Brevet FR2008494A1 — publié le 19700123

La présente invention concerne une claculatrice électronique digitale. Comme cela est bien connu, les calculatrices électroniques de ce type comportent plusieurs registres et un organe d'addition ainsi que plusieurs portes reliées entre elles, les registres étant montés en parallèle les uns avec les autres de façon à ce que le transfert de nots ou autres opérations soit exécuté en parallèle. Toutefois, dans ces dispositifs de type antérieur chaque registre doit être muni d'une porte de même fonction, ainsi on doit prévoir de nombreuses portes avec, pour résultat, la complication de la construction de tout le dispositif de la calculatrice. L'invention a pour but de créer une caleulatrice électronique digitale qui utilise un nombre inférieur de portes à celui nécessaire dans les calculatrices classiques de type analogue. L'invention crée, de plus, une calculatrice électronique digitale qui comprend plusieurs registres de déplacement reliés en série les uns avec les autres qui, avec de nombreuses portes, sont nécessaires pour la circulation, le déplacement, le transfert et l'addition. L'invention crée, en outre, une calculatrice électronique digitale comme mentionné ci-dessus dans laquelle la micro-programmation est très simplifiée. L'invention est représentée, à titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés où les mêmes références désignent les parties correspondantes. La fig. 1 est un diagramme synoptique d'une forme de réalisation conforme à l'invention. La fig. 2 est un tableau indiquant le fonctionnement des registres de déplacement utilisés dans le dispositif de l'invention. La fig. 3 est un diagramme analogue à celui de la fig. 1 mais montrant une autre forme de réalisation conforme à l'invention. La fig. 4 est un diagramme analogue à celui de la fig. 1 mais présentant un dispositif pour indiquer les résultats de l'opération exécutée. La fig. 5 est un diagramme analogue à celui de la fig. 4 avec une forme modifiée du dispositif indicateuro Les fig. 6 à 8 illustrent différentes dispositions des matrices utilisées pour a micro-programmation. Aux dessins annexés, notamment à la fig. 1, les symboles R munis d'un indice désignent des registres de déplacement et les symboles G munis d'un indice indiquent des portes. tes registres R1 , R2 , R3 , la porte G1 , le registre R4 , la porte G7 , en revenant au registre R1 forment un dispositif de circulation. Supposons qu'au moment TA (voir fig. 2, les registres R1 à R4 emmagasinent les nombres ou valeurs M, Z, Y et respectivement X. Sous cette condition, si les portes G1 et G7 sont ouvertes, les contenus dans les registres R1 à R4 circulent dans ceux-ci suivant les moments TB, TC et comme représenté à la fig. 2.L'emmagasinage initial des valeurs X, X, Z et Y dans les registres R1 à R4 est effectué par 11 ouverture de la porte Gg à mesure que les valeurs arrivent à la porte par l'intermédiaire d'une ligne d'entrée. On prévoit un élément additionneur A auquel les registres R3 et R4 sont reliés par l'intermédiaire des portes G4 et respectivement G2. Par conséquent, avec ces portes G4 et G2 ouvertes, les contenus dans les registres R3 et R4 en trent dans l'élément additionneur par l'intermédiaire des portes G4 et respectivement G2. Ainsi, si les portes G2 et G4 sont ouvertes au moment TA, le résultat de l'addition par l'élément additionneur sera Y+X. Cette sortie de l'élément additionneur est transférée par l'intermédiaire de la porte G8 en arrière au registre R1 pour -y être emmagasinée.Cette opération d'ad dition permet d'exécuter tout calcul désiré par l'emploi de l'o- pération de transfert et/ou de déplacement décrite ci-dessousO le transfert de l'information emmagasinée dans un des registres vers un autre est effectué de la façon suivante. Supposons, par exemple, qu'au moment TA les registres R1 à R4 emmagasinent les valeurs X, Z, Y et I, respectivement. S'il est nécessaire au moment suivant T3 de transférer la valeur Y dans le registre R3 et non sur le registre R4 mais en ar rière vers le registre R1, les portes G4 et G8 sont seules ouvertes.Ensuite, au