Компютерна електроніка Лабораторні роботи

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Міністерство освіти, науки молоді та спорту України

Одеський технічний коледж ОНАХТ

Комісія ЕОТ

Затверджую

зам директора з учбової роботи

________ В.І Уманьська

Методичні вказівки

до виконання лабораторних робіт

по курсу «Комп’ютерна електроніка»

Спеціальність 5.05010201

«Обслуговування комп’ютерних систем і мереж»

Склав: к.т.н. Гаджиєв М.М.

РОЗГЛЯНУТО

Предметною комісією ЕОТ

Протокол №________

Від «__»______ __2011 р.

Голова комісії ЕОТ_______/Суліма Ю.Ю/

2011

Зміст

Введення………………………………………………………..………………….3

Опис лабораторного стенду і учбових карт……………..……………………....4

Лабораторна робота № 1………….……………………………………...….…22

Лабораторна робота № 2…………………….…………………………...….…23

Лабораторна робота № 3……………………….……………………………....24

Лабораторна робота № 4…………………………………………………….…26

Лабораторна робота № 5……………………………………………...……..…28

Лабораторна робота № 6…………………………….……………….….....…..30

Лабораторна робота № 7………………………….……………………...…….32

Лабораторна робота № 8…………………………….………..………………..34

Лабораторна робота № 9……………………….……….……………….……..35

Лабораторна робота № 10……………………………………………………..37

Лабораторна робота № 11…………………………………………………......39

Лабораторна робота № 12…………………………..……….………………...41

Лабораторна робота № 13…………………………..……….………………...43

Лабораторна робота № 14…………………………..……….………………...46

Висновок ……………………………………………………………………...…47

Список літератури………………………………………………………….……48

ВВЕДЕНИЕ.

Предлагаемое методическое пособие рассчитано для студентов 3 и 4 курсов Одесского технического колледжа по специальности 5.091504 и других технических учебных заведений по курсам "Микросхемотехники", "Основы автоматики", "Цифровая техника и микропроцессоры", "Промышленная электроника", "Компьютерная электроника" "Цифровые ЭВМ".

Целью пособия является закрепление теоретических знаний, полученных на лекционных занятиях по указанным выше предметам, за счет выполнения практических и лабораторных работ, определяющих объем данного методического руководства.

Методическое пособие включает в себя двенадцать лабораторных работ, охватывающих в основном работы по изучению цифровых ИМС и схемотехнику, рассчитанных на 2 или 4 часа.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА И УЧЕБНЫХ КАРТ.

Назначение. Стенд предназначен для проведения лабораторных занятий по курсам "Компьютерная электроника и схемотехника", "Основы автоматики и вычислительной техники", "Основы промышленной электроники", "Основы информатики и ЭВТ" в высших учебных заведениях, техникумах, и технических колледжах.

Стенд позволяет проводить лабораторные работы по изучению и исследованию следующих элементов, узлов и устройств цифровой вычислительной техники:

Логических элементов НЕ, И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ;
Комбинационных узлов, собранных на базовых логических элементах - трехразрядного устройства проверки на четность, устройства сравнения двух двухразрядных чисел, двоичного одноразрядного сумматора (два варианта);
Комбинационных узлов, выполненных в виде самостоятельных ИМС - дешифратора, демультиплексора, мультиплексора, преобразователя двоичного кода в код семисегментного индикатора, четырехразрядного двоичного сумматора, четырехразрядного арифметического устройства;
Последовательностных элементов, собранных на базовых логических элементах - RS - триггера на элементах И-НЕ, RS - триггера на элементах ИЛИ-НЕ;
Последовательностнных элементов и узлов, выполненных в виде самостоятельных ИМС:

RS-триггера, D-триггера, двухразрядного параллельного регистра, двухразрядного последовательного регистра, четырехразрядного универсального регистра, кольцевого счетчика, суммирующего и вычитающего двоичных счетчиков, счетчика с коэффициентом счета, некратным степени 2, реверсивного счетчика с предустановкой, оперативного запоминающего устройства с организацией 16x4 бит.

6. Модели микроЭВМ в составе: АЛУ, ОЗУ, регистров операндов
команды и адреса, регистра-аккумулятора, мультиплексора общей шины, дешифратора сигналов управления, устройств ввода и вывода информации.

Стенд состоит из общего блока ввода-вывода информации и шести сменных плат, на которых установлены все исследуемые элементы, узлы и устройства. Стенд укомплектован набором сменных технологических карт (28 штук) с функциональными схемами исследуемых устройств.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ:

Элементная база - ИМС серий К155 и К555;
Напряжение питания, 220 ± 20 В, 50 Гц;
Максимальный ток, потребляемый от источника переменного тока 0,3 А;
Ввод данных и выбор режимов - ручной, при помощи тумблеров и кнопок.
Вывод данных - на светодиодный дисплей в двоичном, десятичном и шестнадцатеричном кодах.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ.

Блок ввода - вывода информации.

Принципиальная схема блока приведена на рис.1.

На передней (наклонной) панели блока установлены тумблеры (SA1 - SA5) и кнопки (SB1 - SB3) ввода информации и задания режимов работы исследуемых устройств. Выводы всех тумблеров и кнопок, кроме SB1, подключены непосредственно к контактам разъема XI. Переключатели SB1 - SB4, SB2 и SB3 предназначены для подачи логических сигналов с уровнями "0" (соответствующий вывод замкнут на общий провод) или "1" (вывод - на +5В). Тумблер SA5 подключается всеми своими выводами к разъему и поэтому может использоваться в качестве переключателя "двух сигналов в одну линию" или, наоборот, "одного сигнала на два направления". Кнопка SB1 подключена к схеме защиты от "дребезга" на триггере. С помощью этой кнопки на выходе триггера формируется одиночный импульс с крутыми фронтами, необходимый для нормальной работы исследуемых триггеров, регистров и счетчиков. При нажатии SB1 на 27 контакте появляется логический 0, а при отпускании - логическая 1. Этот блок в дальнейшем на схемах обозначается как формирователь одиночного импульса.

На передней панели блока установлен светодиодный дисплей для индикации режимов работы, а также входной и выходной информации исследуемого устройства. Дисплей состоит из девяти светодиодов HL1-HL9, позволяющих индицировать в 9 разрядах уровни логической "1" (светодиоды светятся) и логического "0" (не светятся), и семисегментного индикатора HL1 для индикации числа в десятичном или шестнадцатеричном кодах.

Индикатор HL1 подключается к исследуемой схеме через дешифратор на ИМС D5, преобразующий четырехразрядный двоичный код (на контактах II-14 разъема XI) в семисегментный код индикатора HL1. При низком уровне напряжения на входе 14 ИМС D3 (контакт 15 разъема XI) на индикаторе HL1 индицируется число в десятичном коде, при высоком уровне - в шестнадцатеричном. Светодиоды HL1 –HL9 подключаются к элементам схемы через инверторы D3.1 - D3.4, D3.6, D4.1 - D4.4. В дальнейшем устройство, содержащее дешифратор D5, индикатор HL1, инверторы с подключенными к ним светодиодами HL1 - HL9, обозначается как блок индикации (БИ).

Помимо описанных устройств ввода и вывода информации основной блок содержит следующие вспомогательные устройства:

инвертор на элементе 4.5 используемый при работе с платами ПЗ и П4;
генератор прямоугольных импульсов на элементах D2.1 - D2.3 с выходами на XI/30. Частота колебаний генератора в пределах 2...10кГц;
инвертор на элементе D2.6, используемый при работе с платой П6. Тумблеры и кнопки, формирователь F, инверторы D2.6 и D4.5 образуют блок управления.

