mit 2 Eingängen und der Negier-Schaltung 41 und den Dioden 42 bis 44 und den zugehörigen Leitungen. Die Schieberegister 3 und 3b und 4 und 6 und 20 sind in Fig. 7a und 7b stark vereinfacht dargestellt (nur eine Teil-Schaltung pro Ziffer). Die Komma-Schieberegister ha­ ben die Nummer 22a bis 22c.

Beim Multiplizieren ergibt sich die Wirkungsweise dieser Multiplizier-Dividierschaltung wie folgt: Beim Anlegen der Betriebs-Spannung wird mit kurzer Verzögerung automatisch die ganze Rechenschaltung rückgestellt und werden somit auch die Schieberegister und die Potentialspeicher-Flip- Flops rückgestellt, damit nicht schon aus diesem Grund ein falsches Rechen-Ergebnis zustande kommt. Damit hat der Ausgang D der Schaltung 2a H-Potential und sind somit über den Eingang d der Schaltung 50 die Tor-Schaltungen 9 und 10 vor-angesteuert. Zunächst wird der Multiplikand über die Tastatur N der Schaltung 50 in das Schieberegister 4 eingetippt und gleichzeitig außerdem auch in das Schiebe­ register 3b eingetippt, weil es nicht üblich ist, eine derartige Rechenschaltung zuvor auf Multiplikation oder Division einzustellen. Somit wird nun eine Multiplikanden­ ziffer nach der andern in diese beiden Schieberegister 4 und 3b eingetippt und auch das Komma an der richtigen Stelle durch Antippen der Taste P eingetippt. Beim Antip­ pen der Taste P wird der Eingang u vom Ausgang U mit einem H-Impuls angesteuert und somit über die Und-Schaltung 29 und die Oder-Schaltung 36 im Komma-Schieberegister 22a der Komma-Index gesetzt. Bei den weiteren Ziffern nach dem Komma wird auch jedesmal das Schieberegister 22a mit ei­ nem Takt angesteuert und somit auch der Komma-Index im Schieberegister 22a nach links weiter-getaktet Dann wird die Taste M (Multiplikation) angetippt, wobei zunächst über den Ausgang B der Eingang b mit einem H-Impuls ange­ steuert wird und somit nicht nur das Flip-Flop 19 in seine Links-Stellung gekippt wird, sondern auch das Flip-Flop 21 in seine Links-Stellung gekippt wird. Damit wird außerdem vom Ausgang C der Eingang c der Schaltung 32 mit H-Poten­ tial angesteuert und vom Ausgang F der Eingang f der Schaltung 50 mit H-Potential angesteuert und damit die Tor- Schaltung 11 vor-angesteuert. Der Ausgang D wechselt hier­ bei von H-Potential auf L-Potential und sind somit die Tor-Schaltungen 9 und 10 nicht mehr vor-angesteuert. Falls der Multiplikand kein Komma hat, wird dieses Komma automa­ tisch beim Antippen der Taste M über die Und-Schaltung 30 und die Oder-Schaltung 36 gesetzt. Nun folgt auf dieselbe Weise das Eintippen der Multiplikatorziffern, wobei auch wieder ein eventuelles Komma an der richtigen Stelle ein­ getippt wird. Hierbei sind die Und-Schaltungen 27 und 32 vor-angesteuert und kippt beim Eintippen des Kommas über die Und-Schaltung 28 das Flip-Flop 24 in seine Links- Stellung, wodurch der Ausgang der Und-Schaltung 37 beim Eintippen der Ziffern nach dem Komma jedesmal einen H-Im­ puls liefert, der über die Und-Schaltung 35 eine Ver­ schiebung des Komma-Index im Schieberegister 22a um 1 bit nach links bewirkt. Falls der Multiplikand 2 Stellen nach dem Komma hat und der Multiplikator 3 Stellen nach dem Komma hat, befindet sich damit der Komma-Index im Schiebe­ register 22a um 5 bit weiter links. Nach dem vollständi­ gen Eintippen des Multiplikators wird dann die Taste G angetippt und damit der Multiplikations-Ablauf ausgelöst, weil nun die Impuls-Schaltung 11a über die Und-Schaltun­ gen 26 und 36 mit der Takt-Frequenz angesteuert wird. Bei diesem Multiplikations-Ablauf bildet sich im Schiebere­ gister 3 durch aufeinanderfolgende Parallel-Additionen die Produktzahl, wobei die endgültigen Ziffern laufend in das Schieberegister 3b abgeschoben werden. Damit ist die Er­ gebniszahl teilweise im Schieberegister 3 und teilweise im Schieberegister 3b gespeichert und befindet sich der Kom­ ma-Index noch nicht an der richtigen Stelle, sondern um 9 bit zu weit rechts. Dieser Fehler wird dadurch beseitigt, daß der Komma-Index beim Heraus-Takten der Ergebniszahl zu­ sätzlich das Schieberegister 22c passieren muß. Die Er­ gebniszahl wird also nach rechts aus den Schieberegistern 3 und 3b heraus-getaktet und im Anschluß von der bitseri­ ellen Speicherform in die Ziffern-serielle Speicherform umgesetzt. Beim Antippen der Taste M wird außerdem über die Und-Schaltung 31 der Inhalt des Schieberegisters 3b gelöscht, indem hierbei das Schieberegister 3b rückge­ stellt wird. Nach der Umsetzung der Ergebniszahl in die Ziffern-serielle Speicherform folgt die Weiter-Verarbeit­ ung der Ergebniszahl in einer Schaltung nach P 40 31 603.3 und in einer Nullen-Eingabeschaltung nach P 40 31 897.4, womit die Ergebniszahl formal richtig im Anzeigefeld der Anzeigeschaltung erscheint.

