Исследование элементов, узлов и устройств цифровой вычислительной техники

Факультет автоматики, информатики

и электромеханики

Кафедра автоматизированного электропривода

и промышленной электроники

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ, УЗЛОВ И УСТРОЙСТВ ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Методические указания к лабораторным работам

Новокузнецк

2004

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра автоматизированного электропривода

и промышленной электроники

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ, УЗЛОВ И УСТРОЙСТВ ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине

«Методы анализа и синтеза логических устройств».

Специальность «Промышленная электроника» (200400).

Новокузнецк

2004

УДК 621. 374

  И 89

Рецензент

Доцент кафедры электротехники и электрооборудования СибГИУ

.

И 89  Исследование элементов, узлов и устройств цифровой 

  вычислительной техники: Метод. указ. / Составители: Ю. А. 

  Жаров, :СибГИУ.- Новокузнецк, 2004. - 19с. 

Изложены техническое описание лабораторного стенда ОАВТ и методика исследования на его базе арифметического логического устройства, оперативного запоминающего устройства, модели четырёхразрядной микроЭВМ с ручным устройством управления.

Предназначено для студентов специальности «Промышленная электроника» (200400).

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО

СТЕНДА ОАВТ

Стенд универсальный ОАВТ предназначен для проведения лабораторных работ по изучению и исследованию элементов, узлов и устройств цифровой вычислительной техники. Стенд позволяет исследовать модели микроЭВМ в составе: арифметического логического устройства (АЛУ), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), регистров операндов, регистров 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 комплектуется набором сменных технологических карт (28 штук) с функциональными схемами исследуемых устройств.

Основные технические данные стенда:

1.Элементная база – ТТЛ-интегральные микросхемы серии К555 с напряжением питания +5В и напряжением логических уровней:

логического нуля UL = 0 ч 0,4В;

логической единицы UH = 2,4 ч 5В.

2.Напряжение питания 220 ± 20В, 50Гц.

3.Ввод данных и выбор режимов – ручной, при помощи тумблеров и кнопок.

4.Вывод данных – на светодиодный дисплей в двоичном и шестнадцатеричном кодах.

3

На передней (наклонной) панели блока установлены тумблеры SA1÷ SA5 и кнопки SB1÷ SB3 ввода информации и задания режимов работы исследуемых устройств. Переключатели SA1÷ SA4, SB2 и SB3 предназначены для подачи логических сигналов с уровнями «0» (соответствующий вывод замкнут вниз на общий провод « ⊥ ») или «1» (вывод разомкнут вверх – на входе +5В).

Кнопка SB1 подключена к схеме защиты от «дребезга» на RS-триггере. С помощью этой кнопки на выходе триггера формируется одиночный импульс с крутыми фронтами. Этот блок на схемах обозначается как формирователь одиночного импульса (F  ). При нажатии на кнопку SB1 на выходе формирователя появляется логический «0», а при отпускании – логическая «1».

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 девяти разрядах уровни логической «1» (светодиоды светятся) и логического «0» (светодиоды не светятся), и семисегментного индикатора HG1для индикации числа в десятичном и шестнадцатеричном кодах.

Индикатор HG1 подключается к исследуемой схеме напрямую или через дешифратор, преобразующий четырёхразрядный двоичный код в семисегментный код индикатора HG1. В последнем случае устройство, содержащее дешифратор и индикатор HG1 обозначается как блок индикации (БИ).

Исследуемые логические элементы и устройства собраны на шести сменных печатных платах с обозначением соответственно П1 ÷ П6. Для исследования определённого логического элемента или устройства необходимо вставить в разъём на лицевой панели стенда соответствующую сменную печатную плату, а на саму лицевую панель положить технологическую карту (шаблон) с функциональной схемой исследуемого устройства. После этого можно включить стенд тумблером «СЕТЬ», расположенном на задней панели стенда, и проводить исследования.

В ходе исследований необходимо вести рабочий конспект, на основании которого составить отчёт по лабораторной работе.

4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ АРИФМЕТИЧЕСКО-ЛОГИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА

Цель работы: исследовать стандартное арифметическо-логическое устройство типа К155ИП3, изучить порядок выполнения им логических и арифметических операций.