1. Плата П1.

Принципиальная схема платы П1 приведена на рис.2 внутри прямоугольника, обведенного пунктирной линией. Цифры, поставленные на гранях прямоугольника, означают номера контактов на разъеме XI. Блоки управления и индикации расположены в блоке ввода-вывода и используются при работе с одной платой.

Логические элементы и устройства, расположенные на плате П1, исследуется при подаче на их входы логических сигналов (0 или 1) от тумблеров SA1 - SA5. Уровень сигнала, подаваемого от соответствующего тумблера, определяется по положению подвижного контакта (вверху - 1, внизу - 0), уровень выходного - по свечению индикаторов HL1 - HL9.

Все исследуемые элементы и устройства собраны на печатной плате П1. Используя технологические карты (шаблоны) 1.1 - 1.9, можно провести исследование девяти устройств.

Карта 1.1. Разрешает использование тумблеров SA1, SA2 и индикатора HL3. В этом случае устройством реализуется функция или в общепринятом виде у = , т. е. логическая функция И-НЕ.

Карта 1.2. Разрешается использование SA1, SA2 и HL5. Реализуется логическая функция И-НЕ (элемент D2.1) и далее НЕ (элемент D2.2). Следовательно, по отношению к входным сигналам SA1(X1) и SA2(X2) выходной сигнал Y(HL5) определяется логической функцией у= XI Х2, т.е. И.

Карта 1.3. Разрешается использование SA1, SA2 и HL2. Функция ИЛИ - НЕ.

Карта 1.4. SA1, SA2 и HL4. Функция ИЛИ.

Карта 1.5. SA1, SA2 и HL6. Функция ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (сумматор по модулю 2).

Карта 1.6. SA1, SA2 и HL7. Функция ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ -НЕ (НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ).

Карта 1.7. SA1, SA2, SA3 и HL9. Трехразрядное устройство проверки на четность.

Карта 1.8. SA1, SA2, SA4, SA5 и HL1. Устройство сравнения двух двухразрядных чисел. Xl(SAl) X2(SA4) и Z1(SA2) Z2( SA5). При выполнении условия XI Х2 = Zl Z2 на выходе появляется 1 (светится HL1).

Карта 1.9. SA1, SA2 и HL8, HL5. Одноразрядный сумматор по модулю два. Выход суммы - HL8; выход переноса в следующий разряд HL5.

Рис. 2. Схема платы П1 и её подключение к основному блоку.

2. Плата П2.

Принципиальная схема платы П2 приведена на рис.3. Цифры на границах пунктирного прямоугольника означают номера контактов на разъеме XI. Блоки управления и индикации расположены в основном блоке ввода-вывода и используются при работе с данной платой.

Карта 2.1. Позволяет провести исследование RS - триггера на элементах ИЛИ - НЕ. Для этого триггера активным входным уровнем является логическая 1. Поэтому управляющие сигналы снимаются непосредственно с кнопок SB2 и SB3, а с выходов подключенных с ним инверторов, на элементах D2.1 и D2.3. Уровни входных (для триггера) управляющих сигналов индицируют светодиодами HL1 и HL2, а уровни выходных сигналов триггера - HL3 и HL4.

Карта 2.2. Исследуется триггер на элементах И-НЕ. Активные входные уровни - логический 0. Поэтому возможно непосредственное подключение кнопок SB2 и SB3 к входам триггера (пока на кнопки не нажимают - режим хранения информации). Уровень входных сигналов индицируется в инверсном коде (через инверторы D2.1 и D2.3) светодиодами HL1 и HL2, т.е. при входных сигналах XI и Х2, равных 0, све-тодиоды горят. Выходные сигналы индицируются светодиодами HL5 и HL6.

Карта 2.3. Схема аналогично предыдущей, только исследуется триггер в интегральном исполнении на ИМС типа К155ТМ2 (D3.1).

Карта 2.4. Предназначена для исследования тактируемого D- тригера. Уровень сигнала на D входе определяеться по положению тумблера SA-1.

Выходная информация выводится на индикаторы HL9 (прямой выход) и HL8 (инверсный выход).

Карта 2.5. Позволяет исследовать параллельный двухразрядный регистр. Входная информация подается от тумблера SA1, непосредственно на - вход первого триггера и SA3 (через SA5, находящиеся в "нижнем" по схеме положении) на D-вход второго регистра (D3.2). Поэтому при выполнении данной работы тумблер SA5 должен находится только в том положении, которое указано на технологической карте. Индикация записанной информации осуществляется светодиодами HL9 и HL7.

Карта 2.6. Исследует последовательный двухразрядный регистр. Для создания такого регистра D-вход второго триггера (D3.2) подключается к прямому выходу первого триггера (D3.1). Такое подключение осуществляется с помощью тумблера SA5, который при работе с этой картой должен находиться только в верхнем положении.

Карта 2.7 Позволяет исследовать счетный Т-тригер. Для этого необходимо инверсный выход УІ тригера D 3.2 соеденить с D – входом (Х2). Индикация выхода осущевствляется светодиодом HL7.

Рис. 3. Схема платы П2 и её подключение к основному блоку.

3. Плата ПЗ.

Принципиальная схема платы приведена на рис.4. Цифры по пунктирному контуру означают номера контактов на разъеме XI (рис.1). Блоки индикации и управления относятся к блоку ввода-вывода информации.

Карта 3.1. Предназначена для исследования последовательного четырехразрядного регистра и кольцевого четырехразрядного счетчика. Универсальный регистр К155ИР1 (D1) переводится в последовательный режим при сигнале управления V=0, поэтому при работе с этой картой тумблер SA5 должен находиться в положении "О". Входная информация подается кнопкой SB2 (без индикации). Кнопка "отпущена" - D=l, кнопка "нажата" - D=0. Выходная информация выводится на четырехразрядный светодиод HL6 - HL9. Для перевода регистра в режим кольцевого счетчика записывают в него число 0001, а затем соединяют внешней перемычкой штырьки У и X (на плате ПЗ). После этого с подачей каждого следующего тактового импульса (SB1) единица будет последовательно смещаться по разрядам счетчика.

Карта 3.2. Позволяет исследовать работу ИМС К155ИР1 в режиме параллельного регистра, для чего на вход управления подают сигнал логической 1 (V = 1). Поэтому при работе с этой картой тумблер SA3 должен находиться в положении "1". Входная информация индицируется светодиодами HL2 - HL5, выходная - HL6 - HL9.

Карта 3.3. Предназначена для исследования работы сумматора двух четырехразрядных двоичных чисел на ИМС типа К155ИМЗ (D2). Для задания двух четырехразрядных слагаемых используются тумблера SA1 - SA4 (слагаемое А) и регистра D1 (слагаемое В). Ввод слагаемого В в регистр может осуществляться как в параллельном (с тумблеров SA1 - SA4) так и в последовательном (с кнопки SB2) режимах. Сигнал начального переноса Р светодиодами HL1 - HL9, обозначается как блок индикации (БИ).

4.Плата П4

Принципиальная схема платы приведена на рис.5

Карта 4.1. Позволяет исследовать дешифратор - демультиплек-сор на ИМС К155ИД4, которая включена по схеме трехразрядного дешифратора на восемь выходов. Дешифратор инвертирует выходные сигналы. Поэтому при нажатии кнопки SB2 (запрет) все светодиоды (HL2 - HL9), подключенные к выходам дешифратора, светятся. При нажатии кнопки SB2 светодиод, номер которого соответствует установленному тумблерами SA1 - SA3 адресу, погаснет. Работа ИМС в режиме демультиплексора исследуется при подаче входной информации на входе V от кнопки SB2.

