DE926516C - Rechenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung hat ein Verfahren zur Ausbildung von Rechenmaschinen und die nach diesem Verfahren hergestellten Rechenmaschinen zum Gegenstand, bei welchen die Dauer der Addition einer großen Anzahl von Zahlen stark vermindert ist.

Im allgemeinen wird bei Rechenmaschinen durch eine Folge von in sich vollständigen Operationen die erste Zahl zu der zweiten, dann die so erhaltene Summe zu der dritten Zahl addiert usw.

Für die Addition von zwei Zahlen wird die Ziffer der einen der beiden Zahlen in jeder Spalte zu der der anderen zugefügt. Bei den Maschinen mit beschränkter Tastatur erfolgt die Addition nacheinander in den verschiedenen Spalten, wobei der etwaige Übertrag bei jeder Teiloperation stattfindet. Bei Maschinen mit vollständiger Tastatur, ebenso wie bei den vorhandenen großen arithmetischen Maschinen erfolgt die Addition in zwei Stufen: in der ersten wird die Ziffer einer bestimmten Stelle der einen Zahl der Ziffer gleicher Stelle der zweiten Zahl zugefügt, wobei alle diese einzelnen Additionen gleichzeitig in allen Spalten vorgenommen werden, und in der zweiten Stufe werden die Überträge ausgeführt.

Die Erfindung sieht ein zweiphasiges Verfahren ahnlich demjenigen, welches bei Maschinen mit vollständiger Tastatur benutzt wird, vor, das jedoch bei der Addition einer Gruppe von mehr als zwei Zahlen angewendet wird. Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung die Operation Spalte für Spalte ausgeführt, und die Additionen nach Spalten sind voneinander unabhängig, so¹ daß sie gleichzeitig ausgeführt werden können, wobei man die Überträge bis zum Ende aufschiebt und sie dann alle auf einmal ausführt. Die Erfindung sieht demnach außer den üblichen Mitteln für die Zahleneinstellung und Zählung Mittel für den Aufschub der Überträge und für ihre Wartezählung vor. Es

ist klar, daß mit diesem Verfahren die zur Ausführung einer Addition von η Zahlen erforderliche Zeit annähernd gleich der Zeit wird, welche zur Addition einer einzigen Spalte und zur Ausführung der Addition der Überträge benötigt wird. Die Anwendung eines solchen Verfahrens ist auch in den Multiplikationsmaschinen von Vorteil, da die Multiplikation mit Additionen einer großen Anzahl von Zahlen verbunden ist.

ίο Man kann sich leicht in genauerer Weise von der so erzielten Verminderung der Gesamtdauer der Operation überzeugen. Beispielsweise ist bei der Maschine ENIAC (Rechenmaschine elektronischer Bauart der Universität von Pennsylvania, USA.) die Zeit für die Addition von zwei Zahlen 200 Mikrosekunden, und eine Addition von zehn Zahlen dauert folglich 200X9 = 1800 Mikrosekunden. Bei jeder Teiladdition verteilt sich nun die Dauer annähernd auf zwei gleiche Teile, den ersten Teil für die eigentliehe Addition ohne die Überträge (100 Mikrosekunden), den zweiten für die Überträge (100 Mikrosekunden). Das beanspruchte Verfahren vermindert die Zeit der Operation auf

100 X 9 + 100 Xi = iooo Mikrosekunden.

Die Zeitersparnis beträgt fast die Hälfte.

Bei einer Multiplikation von zehn Ziffern ist die Dauer der Operation bei der ENIAC-Maschine diejenige einer Addition von zehn Ziffern plus vier von verschiedenen Einzeloperationen eingenommenen Additionszeiten, also insgesamt

9 X 200 + 4 X 200 = 2600 Mikrosekunden.

Bei dem Verfahren der Erfindung wird die Dauer der Additionen der Teilprodukte auf 1000 Mikrosekunden vermindert, so daß die Gesamtdauer der Operation auf

1000 + 4 X 200 = 1800 Mikrosekunden

herabgesetzt würde, also mit einer Verminderung der Zeit von etwa einem Viertel. Die Verminderung wäre bei einem Multiplikator von mehr als zehn Ziffern noch viel größer.

Zur Erläuterung des Verfahrens der Erfindung sei zunächst der Fall einer Addition betrachtet, bei welcher die Summe der Ziffern ein und derselben Spalte bei keiner Spalte eine Zahl von mehr als zwei Ziffern ist. Das trifft insbesondere immer zu im Fall einer Addition von elf Zahlen mit höchstens einer Ziffer, da 11 X 9 = 99.

Jede Zahl wird auf einem Zählwerk aufgezeichnet, von welchem angenommen wird, daß es aus Organen mit zehn Stellungen: o, 1,2,3,4,5,6,7,8,9 besteht, die als Zahlenrollen bezeichnet werden, wobei jede von ihnen durch ihre Stellung eine Ziffer der Zahl darstellt. Der Ausdruck Rolle ist dabei unter der allgemeinen Annahme gewählt, daß er ebenso auf kreisförmige Organe wie auf lineare Organe, je nach der Form der benutzten Zählorgane, oder auf rein elektrische oder elektronische Organe Anwendung findet.