moment TB, la valeur X emmagasinée dans le registre R4 reste dans ce registre et la valeur Y dans le registre R3 est transférée par l'intermédiaire de la porte G4, de l'élément additionneur et de la porte G8 vers le registre R1. il peut être désirable, quelquefois, d'effectuer le trans fert-dans la direction opposée c'est-à-dire le transfert par lequel la valeur, à savoir, M dans le registre R1 est trans férée au registre R2 et, au même moment, les contenus du regis tre R1 restent cependant M. Pour permettre ceci, on prévoit une porte G5 dans le registre R1. Lorsque la porte G5 est ouverte, la valeur M emmagasinée dans le registre R1 au mo ment TA est transférée au moment suivant TB sur le registre suivant R2 et, en meme temps, revient en arrière au registre R1 par l'intermédiaire de la porte ouverte G5. Conformément à l'invention, le déplacement est exécuté de la manière suivante. Supposons que le registre R4 prenne, par exemple, la valeur emmagasinée dans laquelle il doit être déplacé. Le registre R4 est divisé en deux registres 1R4 et 2R4. Le registre 2R4 a la possibilité d'emmagasiner quatre éléments d'information correspondant à un chiffre décimal et est combiné avec le registre 1R4 pour former le registre R4 ayant -la même capacité d'emmagasinage que les autres registres R1 à R. Le registre 1R4 est relié au registre R1 par l'intermédiaire d'une porte G6. Si la porte G6 est seule ouverte, le seul chiffre emmagasiné dans le registre 2R4 nTest pas transféré au registre R1 mais l'autre ou les autres chiffres emmagasinés dans le registre 1R4 sont transférés au registre R1. Ceci signifie que la valeur emmagasinée dans le registre R4 a été déplacée d'un chiffre vers la droite et transférée au registre R1. Le déplacement dans la direction opposée est effectué de la façon suivante. Supposons, par exemple, que l'on prenne le registre R3 dont les contenus doivent être déplacés dans la direction opposée. Entre les registres R3 et R4, un registre R5 et une porte G3 sont reliés en série. Comme le registre ZR4, le registre R5 a la possibilité d'emmagasiner quatre éléments d'information, ce qui correspond à une valeur décimale. Lorsque la porte G3 est seule ouverte, quand le nouvel instant commence, la valeur emmagasinée dans le registre R3 est trans forée par l'intermédiaire du registre R5 et de la porte G3 au registre R4. Toutefois, lorsque le registre R5 a juste enregistré les quatre éléments d'information du chiffre le plus significatif de la valeur transférée, le temps prévu pour ce transfert a expiré et, par conséquent, les quatre éléments d'information restent dans le registre R5 et ne sont pas transférés au registre R4. Ceci signifie que la valeur transférée du registre R3 au registre R4 a été déplacée d'un chiffre dans la direction opposée ctest-à-dire vers la gauche. Pour autant que le fonctionnement du dispositif a été expliqué en ce qui concerne une addition, on peut exécuter une soustraction en ajoutant le complément d'un nombre à la partie soustraite, une multiplication en répétant l'addition et une division en répétant la soustraction. Ainsi, on peut réaliser une soustraction, une multiplication et une division par l'ap- plication de l'opération d'addition mentionn précédemment. Dans l'agencement de la fig. 1, la porte G5 est prévue pour transférer les contenus du registre R1 en arrière vers elle-mme. Toutefois, s'il est désirable de transférer les contenus dans tous les autres registres, à savoir, le registre R4 en arrière vers lui-même, une porte G30 peut être reliée au registre R4 comme représenté à la fig. 3. A la fig. 1, la mémoire emmagasinée dans le registre R1 est transférée en arrière audit registre R1. Toutefois, s'il est désiré de transférer les contenus du registre R2 en arrière vers le registre R1, une porte G35 est reliée aux registres R1 et R2 comme indiqué à la fig. 3. A la fig. 1, le registre R5 et la porte- G3 sont ajoutés en vue d'un déplacement vers la gauche. A la fìg. 3, un registre R36 ayant la même capacité d'emmagasinage que le registre R5 et une porte G37 sont reliés en série entre les registres ss4 et R1 à des