1. Описание работы арифметическо-логического устройства

Лабораторная работа выполняется на плате П6 с использованием технологической карты «VI-1 АЛУ». Функциональная схема исследуемого блока АЛУ представлена на рисунке 1. Интегральная микросхема DD9 стандартного АЛУ типа К155ИП3 может выполнять 16 логических и 16 арифметических операций, в зависимости от сигналов, подаваемых на управляющие входы S, M и вход переноса P0. Список основных операций АЛУ и соответствующие им коды приведены в таблице 1.

В состав исследуемого блока АЛУ входят:

- устройство ввода данных (операндов К и В) и кода S операций, выполняемых АЛУ. К устройствам ввода данных относятся кнопка SB1, формирователь F и счётчик DD10. Для ввода данных (любого четырёхразрядного числа) нажимают необходимое число раз на кнопку SB1. Набранное число с выходов счётчика DD10 поступает в общую шину, которая подключена к информационным входам D всех оперативных регистров DD5÷DD7, а также к входам дешифратора DD3 блока индикации с индикатором HG1. При этом на индикаторе HG1 отображается шестнадцатеричный код данных в общей шине;

- непосредственно арифметическо-логическое устройство (АЛУ), в качестве которого использовано типовое АЛУ на ИМС К155ИП3 (DD9). Значения операндов К и В, а также кодов выполняемых операций S подаются от соответствующих регистров (DD5, DD6, DD7), управляющий сигнал М (логические или арифметическо-логические операции) – от тумблера SA4, сигнал переноса P0 – от тумблера SA5. На индикацию (светодиод HL6) выводится сигнал переноса P в старший разряд (переполнение разрядной сетки). Результат операции, выполненной АЛУ, записывается в регистр-аккумулятор DD10,совмещённым со счётчиком блока ввода данных. Для перевода DD10 в режим регистра-аккумулятора на вход V микросхемы DD10 подают логическую 1. Этому режиму соответствует свечение светодиода HL5;

5

Рисунок 1 – Функциональная схема блока АЛУ

(технологическая карта VI-1).

6

- оперативные регистры RG-K, RG-B, RG-S (DD5, DD6, DD7), в которые может быть записана необходимая информация с общей шины. Для записи этой информации на вход C соответствующего регистра подаётся управляющий сигнал с уровнем логической 1. Контроль этих сигналов осуществляется светодиодами HL1, HL2, HL3;

- дешифратор кода команд на ИМС DD1, переключателях SA1, SA2, SA3 и SB3. В зависимости от набранного переключателями SA1÷SA3 кода, при нажатии кнопки SB3 на одном из семи используемых выходов дешифратора DD1 появится сигнал с уровнем логической 1. Сигналы с выходов «0÷5» поступают на входы «С» регистров DD5÷DD7, входы «R» и «V» счётчика DD10. Наличие этих сигналов контролируется по свечению индикаторов HL1÷HL5 и определяет режим записи информации с общей шины в соответствующий регистр (сигналы «0÷3»), режим сброса (установки выходов в «0») счётчика ввода информации (сигнал «4») или режим регистра-аккумулятора счётчика DD10 (сигнал «5»).

Коды всех команд и соответствующая им индикация светодиодов приведены в таблице 2.

Таблица 1 – Входные коды и выполняемые операции АЛУ.

№	Код операции	Операция (сигнал на выходе)	Тип операции
SA5 P0 6	SA4 M 5	S4 4	S3 3	S2 2	S1 1	Код «16»
0	1	1	0	0	1	1	3	0000	Присвоение или логические операции над одним операндом
1	1	1	1	1	0	0	C	1111
2	1	1	1	1	1	1	F	K
3	1	1	0	0	0	0	0	K
4	1	1	1	0	1	0	A	B
5	1	1	0	1	0	1	5	B
6	1	1	1	1	1	0	E	K + B	Логические операции над двумя операндами
7	1	1	0	0	0	1	1	K + B
8	1	1	1	0	1	1	B	K·B
9	1	1	0	1	0	0	4	K·B
A	1	1	0	1	1	0	6	K  B
B	1	1	1	0	0	1	9	K  B
C	1	0	1	0	0	1	9	K + B	Арифметические операции
D	0	0	0	1	1	0	6	K – B
E	1	0	1	1	0	0	C	K + K
F	1	0	1	1	1	1	F	K – 1

7

Таблица 2 – Режим работы дешифратора кода команд.