Alle Zählwerke sind gleich. Bei einem von ihnen, welches als das «-te Zählwerk bezeichnet wird, ist jeder Zahlenrolle eine zweite Rolle zugeordnet, welche zur Aufspeicherung der Überträge bestimmt ist und als Übertragsrolle bezeichnet wird.

Das Rechenverfahren ist dann das folgende: Die auf den Rollen eines Zählwerks, z.B. des der ersten Zahl entsprechenden Zählwerks, getragenen Ziffern werden gleichzeitig auf die entsprechenden Rollen des η-ten Zählwerks übertragen. Jede von diesen wird um so viel Einer vorgeschoben, wie auf der entsprechenden Rolle des ersten Zählwerks vorliegen. Wenn sie die Ziffer 9 durchläuft, überträgt sie auf die ihr zugeordnete Übertragsrolle einen Impuls, der sie in die Stellung 1 bringt, wenn sie ursprünglich-in der Stellung ο angenommen wurde.

Ein zweites Zählwerk wird dann mit dem w-ten Zählwerk in Verbindung gesetzt, die Zahlen, welche es trägt, werden gleichzeitig auf dieses übertragen, von welchem jede Rolle um so viele Einheiten weitergeht, wie auf der entsprechenden Rolle dieses zweiten Zählwerks vorhanden waren. Wenn eine Rolle dieses letzteren Zählwerks die Ziffer 9 durchläuft, wird ein Impuls zu der zugehörigen Übertragsrolle geschickt, die um eine Einheit weitergeht, und so fort, bis die (n—i)-te Zahl auf das w-te Zählwerk übertragen ist.

Um das gesuchte Ergebnis zu erzielen, braucht man jetzt nur noch nach einem bekannten Ver- g₀ fahren die von dem w-ten Zählwerk getragene Zahl und die Zahl zu addieren, die von'allen Übertragsrollen, welche als ein Zählwerk betrachtet werden, getragen wird, indem man diese letztere Zahl um eine Stelle nach links verschiebt.

Beispielsweise ergibt im Fall der Addition der Zahlen der zehn ersten Zeilen der folgenden Tabelle Zeile 1 14336

- 2 78953

3 64072

- 4 3 1294

5 10279

6 67890

7 73214

8 69875 "δ

9 5263 ι

- 10 42577 Zeile 11

12

60581

44454

5 05 ι 2 ι

die Addition der Ziffern der dritten Spalte eine Zahl mit zwei Ziffern, nämlich 45. Die erste von rechts, nämlich 5, wird auf der dritten Zahlenrolle des η-ten Zählwerks aufgezeichnet, die zweite, nämlich 4, wird auf der entsprechenden Übertragsrolle festgehalten.

Dieselbe Operation in allen Spalten durchgeführt ergibt die Zahl 60581 für das w-te Zählwerk und die Zahl 44454 für das Übertragszählwerk.

Man braucht nur die beiden Zahlen 60581 und 44454 zu addieren, wobei diese vorher um eine Stelle nach links verschoben wurde, um das Endergebnis, nämlich 505-121 zu erhalten.

Folglich umfaßt die Ausführung einer Rechenmaschine gemäß der Erfindung, welche es ermög-

licht, durch Addition auf eine Gesamtzahl von höchstens zwei Ziffern zu kommen, η Zählwerke oder ähnliche Systeme, ein besonderes, als Übertragszählwerk bezeichnetes und mit dem ra-tenZählwerk verbundenes Zählwerk, Übertragungsmittel, um zu dem w-ten Zählwerk jeden den Zählwerken zugeführten Einerimpuls zu übertragen, Übertragungsmittel, um jeden Zehnerimpuls auf das Zählwerk zu übertragen, und Mittel, um die Ablesung des w-ten Zählwerks und des um eine Stelle nach links verschobenen Übertragszählwerks zu addieren.

Das Verfahren ist bei allen Arten von Rechenmaschinen anwendbar, welche mechanische, elekirische oder elektronische Zählorgane umfassen und bei allen Arten der Zählweise. Die Erfindung, welche sich auf alle Fälle erstreckt, wird zunächst im einzelnen bei Anwendung auf eine Impulsmaschine erläutert, bei welcher die Zählweise die dezimale ist und die Zählwerke elektronisch sind. Abb. ι zeigt ein vereinfachtes Schema einer elektronischen Einrichtung gemäß der Erfindung;

Abb. 2 zeigt die schematische Darstellung eines elektronischen Kippkreises;

Abb. 3 zeigt ein ausführliches Schema einer Anordnung von Übertragsrollen gemäß der Erfindung. In Abb. ι sind in der ersten Zeile die drei ersten Rollen a, b, c der Einer, Zehner bzw. Hunderter eines der Zählwerke, z. B. des oben als erstes Zählwerk I bezeichneten, und in der letzten Zeile die drei ersten Zahlenrollen d, e, f des w-ten Zählwerks N dargestellt. In der zweiten Zeile erkennt man die beiden ersten Übertragungsrollen g und h (R).

Die Zählwerksrollen und das sie betätigende Impulssystem entsprechen beispielsweise der bekannten ENIAC-Maschine, jedoch wird ihre Arbeitsweise im folgenden im Hinblick auf die Klarheit der Erläuterung dargelegt.

