Релейный вычислительный автомат Советский патент 1954 года по МПК G06F7/40 

Описываемое изобретение относится к области математических машин для решения задач линейной алгебры и касается схемы релейно-, го вычислительного автомата для производства всех арифметических действий в двоичной системе счисления, содержащего устройство для одновременного ввода всех цифр обоих сомножителей и сумматор для накопления-алгебраической суммы произведений.

В известных релейных автоматических вычислительных машинах произведение получается путем последовательного суммирования частных произведений и требует числа тактов, равного числу частичных произведений без единицы. Кроме того, устройство для суммирования частных произведений обычно включает в себя специальные узлы для переноса десятков.

Описываемый реле1шый вычислительный автомат отличается тем. что. с целью ускорения вычислений путем сокращения необходимого для получения произведения числа тактов без увеличения количества реле, схе,ма содержит группу реле множимого и группу реле множителя, своими контактами включающими одновременно группу реле частных произведений, в каждом из которых число разрядов на единицу меньше, чем в предыдущем, а также соответствующее количество rpvnn реле для последовательного попарного суммирования суммы частых произведений.

Элементарная ячейка сумматора для попарного суммирования частных произведений, с целью получения каждой суммы за один такт без увеличения количес1ва реле, приходящихся на один разряд слагаемых, выполнена в виде дифференциального реле, одна из обмоток которого включается при нечетности суммы цифр в соответствующих разрядах слагаемых, а вторая-при наличии передачи единицы в данный разряд из предыдущих разрядов cj ;-.:агора.

На фиг. 1 представлена блок-схема релейного вычислительного аитомата; на фиг. 2-временная кулачковая диаграмма; на фиг. 3-схема для восприятия множимого и множителя; на фиг. 4-таблица част|Й 98799

HE:.ix произведений и схема последовательного попарного их суммироваиия; на фиг. 5--релейная схема для образования частных произвел,ений; на фиг. 6-релейная схема нопарного суммирования сумм частных нроизведений; на фиг. 7-релейная схема накопителя сумм произведений. Релейный вычислительный .автом.ат (фиг. 1) состоит из блока ввода чисел БВЧ; блока арифметических действий БЛД; блока запоминания чисел ЬЗЧ блока перфорации и печати чисел БП и ПЧ; и блока управления БУБВЧ имеет два входа чисел и представляет собой механическое устройство, состоящее из двух подающих механизмов табуляторного типа, расноложенных на одном гто.ле с общим ъалом и общим приводом. БАД имеет множительное МУ и накопительное НУ релейные устройства. Схемы их даны на фиг. 4-6. БЗЧ представляет собой релейное устройство, состоящее из отде.;1ьных ячеек, число которых определяется характером вычислений. Каждая ячейка «запоминает одно двоичное число, в данном случае 21-разрядное; кроме того, ячейка «запоминает знак числа.

Каждый разряд ячейки имеет реле. Реле в возбужденном состоянии показывает наличие значащей цифры в данном разряде. После того, как в ячейку будет поставлено двоичное число, .реле ячейки (возбудивщиеся) становятся на самопитание и продолжают оставаться под током до тех, пор, пока не будет в эту ячейку направлено новое число. В этом случае ячейка «запоминает новое число и автоматически «стирает старое число.

БП и ПЧ-механическое устройство, состоящее из стандартного репродуктора и отдельного стандартного печатающего механизма табуляторного типа; БУ представляет собой релейное устройство с двумя входами. В первый вход БВ-У помещаются перфокарты, на.которых нанесены как числа, так и команды. Команды поступают на блок управления, который, по мере надобности, включает или выключает тот или иной блок автомата. Во второй вход БВЧ помещаются перфокарты, на которых нанесены только числа, с которыми производятся вычисления. Управление автоматом производится с помощью кулачков, примерная последовательность действия которых дана на фиг. 2 в виде так называемой временной диаграммы. Кулачки кулачковых контактов вращаются синхронно с главным валом подающих механизмов БВЧ, а следовательно, и с подачей перфокарты.

Основными элементами предлагаемого автомата являются электромагнитные реле, применяемые в счетно-аналитических машинах и телефонии. Для .получения произведения (или суммы произведений) автомат воспринимает множимое и множ:ите.-1ь с перфокарты или с каких-либо устройств, на которых они могут быть зафиксированы. Для этого може;г быть использовано воспринимающее устройство, применяемое в счетно-аналитических мащинах. В дальнейщем, для определенности, числа предполагаются щестиразрядными в десятичной системе счисления, что соответствует 21-му разряду в двоичной системе счисления. Разрядность чисел может быть, однако, увеличена до требуемой.

Множимое воспринимается через систему реле / (фиг. 3), состоящую из 21 группы. Первая группа имеет одно реле /(1/1; вторая группа-два ре.леК21 и /(2/2; третья группа-три реле /(3/1, /(3/2 и /СЗ/3 и т. д. В двадцать первой группе содержится 21 реле от/(21/1 до /(21/21. Каждая груп.п-а реле, в зависимости от множимого, может сработать через гнезда и коммутационные щнуры, через щетки от пробивок в перфокарте или, же от какого-либо другого устройства, на котором зафи-кс-ировано множи.мое... После срабатывания к-аждая такая группа

включается на самопитание через свои контакты: нер15ая группа через контакт /(1/1-2, двадцать изрвая-через контакт К21/21-2. После срабатывания воспринимающие реле замыкают свои контакты Л21/l-l и т. д. в цепях реле U (фиг. 5).