Карта 4.2. Позволяет исследовать преобразователь двоичного кода в код семисегментного индикатора. Этот узел находится в основном блоке ввода - вывода информации, а на плате 4-2 имеются только проводники, соединяющие тумблеры SA1 - SA5 с ИМС типа К155РЕЗ. ИМС преобразователя кода представляют собой постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором "зашита" информация, представленная в таблице прошивок ПЗУ (табл.2). Каждому "О" в выходном слове ПЗУ будет соответствовать светящийся сегмент индикатора HL1 (см. рис.1). При сигнале с SA5, равном логическому 0, на индикаторе HL1 индицируются десятичные числа. При этом для индикации чисел, больших 9, на индикаторе загорается "десятичная точка" (светодиод h). При сигнале с SA5, равном логической 1, индикатор высвечивает шестнадцатеричные цифры от 0 до F.

Карта 4.3. Исследование мультиплексора. Адрес, управляющий мультиплексором, заносится в регистр с тумблеров SA1 - SA3 по нажатию кнопки SB3. После этого на один из входов MX подается информационный сигнал с того выхода дешифратора, адрес которого вновь набирается на тумблерах SA1 - SA3. При совпадении адресов DC и MX загорится светодиод HL1.

Рис. 5. Схема платы П4 и её подключение к основному блоку.

5.Плата П5.

Принципиальная схема платы приведена на рис.6. На плате установлена ИМС четырехразрядного двоичного реверсивного счетчика (СТ) с предустановкой типа К155ИЕ7 (D1) и ИМС типа К155ЛА4, содержащая три трехходовых элемента И-НЕ. Счетчик находится в режиме сброса (нули на выходах всех разрядов) и запрещение приема всех остальных сигналов при сигнале на входе R = 1. Поэтому ко входу XI элемента D2.2 подключен резисторы R1, обеспечивающий формирование низкого уровня на R - входе счетчика. Тумблеры SA1 - SA4 задают сигналы, которые можно записать в счетчик по нажатию кнопки SB2 (режим предустановки).

Тумблер SA5 обеспечивает подачу тактовых импульсов на входы суммирования (+1) или вычитание (-1). Сброс СТ производится кнопкой SB3.

Карта 5.1. Исследуется суммирующий счетчик с переменным коэффициентом деления, при этом тумблер SA5 находится в положении "1". Счетные импульсы формируемые по нажатию кнопки SB1, подаются на вход суммирования (+1) счетчика, коэффициент пересчета равен 2 = 16. Если какие-либо выходы VI - V4 соединить перемычкой со входами XI - ХЗ, то коэффициент пересчета уменьшится. Возможные коэффициенты пересчета К и необходимые соединения выходов VI -V4 счетчика со входами XI-ХЗ элемента D2.2 приведены в таблице 3.

Прочерк в табл.3 означает "свободный" вход X. При любых коэффициентах пересчета (кроме 16) с одним из выходов счетчика обязательно соединяется вход XI. В противном случае коэффициент пересчета не изменяется и будет равен 16.

Карта 5.2. При положении тумблера SA5 = 0 на плате организуется вычитающий счетчик с К = 16.

Карта 5.3. Исследуется универсальный реверсивный счетчик с предустановкой. Информация, записанная в СТ индицируется как в двоичном (HL2 - HL5), так и в шестнадцатеричном (HG1) кодах. Индикатор HL1, подключенный к выходу элемента D2.1. (схема ИЛИ для входных сигналов низкого уровня), индицирует сигнал переноса в старшие разряды счетчика как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания.

6. Плата П6.

Принципиальная схема платы приведена на рис. 7.

В состав платы входят:

- блок ввода данных (операндов К и В); кода S операций, выполняемых АЛУ; адресов А ячейки памяти ОЗУ. Блок состоит из кнопки SB1, формирователя F и счетчика D10. Для ввода данных (любого четырехразрядного числа) нажимают необходимое число раз на кнопку SB1. Набранное число с выходов D10 через мультиплексор D2 может поступать в общую шину, которая подключена к информационным входам всех оперативных регистров, а также к блоку индикации БИ. Для контроля по БИ за набираемым числом необходимо мультиплексор (D2) переключить для приема чисел с входов X. Это осуществляет ся подачей на адресный вход А микросхемы D2 логического сигнала О (кнопка SB2 не нажата);

- арифметическо - логическое устройство (D9). Значение операндов К и В, а также кодов выполняемых операций S подаются от соответствующих регистров (D5, D6, D7), управляющий сигнал М (логические или арифметическо - логические операции) - от тумблера SA5. На индикацию (светодиод HL9) выводится сигнал переноса РО старший разряд (переполнение разрядной сетки). Результат операции, выполненной АЛУ, записывается в регистр - аккумулятор (D10), совмещенный со счетчиком блока ввода данных. Для перевода D10 режим регистра - аккумулятора на вход V микросхемы D10 подают логический 0. Этому режиму соответствует свечение светодиода;

- блок оперативных регистров RG-S, RG-K, RG-B, RG-A (D7, D5, D6, D8), в которые может быть записана необходимая информация с общей шины. Для записи этой информации на вход С соответствующего регистра подается управляющий сигнал с уровнем логической 1. Контроль этих сигналов осуществляется светодиодами HL4, HL2, HL3, HL5;

- оперативное запоминающее устройство ОЗУ, выполненное на ИМС К155РУ2 (D4) и четырех инверторов Dll.l - D11.4. ОЗУ емкостью 16 четырехразрядных слов. Выбор необходимого слова - адресный с помощью сигнала А4 - А1. Информация по выбранному адресу записывается с общей шины (входы D4 - D1) по сигналу записи W = 0. Этот режим сопровождается свечением светодиода HL8. При W = 1 (HL8 не светится) ОЗУ находится в режиме считывания информации. Так как ИМС ОЗУ имеет только инверсные выходы, то для работы с информацией в прямом коде поставлены дополнительные инверторы Dl 1.1 -Dl 1.4. Для передачи информации с выхода ОЗУ в общую шину необходимо на адресный вход А мультиплексора общей шины (ИМС D2) нажатием кнопки SB2 подать сигнал с логическим уровнем 1. Этому режиму соответствует светящийся светодиод HL1;

- дешифратор кода команд на ИМС D1 и D3, переключателях SA1, SA2, SA3 и SB3. В зависимости от набранного переключателями SA1 - SA3 кода, при нажатии кнопки SB3 на одном из семи используемых выходов дешифраторов D1 появится сигнал с уровнем логического 0. Сигналы с выходов "0" - "4",

проинвентированные в ИМС D3, поступают на входы С регистров D5 - D8 и вход R счетчика D10 (высоким уровнем).

Наличие этих сигналов контролируется по свечению индикаторов HL2 - HL6 и определяется режим записи информации общей шины соответствующий регистр (сигналы "0" - "3") или режим сброса (установки выходов в "0") счетчика ввода информации (сигнал "4"). Сигналы с "5" и "6" выходов дешифратора D1 поступают на управляемые устройства без дополнительной инверсии. Однако для индикации этих режимов на светодиоды HL7 и HL9 они переходят через инверторы D3.6 и D11.6. Коды всех команд и соответствующая им индикация приведена в таблице 4.

Карта 6.1. Позволяет исследовать АЛУ. При нажатии кнопки SB2 общая шина подключается к выходу счетчика D10. Набирая любую необходимую информацию (кнопка SB1), контролируемую по индикатору HL1, переписывает ее в регистр кода операций или операндов. Вывод информации на АЛУ на индикатор HL1 осуществляют сигналом, подаваемым на вход V микросхемы D10.