Jede Rolle besteht aus zehn elektronischen Kippkreisen o, i, 3 ... 9 einer beliebigen Bauart mit zwei stabilen Gleichgewichtszuständen A und B. Jeder Kippkreis (z. B. der Bauart ECCLES-JORDAN nach »Radio Review«, vol. 1, S. 143, vom Dezember 1919) enthält zwei Röhren, von denen die eine gesperrt und die andere entsperrt ist. Ein positiver Impuls, welcher den beiden Gittern zugeführt wird, entsperrt die gesperrte Röhre und sperrt die entsperrte Röhre.

Ein solches System zeigt die Abb. 2, in welcher die beiden Trapezhälften die Röhren darstellen, von denen die eine gesperrt und die andere entsperrt ist. Der kleine Kreis in der Mitte der Abb. 2 stellt eine Anzeigelampe dar, welche mit dem Gerät verbunden werden kann, um durch ihr Aufleuchten oder Erlöschen seine beiden Gleichgewichtszustände erkennbar zu machen. Der Eingang (Gitterseite der Röhren) ist auf der kleineren der parallelen Seiten des die Anordnung darstellenden Trapezes und der Ausgang (Anodenseite der Röhren) an der größeren der parallelen Seiten angenommen.

Jede Rolle (Abb. 1) besteht aus zehn elektronischen Kippkreisen. In der Anfangsstellung befinden sich alle diese Kippkreise in dem gleichen stabilen Zustand (z. B. äußere Röhre gesperrt, innere Röhre entsperrt, Zustand A) mit Ausnahme eines Kippkreises, z. B. des Kippkreises 6, welcher sich in dem anderen stabilen Zustand befindet (äußere Röhre entsperrt, innere Röhre gesperrt, Zustand B). Es sei nun angenommen, daß die Ziffer 6 auf der Rolle aufgezeichnet ist. Die Eingänge der inneren Röhren sind alle mit dem Mittelpunkt verbunden, der selbst durch einen Leiter 13 nach außen geführt ist. Unter diesen Umständen hat ein aus der Mitte kommender positiver Impuls keine Wirkung auf die neun Kippkreise ο bis 9, während er den Kippkreis 6 zum Kippen bringt, der dann in den Zustand A übergeht. Während dieses Übergangs von dem Zustand B zu dem Zustand A führt der Kippkreis 6, dessen Ausgang mit dem Eingang des Kippkreises 7 verbunden ist, diesem einen Spannungsimpuls zu, und der Kippkreis 7 geht in die Stellung B. Die Rolle markiert die Ziffer 7, sie hat sich um eine Einheit fortgeschaltet. So wird die Rolle bei jedem aus der Mitte kommenden Impuls um eine Einheit weitergehen.

Nach dem oben gegebenen Additionsbeispiel markieren die Rollen der Einer, Zehner, Hunderter usw. des ersten Zählwerks zu Anfang 6,-3, 3, 4, 1.

Das n-te Zählwerk, welches in dem genannten Beispiel z. B. der zehnten Zahl entspricht, besteht aus ähnlichen Zahlenrollen wie diejenigen des ersten Zählwerks, welche bei den Einem, Zehnern, Hundertern, Tausendern und Zehntausendern die Zahlen 7, 7, 5, 2, 4 markieren. Diesen Rollen sind die Übertragsrollen zugeordnet, von denen später die Rede sein wird.

Alle Operationen erfolgen durch Impulse, und es sei das in der ENIAC-Maschine benutzte Additionsverfahren angenommen, obwohl jede andere Methode zur Addition zweier Zahlen angewendet werden könnte. Die Impulse werden von einem zentralen Synchronisator geliefert, z. B. mit der Folge von hunderttausend Impulsen pro Sekunde. Als Zeiteinheit wird die Sendeperiode der Impulse angenommen, nämlich V100000 Sekunde.

Alle Rollen einer bestimmten Stelle der verschiedenen Zählwerke werden durch Leiter verbunden, die als allgemeine Schienen bezeichnet werden.

Die erste Operation besteht darin, daß die auf dem ersten Zählwerk markierten Zahlen von dem ersten auf das n-te Zählwerk übertragen werden. Sie wird zu gleicher Zeit und in gleicher Weise bei den Zahlen der Einer, Zehner, Hunderter usw. ausgeführt. Sie braucht daher nur für die Zahl der Einer beschrieben zu werden.

i. Durch die Leiter 13 wird den Rollen des ersten Zählwerks eine Reihe von zehn Impulsen zugeführt, die als Zehnerreihen bezeichnet und zu der Zeit 0,5, i,5. 2,5, 3,5- 4.5. 5.5. 6,5. 7,5. 8,5, 9,5 gesendet werden. Unter der Wirkung dieser Impulse geht die Rolle der Einer des ersten Zählwerks, ausgehend von der Stellung 6, nacheinander durch die Stellungen 7, 8, 9, o, i, 2, 3, 4, 5, 6. Sie wird schließlich in der Stellung 6, in der gleichen wie zu Anfang, stillgesetzt.

2. Am Eingang der Unterbrecher 15 (erstes Zählwerk) wird eine Reihe von neun Impulsen zugeführt, die als Neunerreihe bezeichnet und zu den Zeiten 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 gesendet werden. Jeder Unterbrecher 15 einer elektronischen Bauart wird von einem Kippkreis 14 in der Weise betätigt, daß er zu Beginn der Operation offen ist. Der Kippkreis 14 ist an einem seiner Eingänge mit einem Unterbrecher 16 verbunden, der von dem Kippkreis 9 der Rolle betätigt wird. Dieser Unterbrecher 16 ist geschlossen, wenn die Rolle 9 markiert, und für alle anderen Stellungen der Rolle offen.

