Навчальна модель ЕОМ

Описувана навчальна модель ЕОМ призначена для ознайомлення учнів шкіл та інших навчальних закладів зі структурою ЕОМ, двійковій і шістнадцятковій системами числення, основними логічними і арифметичними операціями Виконана на цифрових інтегральних мікросхемах середнього ступеня інтеграції, вона забезпечує наочність і доступність у вивченні матеріалу

Функціональна схема пристрою зображена на рис 82 Навчальна модель містить у спрощеному вигляді основні блоки ЕОМ: пристрої введення-виведення інформації, пристрій управління (УУ), аріфметіческологіческое пристрій (АПУ), оперативний запамятовуючий пристрій (ОЗП), постійний запамятовуючий пристрій (ПЗУ), регістр-акумулятор, що накопичує результат виконання операцій аріфметіческологіческім пристроєм Оперативний пристрій містить чотири четирехразрядних регістра і ОЗУ 16×4 для запису і зберігання проміжних результатів обчислень Регістри виконують такі функції:

RG А регістр операнда А

RG У регістр операнда В

RG S регістр команд

RS AD регістр адреси ОЗУ

Передача інформації між блоками, що входять до складу ЕОМ, здійснюється за Чотирирозрядний шині Інформація в шину шляхом мультиплексування може подаватися з виходу регістра-акумулятора або з виходу ОЗУ

Принципова схема моделі ЕОМ зображена на рис 83

Пристрій введення даних містить кнопку SB5, формувач одиночних імпульсів DD51 ​​і лічильник DD8 При кожному натисканні кнопки SB5 на виході тригера DD51 ​​формуються імпульси позитивної полярності, які надходять на лічильний вхід лічильника DD8 На виході лічильника формується двійковий код числа поданих імпульсів Якщо пе

перемикача SA3 поставити в положення RG Акк, то інформація з виходу лічильника DD8 передається на вихід мультиплексора DD11 шини даних Заносимості в пристрій інформацію индицирует в двійковому коді світлодіодний індикатор HL1-HL4, а в 16-ричном коді цифровий дисплей HG1 При цьому світиться кома на цифровому дисплеї индицирует старший розряд зазначеного коду Перетворювач чотирирозрядний двійкового коду в семисегментний код реалізований на ПЗУ DD10 За Чотирирозрядний шині інформація з виходу мультиплексора DD11 надходить на інформаційні входи всіх оперативних регістрів За допомогою кнопок SB1-SB4 можна здійснити запис інформації з шини даних в будь-який з регістрів DD1-DD4

Таким чином, за три циклу послідовних натискань кнопок SB5 і SB2, SB5 і SB3, SB5 і SB1 можна записати, відповідно, коди операндів А і В у регістри RG A (DD2), RG В (DD3) і код операції, виконуваної АЛУ, в регістр RG S (DD1) Залежно від коду команди на входах S1-S4 і рівня на вході М (задається тумблером SA1) АПУ може виконувати 16 логічних і 16 арифметичне-логічних операцій, перед * ставлених в табл 34 При виконанні арифметичних операцій наявність або відсутність перенесення задається положенням тумблера SA2 Двійковий код з виходів F1-F4 АЛУ DD6 подається на інформаційні входи лічильника DD8, використовуваного крім пристрої введення в якості регістрааккумулятора Запис інформації в RG Акк здійснюється натисканням на кнопку SB6, в результаті чого на вхід передустановки лічильника DD8 подається низький рівень Після натискання на кнопку SB6 результат виконання операції (при знаходженні тумблера БАЗ в нижньому положенні) відображається на світлодіодах HL1-HL5 і цифровому дисплеї HG1 При цьому світлодіод HL5 і кома цифрового індикатора HG1 индицируют інформацію з виходу переносу АЛУ тільки при виконанні арифметичних операцій

Якщо потрібно запамятати проміжний результат математичних обчислень, сформований на виході АПУ DD6, то спочатку за допомогою кнопки SB5 в лічильник DD8 вводять код осередки ОЗУ DD9, в яку проміжний результат повинен бути занесений Потім натисканням кнопки SB4 записують код осередки ОЗУ в регістр DD4 Після цього натискають на кнопку SB6 і записують проміжний результат обчислень в лічильник DD8 Так як тумблер БАЗ раніше знаходиться в нижньому положенні, то цей код виявиться поданням на входи D1-D4 ОЗУ DD9 По натискання кнопки SB7 низький рівень подається на вхід W ОЗУ, і здійснюється запис інформації, поданої на входи D1-D4, в осередок, адреса якої виставлений на входах А1-А4 Подібним чином можна заповнити кілька осередків ОЗУ DD9