Карта 6.2. Предназначена для исследования модуля микропроцессора с встроенным ОЗУ и мультиплексированием общей шины. Возможные режимы работы описаны в таблице 4. Индикация содержимого ячейки ОЗУ обеспечивается при нажатой кнопке SB2, (в этом случае светится светодиод HL1).

Карта 6.3. Предназначена для исследования ОЗУ и мультиплексного способа организации общей шины. Является упрощенным вариантом карты 6.2, в которой исключено АЛУ и сопровождающие его регистры.

Лабораторная работа № 1.

Выполнение арифметических операций над числами с фиксированной и плавающей запятой.

Цель работы: Приобретение теоретических навыков по представлении целых десятичных чисел в двоичной системе счисления и форм их представления.

Контрольные вопросы:

1.Системы счисления. Основные положения.

2. Позиционные и непозиционные системы счисления.

3. Понятие обратного и дополнительного кода.

4. Правила перевода правильных дробей.

5. Двоичное округление (усечение).

6. Переполнение разрядной сетки, машинные нули.

7. Формула представления не целых (дробных) двоичных чисел.

8. Формы представления двоичных чисел с фиксированной и пла-

вающей запятой.

Лабораторное задание:

Даны десятичные числа (по усмотрению преподавателя):

Dl = ...

D2= ...

D3 = ... при чем Dl < D2

Необходимо:

Dl и D2 перевести в двоичную систему счисления

В1 = ...

В2 = ...

2. Выполнить арифметическое вычитание с представлением В2 в дополнительном коде.

В1 - В2 = ...

3. Перевести D3 в двоичную систему счисления с заданным числом m (m = ..) и произвести двоичное округление.

В3 = ...

4. Представить ВЗ в форме с фиксированной запятой если длина разрядной сетки равна 8.

ВЗ = ...

5. Представить ВЗ в форме с плавающей запятой (мантиссу нормализовать в пределах 0.1 = <М <1, длина Рс произвольная)

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа № 2.

Выполнение арифметических операций над двоично-десятичными числами.

Цель работы: Приобретение теоретических навыков по переводу чисел из двоичной системы в двоично-десятичную и выполнение арифметических действий над числами.

Контрольные вопросы:

1. Правила перевода в двоично-десятичную систему счисления.

2. Понятие разрядной сетки.

3. Преимущества и недостатки двоично-десятичной системы.

4. Представление чисел в восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления.

5. Выполнение арифметических операций над BCD числами.

6. Перевод чисел из двоичной в восьмеричную и шестнадцатеричную систему счисления.

7. Кодирование чисел.

Лабораторное задание.

Дано два десятичных числа: D1 = ... D2 = ...

Необходимо их представить:

В двоично-десятичной системе счисления

BCD1 = ...

BCD2 = ...

2. С помощью разрядной сетки перевести BCD1 и BCD2 в двоичную систему исчисления и наоборот.

В1=... В2 = ...

3. Выполнить арифметические действия:

1. В1 + В2 =

2. В1 - В2 =

3. В1 * В2 =

4.BCD1+BCD2

5. BCD2-BCD1

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа № 3.

Минимизация переключательных функций.

Цель работы: Ознакомление и применение методов минимизации переключательных функций и построение цифровых устройств с помощью логических функций.

Контрольные вопросы:

1. Основные этапы построения цифровых устройств на логических элементах.

2.Составление логических функций нормальной дизъюнктивной и

конъюнктивной формах (СДНФ, СКНФ).

3. Суть и необходимость минимизации логических функций.

4. Аналитический способ минимизации.

5. Минимизация 2-х, 3-х и 4-х переменных логических функций.

6. Карты Карно и диаграмма Вейча.

7. Минимизация логических функций с помощью мультиплексоров.

8. Производные логические элементы, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ.

Лабораторное задание:

Дана логическая функция 4-х переменных у = f (xi, хг, хз Х4) выполняющая задачу определенного значения, таблица истинности которая имеет следующий вид:

X1	X2	X3	Х4	У
0	0	0	0	b0
0	0	0	1	b1
0	0	1	0	0
0	0	1	1	1
0	1	0	0	0
0	1	0	1	1
0	1	1	0	b2
0	1	1	1	b3
1	0	0	0	0
1	0	0	1	1
1	0	1	0	b4
1	0	1	1	b5
1	1	0	0	1
1	1	0	1	0
1	1	1	0	b6
1	1	1	1	b7

где, у = b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 - определяется по заданию преподавателя.

1. Составить СДНФ и СКНФ заданной функции.

2. Минимизировать ее аналитическим способом.

3. Построить по полученной логической формуле цифровое устройство выполняющее функции поставленной задачи.

4. Минимизировать данную логическую функцию с помощью карт Карно и построить цифровое устройство.

5. Сравнить оба варианта построения цифрового устройства.

6. Реализовать полученную логическую функциюцию в одном из базисов И-НЕ либо ИЛИ-НЕ ( по заданию преподавателя)

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа №4

Исследование основных логических элементов и простейших комбинационных устройств.

Цель работы: Исследовать логические элементы и комбинационные устройства

Работа проводится на плате П.1 с технологическими картами 1.1 -1.9. На этих картах изображена принципиальная схема исследуемого устройства в виде соединений логических элементов, выполняющих какие-то логические функции.

Контрольные вопросы:

1. Основные, наиболее распространенные серии микросхем и их технические характеристики.

2. УГО микросхем, условия применения и эксплуатации.

3. Сформулируйте определение переключательной функции.

4. Переход от формульного представления ЛФ к табличному и наоборот

5. Переход от логического представления функций к комбинационным схемам и наоборот.

6. В чем сущность задачи анализа и синтеза комбинационных схем?

7. Основные этапы синтеза комбинационных схем.

8. В чем заключается операторное представление логических функций?

9. Установить, какие узлы базового элемента ТТЛ определяют вид переходной характеристики и тип выполняемой логической функции.

10. Пользуясь законами алгебры логики, преобразовать заданную преподавателем схему в более простой вид.

11. Как изменятся логические функции заданных преподавателем устройств, если все его прямые входы и выходы изменить на инверсные?

12. Привести примеры устройств, выполняющих логические функции из области электротехники, оптики и т. д.

Домашнее задание.

1. Изучить основы алгебры логики. Выписать основные логические функции двух переменных и основные законы алгебры логики.

2. Ознакомиться с элементной базой ТТЛ. Зарисовать принципиальную схему базового элемента ТТЛ. Уметь объяснить его работу.

3. Зарисовать условно - графические обозначения изучаемых логических элементов.

4. Продумать и зарисовать в тетради схемотехническую реализацию всех логических функций (И, НЕ, ИЛИ исключающее ИЛИ, ИЛИ - НЕ) на элементах типа И - НЕ.

5. Зарисовать в тетради схемы комбинационных устройств, реализующих функцию сравнения двух пар чисел, а также одноразрядный сумматор.

Лабораторное задание.

Проанализировать работу светодиодного индикатора стенда для определения уровней логических сигналов, проверить его работу с помощью осциллографа.
Последовательно используя технологические карты, исследовать работу изучаемых логических устройств. Комбинации входных сигналов набирать с помощью тумблеров SA1- SA4.
По результатам исследований составить таблицы истинности для каждого устройства.

4.Манипулируя переключателями, составить таблицу истинности исследуемого устройства, определить логическую функцию и записать её через операции И, ИЛИ, НЕ, определить тип каждого логического элемента, входящего в устройство.