Zu Beginn der Operation ist der Umschalter 16 der Einerrolle, welche 6 markiert, offen. Der Kippkreis 14 hält den Unterbrecher 15 offen.

Die Operation geht im einzelnen wie folgt vor sich.

Zu der Zeit 0,5 kommt der erste Impuls der Zehnerreihe über 13 und schaltet die Rolle von der Stellung 6 zu der Stellung 7.

Zu der Zeit 1 wird der erste Impuls der Neunerreihe dem Unterbrecher 15 zugeführt. Da der Unterbrecher offen ist, geht dieser Impuls nicht weiter.

Zu der Zeit 1,5 kommt der zweite Impuls der Zehnerreihe über 13 an. Die Rolle geht in die Stellung 8 über.

Zu der Zeit 2 erscheint der zweite Impuls der Neunerreihe am Eingang des Unterbrechers 15. Da dieser Unterbrecher offen ist, geht der Impuls nicht weiter.

Zu der Zeit 2,5 bringt der dritte Impuls der Zehnerreihe die Rolle in die Stellung 9, wodurch der Unterbrecher 16 geschlossen wird.

Zu der Zeit 3 geht der dritte Impuls der Neunerreihe, welcher dem immer offenen Unterbrecher 15 zugeführt wird, nicht weiter.

Zu der Zeit 3,5 geht der vierte Impuls derZehnerreihe über den jetzt geschlossenen Unterbrecher 16 und setzt den Kippkreis 14 in Tätigkeit, welcher den Unterbrecher 15 schließt. Gleichzeitig schaltet er den Zähler von der Stellung 9 in die Stellung o. Der Unterbrecher 16 öffnet sich.

Zu der Zeit 4 wird der vierte Impuls der Neunerreihe dem Unterbrecher 15 zugeführt. Da dieser Unterbrecher geschlossen ist, ,geht er zu der Schiene 11 der Einer und von da über die Verbindung 12 der Einerrolle d des w-tenZählwerfcs N zu der Einerrolle d des ra-ten Zählwerks.

Zu den Zeiten 5, 6, J, 8, 9 gehen die folgenden Impulse der Neunerreine ebenfalls über 1S und von da zu der allgemeinen Schiene, dann zu der Einerrolle d des »-ten Zählwerks. Wie ersichtlich, werden schließlich zu der Einerrolle des »-ten Zählwerks so viele Impulse übertragen, wie die Einerrolle des ersten Zählwerks Einheiten markiert hat.

Die über 13 an die Einerrolle des ersten Zählwerks zu den Zeiten 4,5, 5,5, 6,5, 7,5, 8,5, 9,5 gelangenden Impulse haben nur die Wirkung, daß sie die Rolle nacheinander in die Stellungen 1,2, 3,4, 5,6 bringen und folglich sie schließlich in ihre Anfangsstellung zurückbringen.

Im folgenden wird die Wirkung der sechs Impulse auf die Einerrolle des re-ten Zählwerks betrachtet, welche ihr aus dem ersten Zählwerk zu den Zeiten 4, S, 6, 7, 8, 9 zugeführt werden. Diese Impulse schalten die Rolle weiter, welche, wenn sie zu Beginn in der Stellung 7 war, sich nacheinander in die Stellungen 8, 9, o, 1,2, 3 begibt. Die Addition der Einerziffer des ersten Zählwerks zu der Einerziffer des »-ten Zählwerks ist beendet, soweit die Einerziffer der Summe in Betracht kommt.

Es verbleibt jedoch ein Übertrag, da 6 + 7 = 13, welcher nach dem Erfindungsgedanken zurückbehalten werden muß, um am Ende der Operation übertragen zu werden.

Dieser Übertrag und die Überträge, welche die Additionen für die Ziffern der von rechts aus folgenden Stellen ergeben würden, werden in den Rollen g,h. .. gespeichert, welche mit den Zählwerksrollen übereinstimmen und als Übertragsrollen (Abb. 1) bezeichnet werden und die durch ihre Leitungen 21 (wobei die Unterbrecher 18 als geschlossen angenommen werden) mit den Zählwerksrollen der Einer, Zehner, Hunderter usw. des »-ten Zählwerks verbunden sind.

Zu Beginn der Operation befinden sich alle diese Übertragsrollen in der Stellung o.

Wenn die sechs Impulse, welche von dem ersten Zählwerk kommen, nacheinander zu der Einerrolle des »-ten Zählwerks gelangen, begibt sich diese Rolle nacheinander in die Stellungen 8, 9, o, 1, 2, 3. In dem Augenblick, wo sie sich in die Stellung 9 begibt, schließt sich ihr Unterbrecher 16. Der folgende Impuls, welcher die Zählwerksrolle in die Stellung ο bringt, geht über den Unterbrecher 16 der Rolle d und von da zu der Übertragsrolle g, die sich in die Stellung 1 begibt. Der Übertrag ist durchgeführt. Zu gleicher Zeit wird, wenn der Kipper 9 sich in seine Anfangslage zurückbegibt, der Unterbrecher 16 der Rolle d geöffnet.