fins analogues. si Si-la porte G37 est ouverte tandis que la porte G7 est feraée, les quatre éléments d'information eorrespondant au chiffre le plus significatif du nombre emmagasiné dans le registre sont retenus par le registre R36 et ne sont pas transférés au registre R1, il en résulte le déplacement vers la gauche des contenus dans le registre R4. Lorsque les diverses opérations mentionnées; plus haut sont terminées, le résultat peut etre indiqué. Un tel résultat est emmagasiné dans l'un des registres R1 à R4 et il est très facile d'indiquer les contenus emmagasinés dans l'un des registres. Pour permettre cette indication, les sorties des registres R1 à R4 sont appliquées à un registre R46 par l'intermédiaire des portes G41 à respectivement G44, comme illustré à la fig. 4. le registre R46 est capable d'emmagasiner quatre éléments d'information correspondant à un chiffre décimal et les lignes de sorties du registre R46 correspondant aux quatre éléments d'information sont reliées à un registre R47 de façon à ce que, lors de l'application de chacune dune des impulsions P au registre R47, les contenus dans le registre R46 soient transférés au registre R47. les impulsions P sont appliquées à raison d'une impulsion pour chaque période de temps nécessaire pour les quatre éléments d'information à transférer. Par conséquent, le registre R47 retient un nombre de chiffres jus qu'à ce que les quatre éléments d'information correspondant au chiffre suivant soient transférés au registre R46. Les sorties du registre R47 sont appliquées à une matrice MI. Les impulsions de temporisation Ti à ton sont également appliquées à la matrice M24 Ces impulsions de temporisation correspondant aux chiffres, c'est-à-dise, une impulsion de temporisation pour chacun des quatre éléments d'information. Lors de l'application des impulsions T1 à Tn, la matrice EX transforme l'information reçue du registre R47 à un nombre décimal correspondant qui numériquement indiqué par un indicateur décimal D? comportant plusieurs tubes d'indication 1 à n, capables chacun d'exprimer les chiffres O à 9. A titre d'exemple, le nombre décimal "567" est indiqué de la façon suivante.Tandis que le registre R47 emmagasine un code binaire correspondant au nombre décimal "7", lors de la réception de la première impulsion de temporisation T1, la matrice MI actionne le tube indicateur 1 pour exprimer le nombre "7". Cette indication continue jusqu'à ce que le registre R46 emmagasine le code correspondant au nombre "6" du chiffre suivant. Lors de l'application de la nouvelle impulsion P au registre R47, le code correspondant à "6" est transféré au registre R47. Au même moment, l'impulsion de temporisation suivante 22 appa raît, après quoi la matriceproduitune sortie qui excite le tube indicateur 2 afin que celui-ci exprime le nombre "6".D'une façon analogue, lors de l'application de la troisième impulsion T, la matrice MX produit une sortie afin que le tube indicateur 3 exprime le nombre "5". Ainsi, le nombre "567" est indiqué sur l'indicateur DT. On explique ci-dessous la manière dont les contenus dans les registres R1 à R4 sont transférés au registre R46 de façon à entre indiqués. Supposons que le nombre X emmagasiné dans le registre R4 au moment TA doit être indiqué. De toutes les portes G41 à G44, seule la porte G44 doit être ouverte et les contenus dans les registres R1 à R4 doivent circuler en ouvrant la porte G7 de la façon indiquée précédemment0 Lorsque l'instant TA passe à l'instant T3, le nombre X emmagasiné dans le registre R4 est transféré au registre R1. Pendant la course du transfert, le nombre x dans le registre R4 est transféré, chiffre par chiffre, au registre R46 par l'intermédiaire de la porte ouverte G44, comme cela est mentionné ci-dessus, et le nombre X est indiqué sur l'indicateur DT. Pendant l'instant TB, la porte G41 est ouverte. A ce moment, le registre R1 comporte le nombre X transféré depuis le registre R4. Par conséquent, le nombre X dans le registre R1 est également transféré, chiffre par chiffre, au registre 246 de façon à être indiqué sur l'indicateur LT. Ainsi, tant que la