Для наиболее сильных учащихся задание можно усложнить, выдавая вместо карт, самодельные карты-функции , на которых вместо принципиальной схемы из нескольких логических элементов имеется обозначение только одного многополюсника с необходимым числом входов и выходов.

В ходе лабораторной работы исследуются

- элемент И-НЕ для положительной логики или ИЛИ-НЕ для отрицательной логики (Карта 1.1)

- элемент ИЛИ-НЕ для положительной логики или И-НЕ для отрицательной логики (Карта 1.3)

- Элемент И ( Карта 1.2)

- Элемент ИЛИ (Карта 1.4)

- Элемент ИСКЛЮЧАЕЩЕЕ ИЛИ (Карта 1.5)

- Элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ (Карта 1.6)

- Трехразрядное устройство проверки на ЧЕТНОСТЬ (Карта 1.7)

- Устройство сравнения двух двухразрядных чисел (Карта 1.8)

- Двоичный одноразрядный сумматор (Карта 1.9)

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа № 5.

Исследование основных комбинационных устройств (дешифратор, демультиплексор, мультиплексор и преобразователь кодов).

Цель работы: Исследовать работу основных комбинационных устройств, принцип их построения, применение и режимы работы.

Работа выполняется на плате П4 с технологическими картами 4.1 .,4.2. и 4.3.

Контрольные вопросы.

1. Показать сходства и отличия во внутренней структуре и в логике работы дешифратора, демультиплексора, коммутатора.

2. Объяснить принцип работы преобразователя кодов.

3. Привести примеры приведенных устройств на практике.

4. Какое устройство называют дешифратором ?

5. Основное назначение дешифраторов.

6. Что такое мультиплексор, демультиплексор ?

7. Классификация.

8. Основные технические характеристики комбинационных устройств.

Домашнее задание.

1. По справочнику для серии К155 выписать в тетрадь наименования ИС типов ИД, КП, а также их функциональное назначение и условно - графические обозначения.

2. С использованием таблиц истинности либо булевых выражений описать работу устройств дешифратора и демультиплексора (на ИС К155ИД4), коммутатора (на ИС К155КП5) и преобразователя кодов (на ИС К155РЕЗ).

3. Проанализировать работу всех элементов, входящих в состав блока индикации: преобразователя двоичного кода в код семисегментного цифрового индикатора для представления информации в десятичных символах, цифрового и точечного светодиодных индикаторов.

Лабораторное задание.

1. Нажимая и отпуская кнопку SB2 подать импульсный сигнал на информационный вход демультиплексора. Состояние выходов индицировать светодиодами HL2 - HL9. Нарисовать диаграмму напряжений на входе и выходе демультиплексора.

2. Показать сходства и отличия во внутренней структуре и в логике работы дешифратора, демультиплексора, коммутатора.

3. Объяснить принцип работы преобразователя

4. Привести примеры применения приведенных устройств на практике

5.Показать возможность применения семисегментного индикатора для представления расширенного алфавита символов.

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа № 6.

Изучение принципа построения и работы многоразрядного двоичного сумматора комбинационного типа.

Цель работы: Провести исследование работы четырехразрядного параллельного сумматора.

Работа выполняется на плате ПЗ с использованием технологической карты 3.3.

Контрольные вопросы.

1. Произвести сравнительную оценку используемых ИС для построения сумматора.

2. Указать, возможно, ли создание на базе ИС К155ИМЗ сумматоров большей разрядности.

3. Что такое полусумматор?

4. Для чего предназначен сумматор?

5. Микросхемы для дискретного сложения.

6. Основные технические характеристики сумматоров.

7.Функции распространения и генерации переноса.

Домашнее задание.

1. На примерах рассмотрения арифметических действий над двоичными числами обоснуйте утверждение, что наиболее часто встречающей операцией над числами в вычислительных устройствах и в ЭВМ является операция сложения.

2. Ответить, чем отличаются операции параллельного и последовательного суммирования.

3. По таблице вариантов, возникающих при сложении двух одноразрядных чисел, составить и объяснить булевы выражения для описания одноразрядного сумматора.

4. Продумать и зарисовать в тетради рабочие схемы для изучения работы параллельного четырехразрядного сумматора. Зарисовать условно - графическое обозначение изучаемого устройства.

5. Продумать формы отчетных таблиц.

Лабораторное задание.

1. Собрать схему стенда для исследования работы четырехразрядного параллельного сумматора (карта 3.3).

2. Провести исследование работы четырехразрядного параллельного сумматора. В процессе исследования провести суммирование 4 - 5 пар четырехразрядного двоичных чисел (операндов). Формирование и промежуточное хранение операндов выполнять соответственно с помощью регистра RG и тумблеров SA4...SA1. Суммирование производить с учетом сигнала переноса (SB3). Результаты суммирования проверить при переводе значений операндов в десятичный код.

3. Провести вычитание 3-4 пар четырехразрядных операндов, используя перевод вычитаемого в дополнительный код. Результаты вычитания проверить при переводе значения операндов в десятичный код.

4. Результаты исследования представить соответствующими таблицами.

5. Просмотр состояний входов и выходов SM производить с помощью устройства цифровой индикации в режимах представления информации в двоичном и шестнадцатеричном кодах.

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа № 7.

Изучение принципа построения и работы многоразрядного двоичного вычитателя комбинационного типа.

Цель работы: Провести исследование работы четырехразрядного двоичного вычитателя.

Работа выполняется на плате ПЗ с использованием технологической карты 3.3.

Контрольные вопросы.

1. Произвести сравнительную оценку используемых ИС для построения вычитателя.

2. Указать, возможно, ли создание на базе ИС К155ИМЗ вычитателей большей разрядности.

3. Алгоритм работы двоичного вычитателя?

4. Для чего предназначен вычитатель ?

5. Микросхемы для дискретного вычитания.

6. Основные технические характеристики сумматоров.

7.Функции распространения и генерации переноса.

Домашнее задание.

2. Ответить, чем характеризуются на схеме при вычитании от большого числа меньшего и наоборот.

3. По таблице вариантов, возникающих при вычитании двух одноразрядных чисел, составить и объяснить булевы выражения для описания одноразрядного вычитателя.

4. Продумать и зарисовать в тетради рабочие схемы для изучения работы двоичного вычитателя. Зарисовать условно - графическое обозначение изучаемого устройства.

5. Продумать формы отчетных таблиц.

Лабораторное задание.

1. Собрать схему стенда для исследования работы четырехразрядного двоичного вычитателя (карта 3.3).

2. Провести исследование работы четырехразрядного двоичного вычитателя. В процессе исследования провести вычитание 4 - 5 пар четырехразрядных двоичных чисел (операндов) для случаев А>B, А<B и А=В. Формирование и промежуточное хранение операндов выполнять соответственно с помощью регистра RG и тумблеров SA4...SA1. Вычитание производить с учетом сигнала переноса (SB3). Результаты вычитания проверить при переводе значений операндов в десятичный код.

3. Результаты исследования представить соответствующими таблицами.

4. Просмотр состояний входов и выходов SM производить с помощью устройства цифровой индикации в режимах представления информации в двоичном и шестнадцатеричном кодах.

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа № 8.

Изучение принципа построения и работы многоразрядного комбинационного умножителя.

Цель работы: Провести исследование работы многоразрядного комбинационного умножителя.

Работа представляет характер теоретическо-практического направления и выполняетться частично на плате П3 с использованием карты 3.3 .

Контрольные вопросы.

1.Интегральные схемы используемые для построения комбинационных умножителей и их сравнительные характеристики.