Es braucht nur noch der Kippkreis 14 der Rolle a in den Anfangszustand zurückgebracht zu werden. Zu diesem Zweck wird ihm zu der Zeit 10 ein Impuls über den Unterbrecher 17 zugeführt. Dieser von dem Kippkreis 14 betätigte Unterbrecher wurde zu Beginn der Operation geöffnet. Er wurde zu der Zeit 3,5 geschlossen, als der Kippkreis seinen Zustand gewechselt hat. Der Impuls, welcher ihm zu no der Zeit 10 zugeführt wird, geht zu dem zweiten Eingang des Kippkreises und bringt diesen in seinen Anfangszustand zurück, woraus sich die Öffnung der Unterbrecher 17 und 15 der Rolle a ergibt.

Was bei der Addition der Einerziffern der ersten und der »-ten Zahl durchgeführt wurde, geschieht gleichzeitig bei den Ziffern der Zehner, Hunderter usw.

Die Addition der ersten Zahl zu der letzten ist so beendet und das Ergebnis auf dem »-ten Zählwerk aufgezeichnet.

Die folgenden Additionen gehen in gleicherweise vor sich, wobei die am weitesten rechts befindlichen Ziffern der Teilsumme jeder Stelle auf den Zählwerksrollen des ra-ten Zählers aufgezeichnet werden,

während die Überträge sich an den Übertragszählern addieren.

Um das Endergebnis zu erhalten, braucht man nur die Verbindungen 18 zwischen den Übertragsrollen und den Zahlenrollen des η-ten Zählers zu unterbrechen und dann, wenn die Übertragszählwerke als Zahlenrollen eines (n + i)-ten Zählwerks betrachtet werden, die auf diesem Zählwerk angezeigte Zahl, mit einer Stellenverschiebung nach ίο links (wie in Abb. ι gezeigt), zu der von dem Zählwerk η gezeigten Zahl zu addieren. Im Hinblick auf diese Addition sind mit dem κ-ten Zählwerk Kippkreis 14 und Unterbrecher 19 und 20 verbunden.

In dieser zweiten Phase der Operation registriert man nicht mehr die Überträge auf den Übertragsrollen, sondern mit Hilfe der zugeordneten Kippkreise 14. Diese Einrichtung wird bei der ENIAC-Maschine verwendet, jedoch sei trotzdem ihre Wirkungsweise erläutert.

Betrachtet man z. B. die Rolle e, wenn sie zu der Ziffer 9 übergeht und der Unterbrecher 16 geschlossen ist. Es wird dann ein Impuls zu dem Kippkreis 14 übertragen, welcher in seine zweite Stellung mit stabilem Gleichgewicht übergeht. Da der Umschalter 19, 20 zuletzt in der zweiten Phase der Operation geschlossen wird, bringt ein bei 17 zugeführter Impuls den Kippkreis in seinen ersten Zustand zurück und schaltet gleichzeitig die folgende Rolle f um eine Einheit weiter. Wenn die Rolle e schon eine 9 markierte, wird der Impuls direkt auf die folgende Rolle f übertragen.

Wohlgemerkt sind Mittel vorgesehen, um sowohl den verschiedenen Zahlenrollen die in die Operation einzuführenden Zahlen mitzuteilen als auch um die ganze Anordnung auf Null zurückzubringen, nachdem sie einmal in Tätigkeit war (z. B. durch allgemeine Unterbrechung der Speisung, wobei die Zählwerke von ο nur durch die Tätigkeit des allgemeinen Unterbrechers wieder ausgehen können). Es können verschiedene Systeme, welche dem der Erfindung entsprechen, in ein und derselben Maschine verwendet werden, und es sind Umschaltmittel für Übertrag usw. vorgesehen, um auf dem einen oder anderen dieser Systeme die Gesamtsumme zu bilden usw.

Wie ersichtlich, erfordern die η— ι -Teiladditionen für die Überträge keinen Zeitaufwand. Nur die letzte Addition, welche eine normale Addition ist, erfordert eine vollständige Additionszeit. Für elf zu addierende Zahlen werden sechs anstatt zehn Additionszeiten gebraucht, das bedeutet eine Ersparnis von vier Additionszeiten von zehn.

Die Gesamtzeit der Operation ist, wenn eine Additionszeit als Einheit genommen wird,

η +1

2 ' 2 '

das bedeutet eine Ersparnis von

η + ι η — 3

• η — ι —
Additionszeiten.

Wenn die zu addierenden Zahlen solche und in solcher Anzahl sind, daß wenigstens bei einer Spalte das Ergebnis der Addition eine Zahl von mehr als zwei Ziffern gibt, kann das vorhergehende Verfahren nicht mehr ohne Abänderung angewendet werden.

Gemäß der Erfindung besteht ein erstes Verfahren darin, daß man die elf ersten Zahlen durch das Verfahren und mittels der Anordnung, wie sie oben beschrieben wurde, addiert, dann die elf folgenden Zahlen addiert und so fort, und daß schließlich die so erhaltenen Teilergebnisse addiert werden.