porte est ouverte et qu'elle est reliée au registre auquel le nombre X est transféré par circulation, l'indicateur DT indique toujours le même nombre X. Pour l'indication des contenus emmagasinés dans l'un particulier des registres R1 à R4, la disposition de la fig. 4 nécessite des portes supplémentaires G41 à G44 qui sont commandées, à mesure que les contenus des registres circulent, de façon à prendre les contenus à indiquer par l'intermédiaire des portes. Le même résultat peut etre obtenu à l'aide d'un agencement plus simple, comme illustré à la fig. 5, dans lequel les portes G41 à G44 et le registre R46 sont distribués avec les contenues. A la fig. 5, supposons que le nombre X doit être indiqué sur l'indicateur DT. Dans ce cas, tout d'abord les autres nombres Y, Z et M doivent être remplacés par le nombre X au moyen d'un transfert avec la- porte G5 ouverte de la fagon mentionnée précédemment et après que tous les registres R1 à R4 aient ainsi emmagasiné le nombre X, ce nombre x est p-élepé d'un registre 2R4 de façon à etre indiqué sur l'indice cafteur DT de la manière décrite plus haut. Il est quelquefois désiré d'avoir l'un des nombres, à savoir le nombre X indiqué, tandis qu'en même temps on retient un autre des nombres, à savoir le nombre M pendant l'indication du nombre X. Dans ce cas, les nombres Y et Z seuls qui n'ont pas besoin, soit d'être retenus, ou soit d'être indi -qués, sont remplacés par le nombre I, le nombre X étant retenu de la façon décrite ci-dessus, de manière à ce que trois des registres R1 à R4 emmagasinent simultanément le nombre X tandis que l'autre registre emmagasine le- nombre E. Par conséquent les nombres X et M circulent seuls à travers les registres R à R4.Ainsi, lorsque le nombre M entre dans le registre R4, le fonctionnement de la matrice MI doit être empêché par un signal td de façon à ne pas indiquer le nombre x sur l'indicateur DT jusqu'à ce que le nombre X depuis le registre R3 remplace le nombre M qui est transféré au registre R1. Il y a lieu de remarquer que les agencements des fig. 4 et 5 utilisent le procédé d'exposition de partage du temps de telle manière que le seul registre R47 et la matrice EX suffisent pour tous les tubes indicateurs 1 à n. Ceci simplifie considérablement la construction du dispositif indicateur. D'autre part, le dispositif pourrait comporter autant de matrices et de registres que ceux indiqués par EX et R47 qu'il existe de tubes indicateurs. il ressort de la description ci-dessus qu'une seule opération pendant laquelle les nombres emmagasinés circulent à travers les registres R1 à R4 se compose de quatre périodes de temps TA à TD. Pendant cette seule opération, le déplacement l'addition et le transfert sont exécutés et pendant plusieurs étapes diverses opérations sont mises en oeuvre pour obtenir le résultat nécessaire ou désiré. Pour obtenir ces opérations, on prévoit un microprogramme qui fournit des signaux de porte pour commander l'ouverture et la fermeture des différentes portes. L'invention a pour but la simplification de tels microprogrammes. L'agencement de la fig. 6 concerne une telle réalisation. Comme cela est habituel pour de tels agencements de microprogrammation, un compteur d'impulsion est prévu (bien qu'il ne soit pas représenté) pour compter les impulsions amenées depuis un générateur d'impulsion approprié non représenté. Le compteur d'impulsion comprend quatre basculeurs monostables. Les sorties excitées Fi , F2, F3 et F4 et les sorties désexcitées 7 2 73 et 74 des basculeurs monostables sont appliquées à une entrée d'une matrice à diode EX1 qui produit la première des sorties à quinze étapes sur les lignes 1 à 15. Pour ces sorties à quinze étapes, on prévoit quinze grpupes de quatre lignes il à 14, 21 à 24 , ...... et 151 à 154. Une seconde matrice MI2 est composée des sorties à étapes mentionnées ci-dessus et des signaux sur ces quinze groupes de lignes. Chacune des lignes 11, 21 , .... 