DE2653426A1 - Mikrorechner-lehreinrichtung - Google Patents

Mikrorechner-lehreinrichtung

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DE2653426A1 DE19762653426 DE2653426A DE2653426A1 DE 2653426 A1 DE2653426 A1 DE 2653426A1 DE 19762653426 DE19762653426 DE 19762653426 DE 2653426 A DE2653426 A DE 2653426A DE 2653426 A1 DE2653426 A1 DE 2653426A1
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Juergen Dr Rer Nat Gerlach
Christopher Dareus Nabavi
Dieter Dipl Ing Ulrich
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Alcatel Lucent Deutschland AG
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Standard Elektrik Lorenz AG
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    • G09B23/18—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for electricity or magnetism
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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Description

STANDARD ELEKTRIK LOKiSNE,
STUTTGART
J.Gerlach-D.ülrich-C.D.Nabavi 1-2-1
MIKRORECHNER-LEHREINRICHTUNG
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Mikrorechner-Lehreinrichtung wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.
Eine derartige Mikrorechner-Lehreinrichtung ist aus dem Prospekt (AT 3108-5.76) "Schulungs- und Demonstrationsmodell für 8080 Mikroprozessor, TSK 80, CPU 80" der Firma Alfred Neye-Enatechnik GmbH, Quickborn bekannt.
Mit dieser Mikrorechner-Lehreinrichtung können die Arbeitsweise eines Mikrorechners erlernt und seine An-Wendungsmöglichkeiten erprobt werden. Da jedoch von Anfang an mit einem realen Mikrorechner gearbeitet wird, sind umfangreiche Vorkenntnisse notwendig.
Aufgabe
Es ist Aufgabe der Erfindung, auch Benutzern ohne Vorkenntnisse das Erlernen der Arbeitsweise eines Mikrorechners zu ermöglichen.
Lösung
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Sm/Scho
24.11.1976 809823/0012
J.Gerlach 1-2-1
Vorteile
Je nach Lernstufe werden Teile eines Mikrorechners oder Mikrorechner mit unterschiedlichen Betriebsmöglichkeiten simuliert. Dementsprechend werden an die Bedienperson unterschiedliche Ansprüche gestellt, d.h. der Lernende kann sich schrittweise mit der Arbeitsweise von Teilen eines Mikrorechners bzw. des ganzen Mikrorechners vertraut machen. Vorteilhaft ist es auch, daß für jeden Lernschritt die gleichen Eingabeschalter verwendet werden, weil die notwendige Änderung der Funktion der einzelnen Schalter durch auf das Bedienfeld auflegbare Karten angegeben wird. Durch die Schalterstellung der zur Eingabe verwendeten bistabilen Schalter kann der Benutzer erkennen, welchen binären Wert er eingegeben hat. Zusätzliche Einrichtungen, die dies anzeigen, sind nicht notwendig.
Beschreibung
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
Fig.1 ein Blockschaltbild der Mikrorechner-Lehreinrichtung;
Fig.2 Karten, die die jeweilige Funktion der Schalter und der Anzeigeeinrichtung auf dem Bedienfeld der Mikrorechner-Lehreinrichtung angeben.
Der in der Fig.1 dargestellte Mikrorechner enthält einen Mikroprozessor 1, der seinen Takt aus einem Taktgenerator erhält. Der Mikroprozessor 1 ist über Adressen-, Daten-
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b
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und Steuerleitungen 4, 5, 6 mit einem Speicher 7 verbunden. Der Speicher 7 enthält mindestens einen Festwertspeicher ROM und mindestens einen Schreib/Lese-Speicher RAM. In dem Speicher 7 sind Programme und Daten gespeichert. Die Eingabe bzw. Ausgabe der Daten erfolgt über eine Eingangs/Ausgangsschaltung 8, in der die Eingangsdaten bis zu ihrem Abruf durch den Mikroprozessor gespeichert werden.
Die bisher beschriebenen Bauteile, ihre Funktionen und ihr Zusammenwirken werden hier nicht näher erläutert, denn sie sind dem Fachmann allgemein bekannt und beispielsweise in der Broschüre (AT 3139-7.76) "Der Mikroprozessor, vom Bauteil zur Anwendung", der Alfred-Neye-Enatechnik GmbH, Quickborn, beschrieben.
Bei der neuen Mikrorechner-Lehreinrichtung sind zusätzlich zu diesen bekannten Teilen zur Dateneingabe mehrere bistabile Schalter 10, 11 vorgesehen. Einige dieser Schalter, über die Steuer- und Taktsignale eingegeben werden, können durch Hinzufügen von Flip-Flops als prellfreie Schalter ausgebildet werden. Es ist außerdem ein Kodierschalter 12 vorhanden, durch den das gewünschte Simulationsprogramm ausgewählt wird. Dieser Kodierschalter 12, der auf dem Bedienfeld angeordnet ist, ist ein Schiebeschalter mit mechanischer Segmentanzeige. Je nach Stellung wird an der Oberseite des Schalters eine Kennziffer für den jeweils eingestellten Kode sichtbar. Die je nach Simulationsprogramm unterschiedliche Funktion der Schalter 10, 11 und einer
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Anzeigeeinrichtung 9 wird durch auf das Bedienfeld auflegbare Karten 21, Fig.2 angezeigt. Diese Karten, die untereinander geometrisch gleich jedoch unterschiedlich beschriftet sind, haben mehrere Aussparungen 22 und sind in der Fig.2 dargestellt.
Als nächstes werden die einzelnen Bedienschritte näher erläutert. Zuerst wird durch den Kodierschalter 12 der Kode für das gewünschte Programm eingestellt und die zugehörige Karte auf das Bedienfeld aufgelegt. Dies erfolgt so, daß die Anzeigeeinrichtung 9 und die Schalter 10, 11, 12 durch die Aussparungen 22 zugänglich sind. Dann wird eine Rückstelltaste 3 gedrückt, wodurch ein im Mikroprozessor 1 enthaltener Befehlszähler auf null gestellt wird. Diesem Ausgangszustand des Befehlszählers ist eine bestimmte Adresse zugeordnet. Durch den Mikroprozessor 1 wird über die Adressenleitung 4 im Speicher 7 das unter dieser Adresse gespeicherte Programm angesprochen, über Adressen- und Datenleitungen 4, 5 werden nacheinander die Befehle eingeholt. Die Datenleitung 5 ermöglicht eine Datenübertragung sowohl vom Speicher 7 zum Mikroprozessor 1 als auch vom Mikroprozessor 1 zum Speicher 7. Dies ist notwendig, da Daten aus dem Mikroprozessor 1 möglicherweise auch im Speicher 7 abgespeichert werden müssen.