№	Команда	Код команды	Такт SB3	Управляемое устройство и его вход	Светящийся светодиод
SA3	SA2	SA1
1	Запись информации с общей шины в регистр операнда К АЛУ	0	0	0	0	DD5 вход  C	HL1
2	Запись информации с общей шины в регистр операнда В АЛУ	0	0	1	0	DD6 вход  C	HL2
3	Запись информации с общей шины в регистр кода операций S АЛУ	0	1	0	0	DD7 вход  C	HL3
4	Установка в ноль (сброс) счётчика ввода информации	1	0	0	0	DD10 вход  R	HL4
5	Установка режима «параллельная запись» в регистр-аккумулятор (счётчик ввода информации)	1	0	1	0	DD10 вход  V	HL5
6	Запрет на передачу команд	Ч	Ч	Ч	1	Ї	Индикаторы HL1чHL5 не светятся

Примечание: Ч - любое значение (0 или 1).

2. Постановка задачи

Задачей лабораторной работы является исследование составных частей блока АЛУ путём выполнения логических и арифметических операций над числами, представленными в виде четырёхразарядных двоичных операндов. Числа и вид выполняемых операций задаются преподавателем.

Перед работой с АЛУ необходимо составить структурную схему алгоритма, а затем составить программу вычислений в виде последовательности выполняемых операций, к которым относятся

8

нажатия на кнопки SB1 и SB3, а также установка переключателей SA1чSA5. Обозначение каждой такой операции должно сопровождаться комментариями, поясняющими процесс установки, перемещения и преобразования операндов, работу отдельных узлов блока АЛУ, а также показания индикаторов.

После выполнения вычислений с использованием АЛУ необходимо проверить правильность работы исследуемого вычислительного устройства ручными расчётами.

3. Последовательность операций при работе с АЛУ

3.1. Ввести код операции S1чS4 в соответствии с таблицей 1, нажимая на кнопку SB1 необходимое число раз. Контроль за введённым числом осуществлять по дисплею HG1.

3.2. Установить необходимое положение переключателей SA4 и SA5 в соответствии с кодом операции.

3.3. Набрать переключателями SA3, SA2, SA1 адрес 010 (SA3, SA2, SA1=010), соответствующий команде записи информации с общей шины в регистр RG-S (DD7) кода операции АЛУ в соответствии с таблицей 2.

3.4. Нажав на кнопку SB3, переписать введённый код операции в регистр RG-S (DD7) кода операции АЛУ. Контроль при записи в этот регистр осуществляется по свечению светодиода HL3.

3.5. Ввести операнд К (шестнадцатеричное число от 0 до F) с помощью кнопки SB1. Контроль осуществлять по показанию дисплея HG1.

3.6. Набрать адрес регистра RG-K (DD5) операнда K (SA3, SA2, SA1=000) в соответствии с таблицей 2 и, нажав на кнопку SB3, переписать введённое значение операнда K в регистр RG-K (DD5). Контроль осуществлять по свечению светодиода HL1.

3.7. Ввести операнд B (шестнадцатеричное число от 0 до F) с помощью кнопки SB1. Контроль осуществлять по показанию дисплея HG1.

3.8. Набрать адрес регистра RG-B (DD6) операнда B (SA3, SA2, SA1=001) в соответствии с таблицей 2 и, нажав на кнопку SB3, переписать введённое значение операнда B в регистр RG-B (DD6). Контроль осуществлять по свечению светодиода HL2

3.9. Набрать адрес регистра-аккумулятора (SA3, SA2, SA1=101) для установки режима параллельной записи в регистр-аккумулятор DD10 в соответствии с таблицей 2 и, нажав на кнопку SB3, переписать результат выполнения заданной операции (S, M, P0) над введёнными операндами (K и B) с выхода АЛУ в регистр-аккумулятор DD10. Контроль за операцией перезаписи осуществлять по свечению светодиода HL5.