151 est reliée à un transistor Q1 par l'intermédiaire d'une résistance r1 chacune des lignes 12, 22 , ....... , 152 à un transistor Q2J par l'intermédiaire d'une résistance r2, chacune des lignes 13 à 23, ..... , 153 à un transistor Q3 par l'intermédiaire d'une résistance r3 et chacune des lignes 14, 24 , 154 à un transistor Q4 par l'intermédiaire d'une résistance r4. les transistors Q1 à Q4 sont successivement rendus conducteurs par des impulsions de temporisation ta, tb, tc et td, respectivement, qui sont produites en synchronisme avec les durées mentionnées précédemment TA à TL de façon à relier la matrice EX2 à une source de tension négative -E. Le potentiel négatif apparat ainsi sur les lignes rl à 14, 21 à 24, à-24, et 151 à 154, ce qui a pour effet d'engendrer des signaux de porte g1 à gm pour ouvrir sélectivement les portes. Le fonctionnement de l'agencement ci-dessus est le suivant: pour prendre l'opération 2, par exemple, les sorties 7 2 et et 74 sont appliquées à la ligne 2 par l'intermédiaire des diodes dans la matrice EX1 et la ligne 2 est reliée aux lignes 21 à 24 par l'intermédiaire des diodes dans la matrice EX2. Au moment TB, par exemple, le signal tb est appliqué à un transistor Q2 pour le rendre conducteur afin que-le potentiel sur la ligne 22 devienne seul négatif.Ceci amène la matrice EX3 à produire un signal sur la ligne gmW A ce moment sur les autres lignes 11 à 14, 21, 23, 24, ...... , 151 à 154 correspondant aux autres opérations, il n'y a pas de-signal dû à l'absence du signal de sortie appliqué depuis la matrice EX1 de telle sorte qu'aucun autre signal de porte ne soit pro duit sur les autres lignes g1 à g(m-l). Sur l'une des lignes g1 à gm,- le signal provenant des portes est produit pendant les opérations et les instants TA à TL peuvent être déterminés par la disposition des matrices MX1 à EX3. Avec la disposition de la fig. 6 dans laquelle une opération comprend quatre temps TA à TD, on peut obtenir un signal de porte à chacun des temps, ainsi on obtient la simplification du microprogramme et, étant donné que le courant circule à travers seulement ces lignes correspondant à l'un des quatre temps, la consommation d'énergie peut être réduite avec la diminution résultant de la quantité de chaleur produite dans le circuit. Le circuit de la fig. 6 est conçu pour une opération. Le circuit de la fig, 7 est conçu pour une opération différente. A la fig. 7, les mêmes symboles et références qu'à la fig. 6 désignent des parties correspondantes. A la fig. 7, on prévoit les matrices EX'2 et EX'3 en plus qui correspondent aux matrices MX2 et Et3, les transistors Q'1 à Q'4 qui correspondent aux transistors Q1 à Q4, les lignes 11' à 14' 21' à 24 , ...... , 151' à 154' correspondant aux lignes il à 14 , 21 à 24 , ....... , 151 à 154.Les transistors Qi i Q4 sont reliés à une source de tension négative -E par l'intermédiaire d'un transistor QA qui est rendu conducteur lorsqu'un signal A commande le type de calcul, à savoir, lorsqu'on y applique une addition, tandis que les transistors Q'1 à Q'4 sont reliés à la source négative -E par l'intermédiaire d'un autre transistor QD qui est rendu conducteur lorsqu'un signal D doit commander une soustraction qui y est appliquée. Il y a lieu de remarquer que l'application du signal A ou D au transistor QA ou QD provoque l'opération d'un signal dé porte sur l'une des lignes g1 à gm. La fig. 8 illustre un agencement dans lequel les transistors Q1 à Q4 de la fig. 6 peuvent être supprimés. Là encore, les mêmes références et les-mêmes symboles qu'à la fig. 6 ou 7 désignent des parties correspondantes. On prévoit une matrice EX4 à diode à laquelle des impulsions de temporisation ta à td sont appliquées. Il y a lieu de noter que, lorsque la sortie de la matrice MX2 coïncide avec celle de la matrice EX4 , la matrice MX3 produit un signal de porte sur les lignes g1 à gm. On remarque ainsi que la disposition de la fig. 8 permet d'obtenir la simplification du microprogramme. REVEEDICAlIONS 1 - Calculatrice électronique, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs registres reliés en série les uns avec les autres et un élément additionneur auquel les registres montés en série sont reliés et plusieurs portes nécessaires pour les opérations de circulation, de déplacement et de transfert. 