Für einen Benutzer ohne Vorkenntnisse ist es schwierig, die Funktionsweise eines komplizierten Mikrorechners zu verstehen. Deshalb werden nacheinander, ausgehend von einem Teil eines Mikrorechners, der nur Additionen und Subtraktionen ausführen kann, zum besseren Verständnis
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J.Gerlach 1-2-1
des Lernenden schrittweise zunehmend komplizierter werdende Teile des Mikrorechners oder Mikrorechner simuliert, wodurch der Schüler langsam zur maximalen Leistungsfähigkeit des Mikrorechners hingeführt wird.
Hierzu sind in dem Speicher 7 zusätzlich zu den für den normalen Betrieb des Mikrorechners notwendigen SteuerProgrammen mehrere Simulationsprogramme abgespeichert, die den Mikrorechner so steuern, daß für den Lernenden jeweils ein durch das über den Kodierschalter 12 ausgewählte Simulationsprogramm bestimmter Teil des Mikrorechners oder Mikrorechner simuliert wird, d.h. die Mikrorechner-Lehreinrichtung
Kode verhält sich wie der durch den spezifizierte Teil des Mikrorechners. Eine aus didaktischer Sicht vorteilhafte Staffelung von zunehmend kompliziert werdenden simulierten Mikrorechnern wird weiter unten angegeben.
Für den Lernenden ist es wichtig, daß er die Daten auf einfache und übersichtliche Weise eingeben kann. Deshalb sind erfindungsgemäß bistabile Schiebeschalter und 11 vorgesehen, an deren Schalterstellung leicht zu erkennen ist, ob gerade eine logische "0" oder "1" eingegeben wurde. Die Daten werden von den Schaltern 10, 11 in die Daten-Eingangs/Ausgangsschaltung 8, die Zwischenspeicher enthält, eingegeben und von dort durch den Mikroprozessor 1 über die Steuerleitung 6, 6a nach Bedarf abgerufen. Die Datenübertragung erfolgt über die Datenleitung 5, 5a. über diese Leitungen werden auch die auszugebenden Daten bzw. die Steuersignale
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zur Datenausgabe übertragen. Die Daten (3 bit), die den durch den Kodierschalter eingestellten Kode enthalten, werden ebenfalls über die Datenleitungen 5, 5a zum Mikroprozessor, der dann den Befehlszähler entsprechend dem gewählten Kode einstellt, übertragen.
Es wird angenommen, daß in der Schalterstellung 0 des Kodierschalters 12 ein Teil des Mikrorechners simuliert werden soll, mit dem nur Additionen und Subtraktionen möglich sind. Vom Mikroprozessor 1 wird im Speicher 7 unter der diesem Kode zugeordneten Adresse ein Programm angesprochen, das den Mikrorechner so steuert, daß nur Additionen und Subtraktionen möglich sind. Das Programm läuft beispielsweise in einer Schleife, so daß die Schalter zyklisch abgefragt werden können und das Ergebnis ständig angezeigt wird.
Durch die Programme können beispielsweise nachfolgend aufgeführte Teile eines Mikrorechners oder Mikrorechner simuliert werden:
Programm Simulierter Teil eines Mikrorechners
oder Mikrorechner
0 8-bit-Parallel-Addierer/Subtrahlerer
1 arithmetisch/logische Einheit (es
werden UND-, ODER- und EXKLUSIV-ODER-Schaltungen hinzugefügt)
2 Akkumulator, der 8 bit parallel mit
Hilfe eines Taktimpulses verarbeiten kann (es wird ein Register hinzugefügt)
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J.Gerlach 1-2-1 Λ
Akkumulator mit Speicher, der außer
einem Operationskode auch Adressen als Anweisungen erhalten muß (es werden ein Speicher und ein Datenselektor hinzugefügt)
einfacher Mikrorechner, der eine fortlaufende automatische Arbeitsweise und eine automatische Funktions- und Adressenauswahl ermöglicht (es werden
ein Befehlszähler und ein Befehlsre
gister hinzugefügt)
vollständiger Mikrorechner, der Programmiersprünge und -Verzweigungen ermöglicht und der über alle wesentlichen Adressierungsarten verfügt. Er unterscheidet sich vom realen Rechner durch eine streng logische Befehlsstruktur unter Verzicht auf gewisse Befehls-Varianten, über die reale Rechner gegebenenfalls verfugen (es werden u.a. weitere Register hinzugefügt).
bei der Auswahl dieses Programms steht
dem Benutzer der reale Mikrorechner mit sämtlichen Möglichkeiten des ein
gebauten Mikroprozessors zur Verfügung. Gegenüber dem simulierten Mikrorechner nach 5 stehen weitere Register zur Verfügung und es kommen weitere Befehls-Varianten hinzu. In dieser Stufe wird
ein Monitorprogramm ausgewählt, das
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beispielsweise die Bedienung des Mikrorechners über Schalter und Anzeigelampen ermöglicht. Dieses Programm macht den Mikrorechner "lebensfähig".
Wie bereits erwähnt/ können den Schaltern 10, 11 und der Anzeigeeinrichtung 9 - z.B. Leuchtdioden - in Abhängigkeit von der jeweiligen Simulation unterschiedliche Funktionen zugeordnet sein, die durch die auflegbaren Karten angegeben werden; z.B. dem Schalter Co die Funktionen "INC (+1)" und "LOADADR".
Die Schalter 10, 11, 12 und die Anzeigeeinrichtung 9 aus Fig.1 sind in der Fig.2 gestrichelt eingezeichnet.
Anstelle dieser Karten können auch Schablonen vorgesehen sein, die entsprechend ihrer Lage nur den Teil einer Beschriftung auf dem Bedienfeld freigeben, der zur jeweiligen Funktionszuordnung für die Schalter und die Anzeigeeinrichtung notwendig ist. Die Lageeinstellung kann auch automatisch durch den Kodierschalter gesteuert werden.
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ft Leerseite