2. Принципы изменения разрядности умножителей..

3. Алгоритм работы комбинационных умножителей.

4. Для чего предназначены умножители.

5. Применение комбинационных программных умножителей.

Домашнее задание.

1. Придумать и зарисовать в тетради рабочие схемы для изучения комбинационного умножителя. Зарисовать УГО изучаемого устройства.

2. Составить алгоритм определения произведения двух 4-х разрядных чисел с учетом К ( константы ) и без него .

3.Составить алгоритм действия изучения комбинационного умножителя на плате П.3 с картой 3.3.

4. Продумать формы отчетных таблиц.

Лабораторное задание.

1. Собрать схему стенда для исследования работы комбинационного умножителя (карта 3.3, плата П3).

2. Провести исследование работы четырехразрядного комбинационного умножителя. В процессе исследования провести умножение двух пар чисел с учетом константы К и без него.

3. Результаты исследования представить соответствующими таблицами.

4. Просмотр состояний входов и выходов схемы производить с помощью устройства цифровой индикации в режимах представления информации в двоичном и шестнадцатеричном кодах.

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа № 9

Изучение принципа действия цифровых триггеров при различных

способах включения.

Цель работы: Исследовать работу триггеров RS, D и Т типов. Составить таблицы истинности данных триггеров.

Работа проводится на плате П2 с технологическими картами 2.1 - 2.4. На этих картах изображены принципиальные схемы триггеров RS типа на элементах ИЛИ-НЕ (2.1.), И-НЕ (2.2.) и в интегральном исполнении на ИМС типа К155ТМ2. На карте 2.4 - схема D - триггера на ИМС типа К155ТМ2.

Контрольные вопросы.

1. Объяснить назначение R, S, D, С, Т - входов триггеров.

2. Уметь объяснить отличия синхронных и асинхронных триггеров; статических и динамических. Уметь объяснить характер "запрещенного" состояния в RS - триггере и методы его устранения в остальных типах триггеров.

3. Показать применение триггеров в электронном оборудовании школьного физического кабинета (в каких приборах, какого типа триггеры, назначение).

4. Уметь объяснить назначение и принцип работы триггеров различного типа.

5. Что такое активный уровень.

6. Объяснить отличие между RS - и - Ж триггеров.

7. Триггеры разработанные в режиме " ведущий - ведомый ".

8. Основные технические характеристики триггеров

9. Классификация триггеров.

Домашнее задание.

1. Зарисовать в тетради схемы RS - триггеров, выполненных на логических элементах И - НЕ и ИЛИ - НЕ.

2. Добавляя необходимые логические элементы к RS - триггеру, получить и зарисовать схемы синхронного RS - триггера, D -триггера, Т - триггера.

3. Нарисовать временные диаграммы, иллюстрирующие работу перечисленных типов триггеров.

4. Продумать формы отчетных таблиц.

Лабораторное задание.

1. Для каждого устройства составить таблицу изменений состояний в зависимости от входных сигналов (таблицы должны содержать все возможные комбинации входных сигналов). Проанализировать режимы работы триггеров (режим хранения, записи, запрещенный режим).

2. Для тактируемого D-триггера по полученной таблице составить временную диаграмму напряжений на выходе 0 по известным сигналам на входах D и С.

3. Провести эксперимент, подтверждающий, что запись информации в D - триггер (карта 2.4.) происходит по фронту синхроимпульса.

4. Предложить схему изменений на плате П2 превращающей -RS триггер в Т-триггер (установить перемычку между У1 и Х2). Исследовать работу Т-триггера.

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа №10.

Изучение работы универсальных регистров.

Цель работы: С помощью карт исследовать работу параллельного, последовательного и универсального регистров.

Работа выполняется на платах П2 и ПЗ с технологическими картами 2.5., 2.6. и З.1., 3.2., 3.3.

Контрольные вопросы.

1. Объяснить назначение регистров в цифровых устройствах.

2. Показать сходства и отличия во внутренней структуре, в логике работы параллельных и последовательных регистров.

3. Микрокоманда, разрядность, скорость, работа регистра.

4. Из каких элементов состоят регистры?

5. Классификация регистров.

6. Кольцевые регистры.

7. Применение регистров.

8. Основные технические характеристики регистров.

Домашнее задание.

1. Зарисовать в тетради внутренние логические структуры 4-х разрядных параллельного и последовательно регистров. Проанализировать их работу, проиллюстрировать либо таблицами состояний, либо временными диаграммами.

2. Зарисовать в тетради цоколевку универсального сдвигового регистра К155ИР1. Выяснить и записать назначение всех входов и выходов данной микросхемы.

3. Продумать и зарисовать рабочие схемы для исследования 2-х разрядных параллельного и последовательного регистров на микросхеме К155ТМ2, 4-х разрядных параллельного и последовательного регистров на микросхеме К155ИР1, преобразователей последовательного кода в параллельный и наоборот на микросхеме К155ИР1.

4. Разработать форму отчетных таблиц.

Лабораторное задание.

1. С помощью карт исследовать 2-х разрядный параллельный и 2-х разрядный последовательный регистры, составить таблицы зависимости выходных состояний от сигнала на входах.

2. Исследовать работу 4-х разрядного параллельного и 4-х разрядного последовательного регистра на микросхеме К155ИР1

(карты 3.1. и 3.2.). При этом числа, записанные в регистр, анализировать в двоичной и шестнадцатеричной системах счисления. Научиться записывать в регистры любые наперед заданные двоичные, двоично-десятичные и шестнадцатеричные числа.

3. Исследовать работу универсального сдвигового регистра в режиме преобразования формы представления чисел из последовательной в параллельную и наоборот по карте Ш-З. Часть схемы, относящуюся к сумматору (D3) и дешифратору (D3), не анализировать.

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа № 11.

Изучение принципа работы счетчиков с Кс = 2N и с произвольным коэффициентом пересчета.

Цель работы: Провести исследование работы электрических импульсов, в суммирующем и вычитающем режимах.

Работа выполняется на платах П2, ПЗ и П5 с использованием технологических карт 2.7., З.1., 5.1., 5.2., 5.3.

Контрольные вопросы:

1. Объяснить назначения и принцип построения счетчиков.

2. Объяснить причины ограничения разрядности в счетчиках с последовательным переносом сигнала.

3. Какое устройство называется счетчиком?

4. Что называется счетчиком с произвольным коэффициентом пересчета?

5. В чем заключается принцип работы счетчика с коэффициентом Кс = 2N

6. Основные технические параметры счетчиков.

7. Классификация счетчиков.

8. Суммирующие и вычитающие счетчики.

Домашнее задание.

1. Повторить принцип действия счетного триггера и сдвигающего регистра. Нарисовать схему четырехразрядного кольцевого счетчика на сдвигающем регистре.

2. Изучить принцип действия суммирующих и реверсивных счетчиков с представлением информации в двоичном и позиционном кодах.

3. Зарисовать в тетрадь функциональные обозначения и цоколевку счетчиков типа К155ИЕ5 и К155ИЕ7.

4. Зарисовать в тетрадь таблицу управляющих сигналов для микросхемы К155ИЕ7 и ознакомится со входной логикой, обеспечивающие различные режимы ее работы.

5. Начертить в тетради схему исследования суммирующего и вычитающего счетчика с использованием универсального триггера К155ТМ2 при подаче счетных импульсов на вход синхронизации.

6. Начертить схему исследования суммирующего счетчика с использованием дополнительных логических элементов, обеспечивающую получение коэффициента пересчета, заданного преподавателем.

Лабораторное задание.