Восириятие множителя осуществляется с помощью реле В. Эта групиа из 21 реле срабатывает также через коммутационные гнезда от перфокарты или другого устройства и также становится на самопитание через свОи контакты fil/1 и т.д. При срабатывании реле В замыкаются контакты В1/2-Б21/2 в цепях реле L (фиг. 4).

Восприятие сомножителей происходит одновременно. Наиример, тфи перемножении двух чисел:

1 1,111111 И 111П 111111 X 111111111111111111111

все воспринимающие реле /( и В окажутся иод током и замкнут все свои .контакты, все реле U также окажутся иод током через релейнькконтакты воспринимающих реле К и В и через кулачковый контакт Я-2, в результате чего образуется ряд частных произведений, которые удобно представить в виде таблицы (фиг. 4 и 5). Далее производится суммирование получеипых частных произведений при помощи С1г;темы дифференциальных реле Т, имеющих две обмотки противоиоложиого направления и срабатываюи1их только ири наличии тока в одной из обмоток (фиг. 6).

Суммирование частных произведений ироизводится за пять одинаковых промежутков времени группами, как указано в таблице на фиг. 4. За I промежуток складываются: 1-я групиа со 2-й, 3-я с 4-й, 5-я с 6-й и т..д. За II--сумма 1-й и 2-й групп складывается с суммой 3-й и 4-й групи, сумма 5-ii и 6-й групп с суммой 7-й и 8-й групп и т -д.

В рассмотренном примере при суммировании 3-й и 4-й групп должно получиться:

Оба реле /73/1 и 1/4/1 находятся в этом случае иод током; при этом группы контактов их будут переключены таким образом, что цепь реле 7-1 окажется разомкнутой и оно не сработает, что соответствует иулювнизщем разряде суммы; цепь реле Т-2 и соответствующая обмотка его иолучит питание, а вторая обмотка этого реле окажется разомкнутой и питания пе получит. Таким образом, реле Т-2 будет под током через кулачковый контакт Я-3 и сработает, что будет соответствовать единице во втором разряде суммы.

Одна из обмоток реле 7-3 также будет под током через контакты реле 73/2 и U4/2, а вторая, питающаяся через контакты 73/3 и 04/3, будет обесточена.

Таким образом, реле 7-3 также сработает, что соответствует единице в третьем разряде суммы.

Реле 7-4 не сработает, потому что в обе его обмотки поступает ток-в первую через замкиутые коптакты реле L3/З, ЬЧ/3 и во вторую- через контакт реле (74/4, это будет соответствовать нулю в четвертом разряде суммы. Наконец реле 7-5 в соответствии с положением контактов реле 3/3, U4/3 и 04/4 дает едииицу в пятом разряде сумму.

После пятого сложения, в пято.й группе реле 7 будет иолучеио проязссдение, которое можно будет передать на перфорацию, на запись или использовать для дальнейших вычислений.

Для накопления носледог ательно получаемых произведений предусмотрены реле .4 (фиг. 7). Полученное произведение восприни.мается реле Я, которое через свои контакты передает его в систему реле Л и Е. действурощих аналогично реле 7. Реле Л и К двухобмоточные и через

свои вторичные обмотки, контакты и кулачковый контакт Я-6 могуг вставать на самопитание. Работа этих реле также зависит от состояния реле Л, которые включаются на самопитание через свои вторичные обмотки и кулачковый контакт Я-4.

Реле Л н Е, образовав сумму чисел, фиксированных с помощью реле // и Л, передают его на реле А.

Таким образом, на реле А накапливается сумма произведений, которую можно отперфорировать, отпечатать или направить в какой-либо другой механизм.

Система реле Н, Л, Е и А может выполнять индивидуальное сложение с накоплением суммы на реле А. При помощи этой системы реле можно производить и вычитание, если вместо вычитаемого посылать в систему реле А его дополнение. Например, вместо вычитаемого 00.011.001.011 нужно послать число 11.100.110.100. Единица старшего разряда полученной суммы должна быть передана в первый разряд.

При вычислении суммы произведений затрачивается время на срабатывание реле К и В, реле И, пяти групп реле Т, реле Я, и /1, то есть, десять одинаковых промежутков времени. Так как время срабатывания одной из групп реле составляет около 10 мсек, то для выполнения указанной операции требуется

10 X 10лгсе/с 100лс(/ч

Таким образом, одно ум,ножение с последующим суммированием в накопителе сумм произведений может быть выполнено за 0,1 сек.. сложение и вычитание-за 20 мсек.

Предмет изобретения

1.Релейный вычислительный автомат для производства всех арифметических действий в двоичной системе счисления, содержащий устройство для одновременного ввода всех цифр обоих сомножителей и сумматор для накопления алгебраической суммы произведений, отличающийся тем, что, с целью ускорения вычислений за счет сокращения необходимого для получения произведения числа тактов без увеличения количества реле, схема содержит группу реле множимого и группу реле множителя, своими контактами включаюндими одновременно группу реле частных произведений, в каждом из которых число разрядов на единицу меньще, чем в предыдущем, а также соответствуюHiee количество групп реле для последовательного попарного суммирования сумм частных произведений.

2.Автомат по н. 1, от л и ч а ю п; и и с я применением релейной схемы попарного суммирования частных произведений, в которой э;1ементарная ячейка сумматора выполнена в виде дифференциального реле, одна из обмоток которого включается при нечетности суммы цифр в соответствующих разрядах слагаемых, а вторая-при наличии передачи единицы в данный разряд из предыдугиих разрядов сумматора.

бВЧ

6/1 и ПЧ

БвД

7 I / / I

гр. i/ /i/jH/)