2 - Calculatrice électronique suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'un des registres particuliers comprend un premier registre capable d'emmagasiner le nombre d'éléments d'information correspondant à celui qui est le moins significatif des chiffres d'un nombre décimal et un second registre capable d'emmagasiner le nombre des éléments d'information cor respondant aux autres chiffres du nombre décimal, ce second registre étant relié par l'intermédiaire d'une porte à un autre des registres pour effectuer l'opération de déplacement. 3 - Calculatrice électronique suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un registre particulier est relié à un autre registre pour permettre le déplacement à travers une combinaison montée en série d'une porte et d'un registre, ce dernier étant capable d'emmagasiner le nombre d'éléments d'information correspondant à un chiffre décimal. 4 - Calculatrice électronique suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'un de ces registres est relié en rétroaction par l'intermédiaire d'une porte afin de permettre l'opération de transfert. 5 - Calculatrice électronique suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'un de ces registres est relié par l'intermédiaire d'une porte à un autre registre c8té entrée du registre particulier pour établir le transfert. 6 - Calculatrice électronique suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte, de plus, un élément d'indication, plusieurs autres portes, chacune de ces portes reliant l'un des registres à l'élément indicateur et un dispositif pour ouvrir l'une de plusieurs portes après une autre qui est reliée à l'un des registres dans lequel les contenus destinés à être indiqués sont emmagasinés à mesure qu'ils circulent à travers ces registres de manière à ce que les contenus à indiquer soient présentés sur l'élément indicateur à la façon de l'exposition de partage du temps. 7 - Calculatrice électronique suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un- dispositif d'indication relié à la sortie du premier registre inclus dans les des registres particuliers, un dispositif pour transférer les contenus à indiquer depuis l2un des registres darus lesquels les contenus a indiquer sont emmagasinés sur les registres dont les contenus ne doivent pas etre indiques de façon à ce que les contenus à indiquer soient indiqués sur le dispositif d1indica- tion à la façon de l'exposition de partage du temps. 8 - Calculatrice électronique suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend une pre mièvre matrice destinée à permettre plusieurssétapes d'une opé ration, une seconde matrice pour diviser F eh aucune des étapes en plusieurs intervalles de temps nécessaires pour une circulation des contenus des registres afin d'obtenir un signal une troisième matrice pour recevoir les signaux correspondant aux intervalles de temps et une quatrième matrice pour recevoir les signaux dXopération et les signaux à partir de la troisième matrice afin d'obtenir un signal de commande de porte en coirloi- dense avec un signal d'opération et urL signal provenant de la troisième matrice 9 - Calculatrice électronique suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend une première matrice munie de plusieurs étapes d'opération, une seconde ma trics pour diviser chacune des etapes d'opération en plusieurs intervalles de temps nécessaires pour une circulation des contenus des registres, un dispositif de couplage agissant en réponse aux signaux produits en correspondance à plusieurs intervalles de temps po-ur relier les sorties de la seconde matrice à une source d'électricité et une troisième matrice pour produire un signal de commande de porte en coincidence avec un signal du dispositif de couplage et une sortie de la seconde matrice 10 - Calculatrice électronique suivant l'une des revendi catins 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispo sitif à porte relié entre le dispositif de couplage et la source d'électricité, ce dispositif à porte étant commandé par un signal pour régler le type de calcul à exécuter par la ealculatrice.