9

Результат операции считывается в шестнадцатеричном коде с дисплея HG1 а сигнал переноса в старший разряд (только при выполнении арифметических операций) индицируется светодиодом HL6.

3.10. Если полученный результат является промежуточным и его необходимо использовать в дальнейшем в качестве одного из операндов, то с выхода регистра-аккумулятора DD10 его переписывают или в регистр RG-K (DD5) операнда K или в регистр RG-B (DD6) операнда B, повторяя соответственно операцию 3.6 или 3.8.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАТИВНОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА И МУЛЬТИПЛЕКСНОГО СПОСОБА ОРГАНИЗАЦИИ ОБЩЕЙ ШИНЫ

Цель работы: исследовать работу оперативного запоминающего устройства и мультиплексный способ организации общей шины.

1. Описание работы оперативного запоминающего устройства

Лабораторная работа выполняется с использованием печатной платы П6 и технологической карты «VI-3 ОЗУ». Функциональная схема исследуемого блока ОЗУ представлена на рисунке 2.

В состав исследуемого блока ОЗУ входят:

- устройства ввода данных D и адресов A ячеек памяти ОЗУ. К устройствам ввода данных и адреса относятся кнопка SB1, формирователь F и счётчик DD10. Для ввода данных или адреса (любого двоичного четырёхразрядного числа) нажимают необходимое количество раз на кнопку SB1. Набранное число с выходов счётчика DD10 через мультиплексор DD2 может поступать в общую шину, которая подключена к информационным входам оперативного регистра RG-A (DD8), входам данных ОЗУ DD4, а также к блоку индикации БИ, который индицирует набранное число в шестнадцатеричной системе счисления. Для контроля по БИ за набираемым числом необходимо мультиплексор DD2 переключить для приёма чисел с входов X. Это осуществляется подачей на адресный вход A микросхемы DD2 сигнала логического 0 (кнопка SB2 не нажата);

- непосредственно оперативное запоминающее устройство ОЗУ, выполненное на ИМС К155РУ2 (DD4) ёмкостью 16 четырёхразрядных слов. Выбор необходимого слова – адресный с помощью сигналов A8чA1.

10

Рисунок 2 – Функциональная схема блока ОЗУ

(технлогическая карта VI-3).

Информация по выбранному адресу записывается с общей шины (входы D8чD1) по сигналу записи W=1. Этот режим сопровождается свечением светодиода HL3. При W=0 (индикатор HL3 не светится) ОЗУ находится в режиме считывания информации. Для передачи информации с выхода ОЗУ в общую шину необходимо на адресный вход A мультиплексора общей шины (ИМС DD2) нажатием кнопки SB2 подать сигнал с уровнем логической 1. Этому режиму соответствует светящийся светодиод HL1;

- дешифратор кода команд на ИМС DD1, переключателях SA1, SA2 и SA3. В зависимости от набранного переключателями SA1чSA3 кода,

11

при нажатии кнопки SB3 на одном из семи используемых выходов дешифратора DD1 появится сигнал с уровнем логической 1. Сигнал с выхода «3» дешифратора DD1 поступает на вход «С» регистра DD8, а с выхода «6» дешифратора DD1 – на вход «W» ОЗУ DD4. Наличие этих сигналов контролируется по свечению светодиодов HL2 и HL3 и определяет режим записи информации с общей шины в регистр DD8 (сигнал «3») или режим записи информации с общей шины в ОЗУ (сигнал «6»).

Коды команд и соответствующая им индикация светодиодов приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Режим работы дешифратора кода команд.

№	Команда	Код команды	Такт SB3	Управляемое устройство и его вход	Светящийся светодиод
SA3	SA2	SA1
11	Запись информации с общей шины в регистр RG-A адреса слова ОЗУ	00	11	11	00	DD8 вход  C	HL2
2	Установка режима «запись» в ОЗУ	1	1	0	0	DD4 Вход  W	HL3
3	Запрет на передачу команд	Ч	Ч	Ч	1	Ї	Индикаторы HL1чHL3 не светятся

Примечание: Ч - любое значение (0 или 1).