Ein zweites Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß die elf ersten Zahlen addiert werden, das Ergebnis dieser Operation dann zu den folgenden zehn Zahlen addiert wird, das neue Ergebnis dann zu den folgenden zehn Zahlen addiert wird und so fort.

Nach einer dritten Variante der Erfindung wird eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen. Wenn es nämlich vorkommen kann, daß im Falle von elf zu addierenden Zahlen das bei der Addition der Ziffern einer oder mehrerer Spalten erhaltene Gesamtergebnis 99 ist, wird dies im allgemeinen nicht der Fall sein. Meist kann man mehr als elf Zahlen addieren, bevor das eine dieser Gesamtergebnisse 99 erreicht. Um diesen Umstand am besten auszunutzen, kann man gemäß dieser Variante jede Übertragsrolle mit einem zusätzlichen Unterbrecher versehen, der von dem Kippkreis 9 betätigt wird. Diese Anordnung ist in Abb. 1 nicht dargestellt. Man kann jedoch leicht eine Anordnung ausbilden, bei der, sobald die Rolle die Ziffer 9 markiert, dieser zusätzliche Unterbrecher einen Kreis schließt, an welchen Impulse geschickt werden, die man braucht, um die Addition nach Spalten zu unterbrechen, die die Übertragsrollen mit den Rollen des ra-ten Zählwerks verbindenden Unterbrecher iS zu trennen und die Addition der von dem Übertragszählwerk gezeigten Zähl zu der von dem w-ten Zählwerk gezeigten Zahl in Gang zu setzen. Wenn diese Operation beendet ist, geht die Spaltenaddition des so erhaltenen Ergebnisses und der Folge der zu addierenden Zahlen wieder in der gleichen Weise vor sich.

Ein viertes Verfahren gemäß der Erfindung, welches anwendbar ist, wenn bei einer Spalte die Gesamtzahl eine Zahl von mehr als zwei Ziffern ist, besteht darin, daß nicht mehr wie in dem vorhergehenden Beispiel eine einzige Stufe von Übertragsrollen, sondern zwei, drei ... Stufen von Übertragsrollen vorgesehen werden.

Beispielsweise wird man bei dezimaler Zählweise jedesmal, wenn die zu addierende Zahl zwischen 11 und in gelegen ist, zwei Stufen von Übertragsrollen vorsehen. In Abb. 3 erkennt man die -vier ersten Zählwerksrollen des w-ten Zählwerks a, b, c, d usw., welche den Einem, Zehnern, Hundertern Tausendern usw. entsprechen, ebenso wie die Übertragsrollen der ersten Stufe R₁= g, h, i . . . und der zweiten Stufe R₂= l,m...

Da die Anzahl von zu addierenden Ziffern in einer beliebigen Spalte der Addition größer als 11

und kleiner als 111 ist, kann das Ergebnis dieser Ziffern eine Zahl mit drei Ziffern sein.

Jeder Zählwerksrolle des w-ten Zählwerks sind zwei Übertragsrollen angefügt. Die erste Ziffer von rechts der bei einer Spalte gefundenen Teilsumnie wird auf die entsprechende Zählwerksrolle des n-ttn Zählwerks, z. B. die Rolle b, für die Zehner aufgezeichnet. Die zweite Ziffer von rechts wird auf die erste Übertragsrolle (erste Stufe der Übertragsrollen R₁), die Rolle h nach dem vorhergehenden Beispiel, aufgezeichnet, welche mit der Zählwerksrolle b nach dem Beispiel durch eine Leitung 21 verbunden ist. Die dritte Ziffer von rechts wird auf der zweiten Übertragsrolle (Übertragsstufe R₂), Rollern in dem vorliegenden Beispiel, aufgezeichnet, welche mit der ersten Übertragsrolle durch eine Leitung 23 verbunden ist.

Die Addition der ersten Zeile zu der Zeile n, dann der zweiten Zeile zu der Zeile η und so fort erfolgen genau wie in dem Falle von weniger als elf Additionen.

Da die Übertragsrollen zu Beginn in der Stellung ο sind und die Zählwerksrolle, z. B. die Einerrolle, des «-ten Zählwerks z. B. in der Stellung 7 steht, kommt ein Augenblick, wo, angetrieben durch die aufeinanderfolgenden Impulse, welche über den geschlossenen Unterbrecher 12 von α ankommen, diese Zählwerksrolle 9 markiert. Der Unterbrecher 16 der gleichen Rolle wird dann geschlossen. Der folgende Impuls, welcher die Zählwerksrolle in die Stellung ο versetzt, geht zu gleicher Zeit durch diesen Unterbrecher 16 und von da durch die Leitung 22 zu der Übertragsrolle der ersten Stufe, die sich in die Stellung 1 begibt. Wenn die Zählwerksrolle der Einer α erneut durch die Stellung 9 geht, begibt sich die Übertragsrolle g in die Stellung 2 und so fort, bis die Zählrolle α und die Übertragsrolle g der ersten Stufe in der Stellung 9 sind. In diesem Augenblick sind die beiden Unterbrecher 16 der Rollen α und g geschlossen. Der folgende Impuls bringt die Rollen α und g auf o. Zu gleicher Zeit geht er über die Unterbrecher 16 dieser beiden Rollen, gelangt durch die Verbindung 23 zu der Übertragsrolle der zweiten Stufe und schaltet sie von der Stellung 0 in die Stellung 1.