У подальшому можна проіндіціровать стан будь-якої комірки ОЗУ Для цього в регістр RG AD слід описаним вище способом занести адресу потрібної комірки, а потім перевести тумблер БАЗ у верхнє положення На вихід мультиплексора DD11 і, відповідно, в шину даних в цьому випадку передається код з виходів ОЗУ DD9 Цей код индицируется світлодіодним індикатором HL1-HL4 і цифровим дисплеєм HG1 При необхідності наступних цифрових обчислень код з виходу ОЗУ може бути занесений в будь-який з оперативних регістрів

Як приклад розглянемо виконання операції (AaB) + (D0C) При проведенні зазначених обчислень необхідно спочатку виконати дії в лівих дужках, проміжний результат обчислень занести в клітинку ОЗУ DD9, потім виконати дії в правих дужках і результат занести в регістр операнда A DD2 Після цього вміст комірки ОЗУ, в яку був занесений проміжний результат, необхідно переписати в регістр операнда В DD3 На закінчення необхідно арифметично скласти операнди, занесені в регістри RG А і RG В Для виконання зазначених операцій необхідно виконати наступні дії:

– встановити перемикач SA3 в нижнє положення

– натискаючи необхідну кількість разів на кнопку SB5, ввести код числа А в лічильник DD8 (індикація на HG1)

– натиснути на кнопку SB2 і занести код числа А в регістр DD2

– ввести в лічильник DD8 код числа В

– натиснути кнопку SB3 і занести код числа В в регістр DD3

– встановити тумблер SA1 у верхнє положення (логічні операції)

– ввести в лічильник DD8 код числа 4 (код операції А л В, см табл 34),

– натиснути на кнопку SB1 і записати код числа 4 в регістр коду команд DD1, при цьому на виходах F1-F4 АПУ формується код результату

операції (А л В),

– натиснути на кнопку SB6 і переписати результат операції АЛВ в лічильник DD8,

– натиснути на кнопку SB7 і записати код з виходу лічильника DD8 в комірку памяті ОЗУ, адреса якої занесений в регістр DD4 після включення пристрою Так як необхідно запамятати тільки один проміжний результат, то адреса комірки, в яку він занесений, байдужий Якби слід було записати в ОЗУ кілька слів, то перед записом результату з виходу АПУ в лічильник DD8 слід було ввести код адреси комірки ОЗУ і натисненням кнопки SB4 переписати його в регістр DD4,

– викладеним вище чином виконати операцію D @ C (код операції з табл 34 дорівнює 6),

– натисканням кнопки SB2 записати код з шини даних в регістр DD2,

-Тумблер БАЗ поставити у верхнє положення, в шину даних надійде код результату операції А д В, занесений раніше в ОЗУ,

– натисканням кнопки SB3 занести код з шини даних в регістр DD3,

– знову поставити тумблер БАЗ в нижнє положення,

– кнопкою SB5 ввести в лічильник DD8 код 9 (код операції А + В відповідно до табл 34),

– натисканням кнопки SB1 записати код з шини даних в регістр DD1,

– встановити тумблер SA1 в нижнє положення (аріфметіческологіческіе операції),

– натисканням кнопки SB6 переписати код з виходу АЛП в лічильник DD8,

– результат операції индицируется на світлодіодному індикаторі HL1-HL5 і цифровому дисплеї HG1 При цьому, якщо на цифровому дисплеї світиться кома, то для отримання результату у вигляді десяткового числа до діагностуємих числа слід додати 16

Навчальна модель ЕОМ може бути виконана в двох варіантах у вигляді настільного стенду або демонстраційного планшета На панелі стенда наносять функціональну схему ЕОМ, розміщують органи управління та індикації Для демонстрації в класі або аудиторії модель виготовляють у вигляді планшета збільшеного розміру Замість світлодіодів доцільно використовувати лампи розжарювання, а для індикації цифрового коду індикатор КПЦ202

Джерело: Фромберг Е М, Конструкції на елементах цифрової техніки М: Гаряча лінія-Телеком, 2002 264 с: Ил (Масова радіобібліотека Вип 1249)