1. Собрать на плате П2 (карта II-7) счетный триггер, для чего соединить внешней перемычкой контакты У1 и Х2. Исследовать работу Т-триггера, измеряя уровни сигнала на входах и выходах с помощью осциллографа.

2. Включив плату ПЗ (карта Ш-З), собрать схему кольцевого счетчика и исследовать его работу .

3. Исследовать схему суммирующего счетчика на четырех триггерах (плата П5, карта V-1). Произвести сброс счетчика. Подовая одиночные импульсы и используя светодиодную индикацию, заполнить таблицу состояний счетчика в режиме прямого счета.

4. Изменить схему (карта V-2) с целью реализации режима обратного счета. Заполнить таблицу состояний для указанного режима работы счетчика.

5. Собрать схему счетчика с коэффициентом пересчета, заданным преподавателем (карта V-1). Нарисовать осциллограмму напряжений на входе и выходах счетчика.

6. Исследовать счетчик К155ИЕ7 в режиме прямого счета и заполнить таблицу состояний (карта V-3). Повторить испытания К155ИЕ7 в режиме обратного счета.

7. Провести исследование счетчика К155ИЕ7 в режиме с предварительной записью информации, заданной преподавателем. В качестве источника предварительно записываемой информации использовать SA1-SA4. Счетные импульсы на вход счетчика К155ИЕ7 подавать от SB1.

8. Исследовать работу счетчика К155ИЕ7 в режиме с предварительной записью информации при переполнении или обнулении счетчика в режимах прямого или обратного счета соответственно (по указанию преподавателя). Результаты занести в таблицу.

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа № 12.

Исследования оперативного запоминающего устройства и мультиплексного способа организации общей шины.

Продолжительность лабораторной работы и семинара 3-4 часа. Работы выполняются на плате №6 с использование одной технологической карты УI-2.

При работе с картой YI-3 соблюдаются ( в уменьшенном объеме) та же последовательность операций что и при работе с картой YI-1.

Ввод данных на любое устройство стенда осуществляется при помощи счетчика D10 и SB1.
Для контроля за введенными данными их надо передать на общую шину. Эта передача осуществляется при помощи адресно-управляемого мультиплексора (D2) При А=0 (устанавливается кнопкой SВ2, контролируется HL1) общая шина "захватывается" счетчиком D10. Число» поступившее на общую шину, индицируется блоком индикации БИ в шестнадцатеричном коде и одновременно поступает на входы данных ОЗУ (D4) и регистра адреса ОЗУ (D8).
В зависимости от того, чем является введенное число - адресом ячейки ОЗУ или данными, подлежащими записи в ОЗУ, тумблерами SА3, SА2| SA1 набирается код соответствующего устройства (011 - регистр адреса или 110 - ОЗУ) и по нажатию кнопки SB3 производится запись числа, находящегося на общей шине в регистр адреса(D8, контролируется HL6) или по ранее установленному адресу в соответствующую ячейку ОЗУ (D4, контролируется HL8).
Для считывания чисел, записанных в ОЗУ, .кнопкой SB1 набирают адрес ячейки, подлежащей считыванию (при HLI=0 адрес контролирует ВН), затем при SАЗ, SA2, SAl = 011 нажатием кнопки SB3 переписывают адрес в RG-А (D8) и после этого при помощи мультиплексора В2(A=1, HL1 - светится) передают на общую шину и БИ информацию на ОЗУ.

Контрольные вопросы.

1. Знать основные характеристики ОЗУ "больших" и персональных ЭВМ.

2. Знать принцип действия ячеек памяти различного типа и способы их организации в ОЗУ.

3. Знать способы организации обмена данными между отдельными узлами в микропроцессоре.

Домашнее задание.

1. Зарисовать в тетрадь функциональные схемы различных типов адресно-управляемых ОЗУ.

2. Зарисовать в тетрадь внутреннею структуру MID типа К155РУ2.

3. Рассмотреть особенности ячеек статической и динамической памяти.

4. Ознакомиться о основными возможностями наращивания ОЗУ (схемы с открытым коллектором и третьим состоянием выхода).

5. Ознакомиться с особенностями организации обмене данными между несколькими устройствам при помощи мультиплексирования общей шины.

Лабораторное задание:

1. Провести очистку ячеек ОЗУ по адресам, заданным преподавателем

2. Записать в первые пять и последние три ячейки информации. заданную преподавателем, в двоичном, десятичном или шестнадцатеричном кодах.

3. Считать записанную информацию.

4. Провести демонстрацию выполнения одной из операций (по заданию преподавателя) перед своей группой с подробным объяснением всех выполняемых команд.

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа №13

Исследование арифметико-логического устройства.

Продолжительность лабораторной работы семинара, в зависимости от объема заданий 3-4 или 5-8 часов

Работа выполняется на плате П6 с использованием одной технической карты У1-1.

Стандартное алу типа К155ИПЗ, как известно [2] , Можно выполнять 64 логических или арифметических операции, в зависимости от сигналов, подаваемых на управляющие входы S, И вход переноса Ро.

Для знакомства с принципами действия АЛУ можно ограничиться значительно меньшим набором операций, уже известных тем учащимся, кто проделывал предыдущие лабораторные работы. Список этих операций соответствующие им коды приведены в таблице 5.

Таблица 5

№

п/п

Код операции

Операция (сигнал на выходе)

Тип операции

Код

«16»

0000

1111

Присвоение или логические операции над одним операндом

A B

Логические операции над двумя операндами

A+B

A-B

A+B

A-B

Арифметичес-

кие операции

При работе со стендом карта (У1-У) удобнее пользоваться шестнадцатеричным кодом операции, который набирается кнопкой SBI с контролем по индикатору HGI.

При работе со стендом необходимо выполнить следующую последовательность операций:

Ввести код операции, нажимая кнопку SBI необходимое число раз. Контроль за введенным числом осуществлять по дисплею HGI.
Набрать переключателями SA3, SA2, SA1 адрес 10, соответствующий регистру кода операций.
Нажав на кнопку SB3, переписать введенный код операции в регистр D7. Контроль при записи в этот регистр вести по свечению светодиодов HL4.
Ввести операнд К (от 0 до F) с помощью кнопки SB1. Контроль по HGI.
Набрать адрес регистра операнда В (SA3, SA2, SA1=000) и, нажав кнопку SB3, переписать введенное значение операнда В в регистр D5.Контроль по HL2.
Ввести операнд В ( от 0 до F) с помощью кнопки SB1. Контроль по HGI.
Набрать адрес регистра операнда В (SA3, SA2, SA1=001) и, нажав кнопку SB3, переписать введенное значение операнда В в регистр D6.Контроль по HL3.
Набрать адрес регистра-аккумулятора (SA3, SA2, SA1=101) и, нажав на кнопку SB3, переписать результат выполнения заданной операции (S,M,Po) над введенными операндами (К и В) с выхода АЛУ в регистр-аккумулятор D10. Контроль за операцией перезаписи по свечению HL7. Результат операции вчитывается в виде шестнадцатеричного кода с дисплея HGI и сигнала переноса в старший разряд (только при выполнении арифметических операций) с индикатора HL9.
Если полученный результат является промежуточным и его необходимо использовать в дальнейшем в качестве одного из операндов, то о выхода регистра-аккумулятора его переписывают или в регистре D5 или в регистр D6. повторяя соответственно операции 5 или 7.

Контрольные вопросы.

1. Знать с какой целью и каким образом производят преобразования

формы представления чисел из последовательной в пералельную,

2. Знать назначение всех узлов операционного блока блока.

