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
Код операції |
Вид операції |
|||||
S4 |
S3 |
S2 |
S1 |
Логічні функції М = 1 |
Арифметичне-логічні операції Μ = 0 |
|
Ро = 1 |
про II про CL |
|||||
0 |
0 |
0 |
0 |
А |
А |
А + 1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
A vB |
ΑνΒ |
(A vB) + l |
0 |
0 |
1 |
0 |
АЛВ |
ΑνΒ |
(A vB) + l |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
АЛВ |
А + А л В |
А + А л В +1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
У |
(А ν В) + (Ал В) |
(A ν В) + (А л ~ В) +1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
ΑΘΒ |
А-В-1 |
А-В |
0 |
1 |
1 |
1 |
АЛВ |
АЛВ-1 |
ХлВ |
1 |
0 |
0 |
0 |
ΑλΒ |
А + АЛВ |
А + АЛВ + 1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
ΑΘΒ |
А + В |
А + В + 1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
У |
(А ν В) + А л В |
(A vB) + АЛВ +1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
ΑλΒ |
АЛВ-1 |
А а В |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
А ¥ А |
А + А + 1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
ΑνΒ |
(A νΒ) + А |
(A vB + А + 1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
ΑνΒ |
(A vB) + А |
(A vB) + А + 1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
А |
А-1 |
А |
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)
Ваш відгук