2. Постановка задачи

Задачей лабораторной работы является исследование составных частей блока ОЗУ путём записи и считывания четырёхразрядных двоичных чисел. Перед работой с ОЗУ необходимо составить структурную схему алгоритма, а затем составить программу в виде последовательности выполняемых операций, к которым относятся нажатия на кнопки SB1чSB3 и установка переключателей SA1чSA3. Обозначение каждой такой операции должно сопровождаться комментариями, поясняющими процесс записи и считывания чисел, работу отдельных узлов блока ОЗУ, а также показания индикаторов.

При выполнении работы:

1.Произвести очистку ячеек ОЗУ по адресам, указанным преподавателем (адрес равен числу номера звена).

12

2. Записать в эти ячейки памяти числа, заданные преподавателем, в двоичном, десятичном и шестнадцатеричном кодах (значение данных равно значению адреса, увеличенному на единицу).

3. Считать информацию, записанную в ОЗУ.

3. Последовательность операций при работе с ОЗУ

3.1. Ввод данных в любое устройство стенда осуществляется при помощи счётчика DD10 и кнопки SB1.

3.2. Для контроля за введёнными данными их необходимо передать на общую шину. Эта передача выполняется при помощи адресно управляемого мультиплексора DD2. При A=0 (устанавливается кнопкой SB2 и контролируется светодиодом HL1) общая шина «захватывается» счётчиком DD10. Число, поступившее на общую шину, индицируется блоком индикации БИ в шестнадцатеричном коде и одновременно поступает на входы данных ОЗУ DD4 и регистра адреса ОЗУ DD8.

3.3. В зависимости от того, чем является введённое число – адресом ячейки ОЗУ или данными, подлежащими записи в ОЗУ, тумблерами SA3, SA2, SA1 в соответствии с таблицей 3 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 (DD8, контролируется светодиодом HL2) или по ранее установленному адресу в соответствующую ячейку ОЗУ (DD4, контролируется светодиодом HL3).

3.4. Для считывания чисел, записанных в ОЗУ, кнопкой SB1 набирают адрес ячейки, подлежащей считыванию (при погашенном светодиоде HL1 адрес индицируется на БИ), затем при набранном коде SA3, SA2, SA1=011 нажатием на кнопку SB3 переписывают адрес в регистр RG-A (DD8) и после этого при помощи мультиплексора DD2 (при A=1 и светящемся светодиоде HL1) передают информацию на общую шину, БИ и в ОЗУ.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ЧЕТЫРЁХРАЗРЯДНОЙ МИКРОЭВМ С РУЧНЫМ УСТРОЙСТВОМ УПРАВЛЕНИЯ

Цель работы: исследовать модель микропроцессора с встроенным ОЗУ и мультиплексированием общей шины.

13

1. Описание операционного блока микроЭВМ

Лабораторная работа выполняется с использованием печатной платы П6 и технологической карты «VI-2 ОПЕРАЦИОННЫЙ БЛОК ЭВМ». Функциональная схема исследуемого операционного блока ЭВМ представлена на рисунке 3.

В состав исследуемой микроЭВМ входят:

- устройства ввода данных и сигналов управления (переключатели SA1чSA5 и кнопки SB1чSB3);

- процессор, содержащий дешифратор кода команд DD1, блок оперативных регистров RG-K (DD5), RG-B (DD6), RG-S (DD7), RG-A (DD8), АЛУ (DD9) и регистр-аккумулятор DD10;

- оперативное запоминающее устройство (DD4);

- шина процессора с мультиплексным управлением (на мультиплексоре DD2);

- устройство вывода данных (светодиодный дисплей HG1).