Wenn die Zählrolle α und die Übertragsrolle g sich beide in der Stellung 9 befinden, geht die Rolle ι erneut weiter und begibt sich in die Stellung 2 und so fort.

Was für die Einerspalte vor sich geht, geschieht zu gleicher Zeit für die Spalten der Zehner, Hunderter usw.

Am Ende dieser Teiladdition brauchen nur noch die auf dem Zählwerk und den beiden Stufen der Übertragsrollen gezeigten Zahlen addiert zu werden, wobei diese Stufen versetzt sind, wie dies die Abbildung zeigt. Diese Operation, welche nach dem gewöhnlichen Verfahren durchgeführt wird, nimmt zwei Additionszeiten in Anspruch, so daß die Gesamtzahl der Additionszeiten für zwei Ziffern, die durch Anwendung der angegebenen Methode erfordert wird,

η — ι

+ 3

beträgt, anstatt η — ι nadh dem gewöhnlichen schrittweisen Verfahren, so- daß sich eine Ersparnis von

, j.

Additionszeiten ergibt, d. h. bei hundert addierenden Zahlen eine Ersparnis von 47,5 gegen 99 Additionszeiten, d. h. annähernd die Hälfte.

Das Verfahren erstreckt sich unmittelbar auf den Fall, in dem die Additionszahl größer ist.

Bei einer Zahl zwischen 111 und 1111 wären drei Stufen von Übertragszählern erforderlich, und die benötigte Zahl von Additionszeiten für die gesamte Operation wäre

η — ι

+ 5

und so fort.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die elektronische Ausführung, die oben beschrieben wurde. Das Verfahren der Erfindung kann leicht auf den Fall einer mechanischen Maschine beliebiger Bauart mit sogenannter vollständiger oder verkleinerter Tastatur ausgedehnt werden. Als Ausführungsbeispiel wird im folgenden die Ausführung und die Wirkungsweise einer Maschine mit vollständiger Tastatur beschrieben, welcher ein oder mehrere Übertragszählwerke nach dem Grundgedanken der Erfindung hinzugefügt werden.

Bekanntlich besteht eine Maschine der Bauart »mit vollständiger Tastatur« aus einer gewissen Anzahl p von Abschnitten, die alle untereinander gleich sind und den dezimalen Einheiten der verschiedenen Ordnungen entsprechen. Jeder von ihnen besitzt eine Zählwerksrolle, bestehend aus einer Trommel mit den Zahlen ο bis 9, welche, wenn die Maschine zusammengebaut ist, nur eine einzige Ziffer in einem in der Platine angebrachten Fenster sichtbar läßt. Eine Tastatur mit p X 9 Tasten (neun Tasten pro Abschnitt, die mit 1 bis 9 beziffert sind) ermöglicht die Fortschaltung der Rolle um 1, 2, 3, 4 ... 9 Stellungen.

Gemäß der Erfindung wird ein zusätzlicher Zähler mit der Zählrolle verbunden, welcher die Einteilungen o, i, 2, 3 ... 9 trägt und jedesmal um eine Teilung weitergeht, wenn die Zählrolle um eine Umdrehung fortschaltet: Dies ist das Übertragszählwerk.

In den üblichen Rechenmaschinen sind mehr oder weniger einfache Vorrichtungen vorhanden, welche die Durchführung dieser Operation ermöglichen und demnach für sich genommen nicht Gegenstand der Erfindung sind. Außerdem ist gemäß der Erfindung eine Einrichtung angefügt, welche es ermöglicht, nach Belieben die übliche Übertragsvorrichtung in Gang zu setzen, die zu Beginn einer Additionsoperation außer Wir'kung gesetzt werden muß. Diese Einrichtung ist von derjenigen der Maschinen normaler Bauart verschieden, und es

kann irgendeine bekannte Vorrichtung, wie z. B. eine verschiebbare Keilverbindung einer Übertragungsrolle, zu diesem Zweck benutzt werden. Die Übertragungsvorrichtung ist im übrigen bei diesen Maschinen bekannt und kann in verschiedener Form ausgebildet werden.

Die p Tasten, welche der ersten aufzuzeichnenden Zahl für die Addition entsprechen, werden zu gleicher Zeit von dem Bedienungsmann belegt, der ίο so diese Zahl auf dem Zählwerk aufzeichnet, welches durch die p Zählrollen gebildet wird, nämlich 14336 in dem zu Beginn der Beschreibung angeführten Beispiel. Die zweite Zahl, nämlich 78953, wird dann ebenso in das Zählwerk eingeführt. Die Operation geschieht nach dem folgenden Schema:

14336
78953

82289
I I o o

in welchem die erste Zeile unter dem Strich die Einer der Teilsummen der verschiedenen Stellen enthält, die Spalte für Spalte gezogen werden, und die zweite Zeile enthält die etwaigen Überträge, die um eine Stelle nach links verschoben sind. Am Ende dieser ersten Addition markiert das Zählwerk 82289, während die zugehörigen Zähler ι ι ο ο markieren.