Beim Dividieren ergibt sich die Wirkungsweise dieser Mul­ tiplizier-Dividierschaltung wie folgt: Zunächst wird diese Multiplizier-Dividierschaltung auch durch Antippen der Taste R rückgestellt, sofern sie nicht bereits rückge­ stellt ist. Dann wird wie beim Multiplizieren die erste Zahl, in diesem Fall also der Dividend, über die Schaltung 50 eingetippt. Hierbei sind auch die Tor-Schaltungen 9 und 10 vor-angesteuert und wird somit der Dividend unbeabsich­ tigt auch in das Schieberegister 4 eingetippt. Das Komma wird hierbei auf gleiche Weise eingetippt, wie das Komma des Multiplikanden beim multiplizieren. Nach dem Eintippen der letzten Dividendenziffer ist der Dividend im Schiebe­ register 3b und im Schieberegister 4 gespeichert und er­ folgt die Löschung des Inhalts des Schieberegisters 4 durch Antippen der Taste D (Division), weil hierbei der Rückstell-Eingang des Schieberegisters 4 über die Leitung a2 direkt mit einem H-Impuls angesteuert wird. Beim An­ tippen der Taste D wird nicht nur das Flip-Flop 19 in seine Rechts-Stellung gekippt, sondern werden auch die Flip-Flops 21 und 23 in ihre Links-Stellung gekippt, womit auch in diesem Fall das Ersatz-Komma für den Dividenden gesetzt wird, sofern dieser kein Komma hat. Hierbei sind somit die Und-Schaltungen 27 und 33 vor-angesteuert und ist die Und-Schaltung 34 vor-angesteuert. Dann folgt das Eintippen des Divisors auf dieselbe Weise, wie das Ein­ tippen des Multiplikators beim Multiplizieren und wird so­ mit beim Eintippen des Divisor-Kommas auch nur das Flip- Flop 24 in seine Links-Stellung gekippt. Beim Eintippen der Stellen nach dem Komma liefert somit auch wieder der Ausgang der Und-Schaltung 37 jedesmal einen H-Impuls, der jedoch nicht über die Und-Schaltung 35 weitergeleitet wird, sondern über die Und-Schaltung 34. Somit werden hierbei jedesmal die Schieberegister 22a und 22c rechts­ verschiebend mit einem Takt angesteuert. Nach dem voll­ ständigen Eintippen des Divisors wird dann auch die Taste G angetippt und damit der Divisions-Ablauf ausgelöst, weil nun die Impuls-Schaltung 11b über die Und-Schaltung 25 und die Und-Schaltung 48 mit der Takt-Frequenz angesteuert wird. Dieser Divisions-Ablauf ist dann zu Ende, wenn die Negier-Schaltung 53 an ihrem Ausgang von H-Potential auf L-Potential wechselt, weil dann die Und-Schaltung 48 der Schaltung 2c nicht mehr vor-angesteuert ist. Die Ergebnis­ zahl (Quotient) ist dann im Schieberegister 20 gespeichert. Der Komma-Index befindet sich hierbei in richtiger Stell­ ung im Schieberegister 22b und muß somit nicht zusätzlich um 9 bit verschoben werden. Diese Ergebniszahl wird dann nach rechts (somit auch niederes Ende vorn) in einer Schaltung nach P 40 31 603.3 und in einer Schaltung nach P 40 31 897.4 weiterverarbeitet und erscheint dann auch formal richtig im Anzeigefeld der Anzeigeschaltung.