С помощью устройств ввода данных и сигналов управления вводятся операнды K и B, код S операций, выполняемых АЛУ, адресов A ячеек памяти ОЗУ. К устройствам ввода данных относятся кнопка SB1, формирователь F и счётчик-аккумулятор DD10. Для ввода данных (любого четырёхразрядного числа) нажимают необходимое количество раз на кнопку SB1. Набранное число с выходов счётчика  DD10 через мультиплексор DD2 поступает в общую шину, которая подключена к информационным входам D всех оперативных регистров DD5чDD8, к входу данных ОЗУ и к блоку индикации БИ.

Для контроля по БИ за набираемым числом необходимо мультиплексор DD2 переключить для приёма чисел с входов X. Это осуществляется подачей на адресный вход A микросхемы DD2 сигнала логического 0 (кнопка SB2 не нажата).

В блок оперативных регистров RG-K (DD5), RG-B (DD6), RG-S (DD7), RG-A (DD8) записывается необходимая информация с общей шины. Для записи этой информации на вход C соответствующего регистра подаётся управляющий сигнал с уровнем логической 1. Контроль за этими сигналами осуществляется светодиодами HL2, HL3, HL4, HL5.

В качестве арифметическо-логического устройства использовано типовое АЛУ на ИМС К155ИП3 (DD9). Значения операндов K и B, а также кодов выполняемых операций S подаются от соответствующих регистров RG-K (DD5), RG-B (DD6), RG-S (DD7). Управляющий сигнал M, устанавливающий логические или арифметическо-логические операции, подаётся от тумблера SA4. Сигнал переноса P0 подаётся от тумблера SA5. Сигнал P переноса в старший разряд (переполнение разрядной сетки) выводится на индикацию (светодиод HL9).

14

Рисунок 3 – Функциональная схема операционного блока ЭВМ (технологическая карта VI-2).

15

Входные коды выполняемых операций АЛУ приведены в таблице 1. Результат операции, выполненной АЛУ, записывается в регистр-аккумулятор DD10, совмещённый со счётчиком ввода данных. Для перевода счётчика DD10 в режим регистра-аккумулятора на вход V микросхемы DD10 подают сигнал логической 1. Этому режиму соответствует свечение светодиода HL7.

Оперативное запоминающее устройство ОЗУ DD4 ёмкостью 16 четырёхразрядных слов выполнено на ИМС К155РУ2. Выбор необходимого слова – адресный с помощью сигналов кода адреса A4чA1, хранящегося в регистре RG-A (DD8). Информация по выбранному адресу записывается с общей шины (входы D4чD1) по сигналу записи W=1. Этот режим сопровождается свечением светодиода HL8. При W=0 (светодиод HL8 не светится) ОЗУ находится в режиме считывания информации. Для передачи информации с выхода ОЗУ в общую шину необходимо на адресный вход А мультиплексора общей шины DD2 нажатием кнопки SB2 подать сигнал с уровнем логической 1. Этому режиму соответствует светящийся светодиод HL1.

Коды выполняемых процессором команд вводятся с помощью переключателей SA1, SA2, SA3, SB3 и дешифратора кода команд на ИМС DD1. В зависимости от набранного переключателями SA1чSA3 кода, при нажатии кнопки SB3 на одном из семи используемых выходов дешифратора DD1 появится сигнал с уровнем логической 1. Сигналы с уровнем логической 1 с выходов «0ч4» поступают на входы «С» регистров RG-K (DD5), RG-B (DD6), RG-S (DD7), RG-A (DD8) и вход R счётчика DD10. Наличие этих сигналов контролируется по свечению светодиодов HL2чHL6 и определяет режим записи информации с общей шины в соответствующий регистр (сигналы «0ч3») или режим сброса (установки выходов в состояние логического 0) счётчика ввода информации (сигнал «4»).

Коды всех команд и соответствующая им информация приведены в таблице 4.

2. Постановка задачи

Задачей лабораторной работы является исследование работы операционного блока микроЭВМ путём выполнения определённой программы. Перед работой с операционным блоком микроЭВМ необходимо разработать структурную схему алгоритма и составить программу в машинных кодах (операции по переключению тумблеров SA1чSA5 и кнопок SB1чSB3) в соответствии с таблицей 4 для выполнения несложных логических и арифметических действий над четырёхразрядными числами (в соответствии с таблицей 1).