3. Знать, зачем в процессорах нужен регистр признаков. Сколько разрядов мог бы иметь такой регистр, введенный в изученный операционный блок?

4. Как можно использовать рассмотренный при изучении курса ОИВТ? Предложить методику проведения демонстраций.

Домашнее задание.

1. Провести исследование логических операций, выполняемых операционным блоком. Каждую логическую операцию выполнить над 4-6 парами четырехразрядных двоичных операндов.

2. Результаты исследования представить в виде таблиц истинности.

3. Провести исследование арифметических операций, выполняемых операционным блоком. Каждую арифметическую операцию (сложение, вычитание) выполнить над 4-6 парами чисел. Учитывать сигнал переносе. Использовать перевод вычитаемого в дополнительный код.

4. Результаты исследования представить в соответствующих таблицах. 5. Составить программу вычислений, включающую не менее 3-6 команд (по заданию преподавателя). Провести расчет по разработанной программе.

Лабораторное задание.

Зарисовать в тетрадь функциональные схемы; центрального процессора и операционного блока процессора и операционного блока в процессоре.
Зарисовать в тетради принципиальную схему стенда для исследования АЛУ.
Найти на принципиальной схеме элементы, соответствующие элементам функциональной схемы (карта УI-I).
Рассмотреть полную таблицу операций, выполняемых типовым АЛУ.

ВЫВОДЫ:

Лабораторная работа № 14

Исследование модели четырехразрядной микроэвм с ручным устройством управления.

Продолжительность лабораторной работы и семинара в зависимости

от объёма заданий 3-4 или 6-8 чесов. Работа выполняется на плате П6 с использованием одной технологической карты У1-2. В состав исследуемой микро-ЭВМ входят: устройство ввода данных и сигналов управления ( SA1-SA6, SBI-SB3);

процессор на элементахD1 D5-D10 со структурой типичной для малоразрядных микропроцессоров [4, 5, 6 ] ;

оперативное запоминающее устройство (D4);

шина процессора с мультиплексным управлением (D2); устройство вывода данных (светодиодный дисплей).

Работа с этой моделью должна носить индивидуальный характер и в задании для каждого учащегося необходимо учитывать его успехи при изучении курса, Вопросы и задания для домашней подготовки рекомендуем составлять из вопросов, заданий и упражнений приведенных в 3 главе [5] и 5 и 6 главах [4].

При выполнении работы необходимо предложить каждому учащемуся разработать алгоритм и составить программу в машинных кодах (операции с SА1 - SA5 и SBI - SB3) для выполнения неотложных действий над четырехразрядными числами о обязательным использованием промежуточных результатов, заносимых в ОЗУ. Диапазон исходных чисел, число и характер выполняемых операций должны предварительно ограничится сверху, чтобы не вызвать переполнения разрядной сетки. Любой промежуточный результат не должен быть больше F(16). а окончательный, F(16) (При арифметических операциях).

Заключение

Список работ на лабораторных стенде можно расширять, добавляя исследования тех или иных готовых узлов и устройств или организуя занятия по техническому творчеству. Для проведения работ « по исследованию…» пользователь должен изготовить сменные платы аналогичные по конструкции платам П1-П6 с устройствами, необходимыми для своего курса, например, различными типами ЦАП и АЦП. Для проведения творческих работ по конструированию лучше изготовить специальную сменную плату, на которой разместить сокеты с 14 выводами- 2шт., 16 выводами - 2шт. и 24 выводами 1-шт. От всех контактов панели разъема необходимо провести печатные проводники оканчивающиеся впаянным в плату штырьками. На такой плате пайкой или перемычками с контактами производят сбоку любого устройства, используя при этом тумблеры, кнопки и светодиодные индикаторы, расположенные на основном блоке

Список литературы

Лебедев О.М. , Ладик О.И «Цифровая схемотехника»
Бабич М.П., Жуков И.А. «Компьютерная схемотехника»
Нешумова К.А. «ЭВМ и системы»
Кравчук С.О. Шонин В.О. «Основы компьютерной техники»
Самофалов К.Г. Корнейчук В.И.,Тарасенко В.П. «Цифровые ЭВМ»
Бойко В.И. Гуржий А.М. и др. «Цифровая схемотехника электронных схем»
Запороженко Ю.А. Корнейчук В.И. «Букварь электронщика»
Угрюмов Е.П. «Проектирование элементов и узлов ЭВМ» М. В. школа, 1987.-318с.
Под редакцией Соловьева Г.Н. «Схемотехника ЭВМ» М.В. школа, 1985
«Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике» под редакцией Файзулаева Б.Н. Тарабрина Б.В. М. Радио и связь, 1986 -383с.
Шило В.М. «Популярные цифровые микросхемы»

Г.Одесса

Одесский технический колледж ОНАХТ

Оформление: Трофимов А. Г. лаборант комиссии ЭВТ

1. звери Итак мы приехали в детдом
2. ЛЕКЦИЯ 2.Влияние конструкции автомобильных силовых агрегатов с позиции обеспечения их технической эксплуата
3. Курсовая работа- Развитие управленческого учета
4. АМиК ТИХООКЕАНСКАЯ ЛИГА 680000 Хабаровск ул
5. Відображення на рахунках витрат по створенню підприємства
6. Основные характеристики объектовых извещателей охранной сигнализации
7. Ценообразование и виды цен
8. лист на надувные лодки Наименование Вес кг
9. Проект технологического процесса лесосклада по производству щепы
10. ва не снижая убытка
11. Возрастные особенности у детей
12. тема- АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО РАЗВИТИЯ Выполнил студент
13. А. Радугина ХРЕСТОМАТИЯ ПО ФИЛОСОФИИ Gudemus igitur Juvenes dum sumus Post jucundm juventutem Post molestm senectutem Nos hbebit humus.html
14. Реферат- Конфликтология и её применение в сфере управления
15. зліт поетичного та драматичного таланту Лесі Українки Вступ Драматургія Лес
16. географического условия почвенные условия гидрологические условия
17. Термодинамика точечных дефектов
18. Контрольная работа- Формы представления информации
19. Различают следующие режимы труда и отдыха- внутрисменный суточный недельный годовой
20. на тему- Геодезическое проектирование вертикальной планировки поселений и строительных площадок

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе

X1	X2	X3	Х4	У
0	0	0	0	b0
0	0	0	1	b1
0	0	1	0	0
0	0	1	1	1
0	1	0	0	0
0	1	0	1	1
0	1	1	0	b2
0	1	1	1	b3
1	0	0	0	0
1	0	0	1	1
1	0	1	0	b4
1	0	1	1	b5
1	1	0	0	1
1	1	0	1	0
1	1	1	0	b6
1	1	1	1	b7

X1	X2	X3	Х4	У
0	0	0	0	b0
0	0	0	1	b1
0	0	1	0	0
0	0	1	1	1
0	1	0	0	0
0	1	0	1	1
0	1	1	0	b2
0	1	1	1	b3
1	0	0	0	0
1	0	0	1	1
1	0	1	0	b4
1	0	1	1	b5
1	1	0	0	1
1	1	0	1	0
1	1	1	0	b6
1	1	1	1	b7

X1	X2	X3	Х4	У
0	0	0	0	b0
0	0	0	1	b1
0	0	1	0	0
0	0	1	1	1
0	1	0	0	0
0	1	0	1	1
0	1	1	0	b2
0	1	1	1	b3
1	0	0	0	0
1	0	0	1	1
1	0	1	0	b4
1	0	1	1	b5
1	1	0	0	1
1	1	0	1	0
1	1	1	0	b6
1	1	1	1	b7