Claims (7)

  1. J.Gerlach 1-2-1
    Patentansprüche
    (1yMikrorechner-Lehreinrichtung mit einem Mikroprozessor, mindestens einem Speicher, einem Taktgenerator, einer Daten-Eingangs/Ausgangsschaltung, einem Bedienfeld und einer Anzeigeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Eingabe der Daten Schalter (10, 11) vorgesehen sind, daß eine Einrichtung (12) zur Auswahl eines von mehreren Programmen vorgesehen ist und daß zur Anzeige der in Abhängigkeit des ausgewählten Programms unterschiedlichen Funktionen der Schalter (10, 11) und der Anzeigeeinrichtung (9) eine Anzahl von Karten (21) vorgesehen ist, die untereinander geometrisch gleich jedoch unterschiedlich beschriftet sind.
  2. 2. Mikrorechner-Lehreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (10, 11) bistabile Schalter sind.
  3. 3. Mikrorechner-Lehreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung aus einem Kodierschalter (12) besteht, durch den das gewünschte Programm im Zusammenwirken mit dem Mikroprozessor (1) ausgewählt wird.
  4. 4. Mikrorechner-Lehreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgewählte Programm durch den Kodierschalter (12) angezeigt wird.
    809823/0012
    -ψ- 2^3426
    J.Gerlach 1-2-1
  5. 5. Mikrorechner-Lehreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
    durch
    gekennzeichnet/ daß die Programme ein Teil eines
    Mikrorechners oder ein ganzer Mikrorechner simuliert wird.
  6. 6. Mikrorechner-Lehreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Karten (21) Aussparungen (22) aufweisen.
  7. 7. Mikrorechner-Lehreinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Karten (21) so auf das Bedienfeld aufgelegt sind, daß die Schalter (10, 11, 12) und die Anzeigeeinrichtung (9) durch die Aussparungen (22) hindurchragen.
    809823/0012
DE2653426A 1976-11-24 1976-11-24 Mikrorechner-Lehreinrichtung Expired DE2653426C3 (de)

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DE2653426B2 DE2653426B2 (de) 1979-02-22
DE2653426C3 DE2653426C3 (de) 1982-02-25

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