16

Таблица 4 – Коды команд дешифратора DD1.

№	Команда	Код команды	Такт SB3	Управляемое устройство и его вход	Светящийся светодиод
SA3	SA2	SA1
1	Запись информации с общей шины в регистр DD5 операнда К АЛУ	0	0	0	0	DD5 вход  C	HL2
2	Запись информации с общей шины в регистр DD6 операнда В АЛУ	0	0	1	0	DD6 вход  C	HL3
3	Запись информации с общей шины в регистр DD7 кода операции S АЛУ	0	1	0	0	DD7 вход  C	HL4
4	Запись информации с общей шины в регистр DD8 адреса A слова ОЗУ	0	1	1	0	DD8 вход  C	HL5
5	Установка в ноль (сброс) счётчика ввода информации DD10	1	0	0	0	DD10 вход  R	HL6
6	Установка режима параллельной  записи в регистр-аккумулятор (счётчик ввода информации DD10)	1	0	1	0	DD10 вход  V	HL7
7	Установка режима записи в ОЗУ	1	1	0	0	DD4 вход  W	HL8
8	Запрет на передачу команд	Ч	Ч	Ч	1	Ї	Индикаторы HL2чHL8 не светятся

Примечание: Ч - любое значение (0 или 1).

17

В разрабатываемом алгоритме обязательно должено быть предусмотрено использование промежуточных результатов, заносимых в ОЗУ. Диапазон исходных чисел, количество и характер выполняемых операций должны предварительно ограничиваться сверху, чтобы не вызвать переполнения разрядной сетки. Любой промежуточный результат не должен быть больше F16, а окончательный 1F16 (при арифметических операциях).

Исходные числа (операнды) и вид выполняемых с ними операций задаются преподавателем.

Работа с операционным блоком микроЭВМ выполняется с учётом опыта и знаний, полученных при выполнении лабораторной работы №1 по исследованию АЛУ и лабораторной работы №2 по исследованию ОЗУ.

СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЁТА

По результатам каждой выполненной лабораторной работы необходимо составить отчёт на листах формата А4. Отчёт должен содержать титульный лист и следующие разделы: «Цель работы»; «Ход выполнения работы» и «Выводы».

В разделе «Ход выполнения работы» должны быть приведены: постановка решаемой задачи; функциональная схема исследуемого устройства; структурная схема алгоритма выполнения логических и арифметических операций; листинг программы операций, производимых тумблерами и кнопками, с комментариями; результат выполнения программы с подтверждением правильности работы узлов ручными расчётами.

В разделе «Выводы» необходимо отразить результаты выполнения заданий, поставленных в лабораторной работе.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Стенд универсальный по основам автоматики и электронно-вычислительной техники: Техническое описание и методические рекомендации по использованию в учебном процессе./ Сост.: : Омский педагогический институт. – Омск, 1990. – 53с.

2. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник/ , , и др. – М.: Радио и связь, 1994. – 240с.

18

СОДЕРЖАНИЕ

  Стр. 

Техническое описание лабораторного стенда ОАВТ………….……………3

Лабораторная работа № 7.

Исследование арифметическо-логического устройства…………………….5

Лабораторная работа № 8.

Исследование оперативного запоминающего устройства и мультиплексного способа организации общей шины……………………..10

Лабораторная работа № 9.

Исследование модели четырёхразрядной микроЭВМ с ручным устройством управления……………………………………………………..13

Составление отчёта…………………………………………………………..18

Список литературы…………………………………………………………...18

Содержание…………………………………………………………………...19

План 2004

Составители

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ, УЗЛОВ И УСТРОЙСТВ ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине

«Методы анализа и синтеза логических устройств».

Специальность «Промышленная электроника» (200400).

Напечатано в полном соответствии с авторским оригиналом

Изд. Лиц. № 000 от 01.01.2001 г. Подписано в печать

Формат бумаги 60Х84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная.

Усл. печ. л..  . Уч – изд. л.  . Тираж  экз. Заказ

Сибирский государственный индустриальный университет

654007, 2

Издательский центр СибГИУ.