Da jetzt die dritte Zahl, nämlich 64072, von dem Bedienungsmann eingeführt wird, markiert das Zählwerk, wie das folgende Additionsschema zeigt:

82289
64072,

46251

I O O I I

46251, während, da die verschiedenen Zähler gegebenenfalls um eine Einheit weitergehen, je nachdem die entsprechende Ziffer der letzten Zeile der folgenden Operation 1 oder ο ist, sie zusammen die Ziffern der dritten Zeile der folgenden Addition markieren:

ι ι 00

I O O I I

I I I I I

nämlich 1 1 1 1 1.

Die vierte Zahl, nämlich 31294, wird jetzt von dem Bedienungsmann eingeführt. Das Zählwerk markiert, wie das folgende Additionsschema zeigt: 4625 ι
3 1294

77445
r ο

77445, während die Zähler das Ergebnis der folgenden Addition markieren, nämlich

ι ι ι ι ι
ι ο

ι ι ι 2 ι
d. h. ι ι ι 2 i, und so fort. Wenn alle Zahlen in die Maschine eingeführt worden sind, markiert das Zählwerk 60581, und der Zähler markiert 4 4 5 4·

Der Bedienungsmann liest dann diese Zahl 44454 ab und setzt, z. B. durch einen die obenerwähnte bewegliche Keilverbindung verschiebenden Hebel, die übliche Übertragungseinrichtung in Tätigkeit, und indem man in die Maschine die Zahl 44454p, nämlich die obige, um eine Stelle nach links versetzte Zahl, in die Maschine einführt, erhält man das Ergebnis der Operation.

Die Anwendung des Verfahrens im Falle von Maschinen mit verkleinerter Tastatur wäre ebenfalls einfach.

Wenn auch die obigen Beispiele Zahlen verwenden, welche in der dezimalen Zählweise geschrieben sind, erstreckt sich die Erfindung auch auf jede andere Zählweise.

Sie ist ferner anwendbar unabhängig von dem Typ der in den Maschinen verwendeten Organe, seien diese mechanisch, elektrisch oder elektronisch. Die obigen Beispiele wurden vielmehr nur zur Veranschaulichung gegeben, um das Verfahren und die Bedeutung der Kombination, welche den Gegenstand der Erfindung bilden, zu erläutern.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur schnellen Ausführung von Rechnungen zur Anwendung bei Rechenmaschinen mit Mitteln zur getrennten Registrierung jeder zu addierenden Zahl, dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig die gleichstelligen Ziffern von zwei registrierten Zahlen addiert, die gleichstelligen Ziffern aller aus diesen Additionen folgenden Überträge getrennt registriert, in der gleichen Weise eine dritte registrierte Zahl mit der in dem addierenden Zählwerk aus der ersten Addition resultierenden Zahl addiert, wobei man die dadurch erhaltenen Überträge mit den obengenannten Überträgen getrennt addiert, alle anderen registrierten Zahlen in ähnlicher Weise addiert und dann die durch diese Additionen gebildete Zahl, die in der Reihenfolge der Spalten angeordnet ist, mit den durch die gleichstelligen Ziffern der aus der Summe der Überträge gebildeten Zahlen addiert, welche in der gleichen Reihenfolge angeordnet und nach links um eine Stellenzahl verschoben sind, welche derjenigen gleich ist, welche die registrierten Ziffern in dem Übertrag einnehmen.

2. Schnell arbeitende Rechenmaschine zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Zählwerken zur getrennten Registrierung aller zu addierenden Zahlen, wobei jedes Zählwerk aus einer gewissen Anzahl von Rollen zusammengesetzt ist, von denen jede eine Ziffer der Zahl registriert, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Kombination Mittel umfaßt, welche die Rollen eines Zählwerks mit den gleichstelligen Rollen eines zweiten Zählwerks verbinden und gleichzeitig auf die Rollen des ersten Zählwerks die von den Rollen des zweiten Zähl-

werks registrierten Ziffern übertragen, ferner eine mit jeder Rolle dieses ersten Zählwerks "verbundene Übertragsrolle, wobei die Gesamtheit dieser Übertragsrollen ein Übertragszählwerk zur Registrierung der Überträge bildet, welche sich aus den Additionen der gleichstelligen Ziffern der ersten und der zweiten registrierten Zahl ergeben, wobei die obengenannten Mittel nach und nach alle anderen Zählwerke in der gleichen Weise mit dem ersten Zählwerk verbinden, und schließlich Mittel, welche jede Rolle des ersten Übertragszählwerks mit der Stellenrolle unter dem Übertragszählwerk verbinden und die an dem ersten Zählwerk und dem Über tr agszähl werk registrierten Zahlen addieren.

3. Rechenmaschine nach Anspruch 2, insbesondere zur gleichzeitigen Addition von mehr als elf Zahlen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Übertragszählwerke vorgesehen sind, deren Rollen in Kaskade mit den Rollen des ersten Registrierungszählwerks verbunden sind, und zwar in einer Anzahl, die der höchsten Ziffernzahl der Überträge gleich ist.

4. Rechenmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen durch Dekaden von elektronischen Kippkreisen (elekironische Kippschaltungskreise) gebildet werden.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Ni. 584 653;

Dissertation K.Geier, Ronneburg/Thür., »Die Zehnerschaltvorrichtungen und die damit zusammenhängenden Sonderfragen«, 1936;

Dr.-Ing. Alexander Varren, »Die Systematik der Zehnerschaltvorrichtungen«, Selbstverlag, 1934.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

9613 4.55