Der Übertrag-Eingang x der Tetraden-Schaltung 5a wird von der Leitung c über eine Negier-Schaltung angesteuert. So­ mit wird der Eingang x dieser Tetraden-Schaltung 5a bei Division mit H-Potential angesteuert. Bei Division ist die Schaltungsreihe 32 auf Subtraktion vor-angesteuert.

Ohne Schieberegister-Takt-Ansteuerungen ergeben sich die Ansteuerungen wie folgt:
Der Ausgang A steuert den Eingang a an.
Der Ausgang B steuert den Eingang b an.
Der Ausgang C steuert den Eingang c an.
Der Ausgang D steuert den Eingang d an.
Der Ausgang E steuert den Eingang e an.
Der Ausgang F steuert den Eingang f an.
Der Ausgang R1 steuert den Eingang r1 an.
Der Ausgang H steuert das Schieberegister 3 quer an.
Der Ausgang I steuert den Eingang i an.
Der Ausgang H steuert den Eingang k an.
Der Ausgang R2 steuert den Gesamt-Rückstell-Eingang der Schieberegister an.
Der Ausgang U steuert den Eingang u an.
Der Ausgang V steuert den Eingang v an.
Der Eingang T ist der Eingang für die Takt-Frequenz.
Die Eingänge S1 und S2 liegen im Betriebs-Zustand ständig an H-Potential.

Entsprechend Fig. 8 ergibt sich die Schieberegister- Takt-Ansteuerung wie folgt:
Vom Ausgang 1 werden die Schieberegister 3 und 3b nach links Takt-angesteuert.
Vom Ausgang 2 werden die Schieberegister 3 und 3b nach rechts Takt-angesteuert.
Vom Ausgang 3 werden die Schieberegister 22 und 22c nach links Takt-angesteuert.
Vom Ausgang 4 werden die Schieberegister 22 und 22c nach rechts Takt-angesteuert.
Vom Ausgang 5 wird das Schieberegister 22b nach links Takt-angesteuert.
Vom Ausgang 6 wird das Schieberegister 22b nach rechts Takt-angesteuert.
Vom Ausgang 7 wird das Schieberegister 4 nach links Takt-angesteuert.
Vom Ausgang 8 wird das Schieberegister 6 nach links Takt-angesteuert.
Vom Ausgang 9 wird das Schieberegister 6 nach rechts Takt-angesteuert.
Vom Ausgang 10 wird das Schieberegister 20 nach links Takt-angesteuert.
Vom Ausgang 11 wird das bit x des Komma-Schieberegisters 22 auf H-Potential gesetzt.
Vom Ausgang 12 wird das Schieberegister 20 nach rechts Takt-angesteuert.
Vom Ausgang 13 wird der Inhalt des Schieberegisters 3b gelöscht, indem dieses Schieberegister mit einem H-Impuls rückgestellt wird.
Vom Ausgang 14 wird der Inhalt des Schieberegisters 4 gelöscht, indem dieses Schieberegister mit einem H-Impuls rückgestellt wird.
Der Ausgang W steuert den Eingang w der Schaltung 2a an.

Claims (3)

1. Elektronische Multiplizier-Dividierschaltung nach P 40 28 149.3, welche zusätzlich mit einem Komma- Steuerwerk und einem Schieberegister-Steuerwerk oder einem entsprechenden kombinierten Zusatz-Steuerwerk versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Sonder-Ausführungen auch das Quotienten-Schiebere­ gister (20) 2 Verschieberichtungen aufweist.

2. Elektronische Multiplizier-Dividierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Division die Löschung des Inhalts des Schieberegisters (3b) mittels einer zusätzlichen Tor-Schaltung (Und-Schalt­ ung (31) vermieden wird.

3. Elektronische Multiplizier-Dividierschaltung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das kombinierte Komma- und Schieberegis­ ter-Steuerwerk (60) nur 4 Potential-Speicher-Flip- Flops (21 bis 24) und nur 11 Und-Schaltungen (26 bis 35 und 37) aufweist und daß diese Und-Schaltungen (26 bis 34 und 37) nur je 2 Eingänge aufweisen.