DE2653426C3 - Mikrorechner-Lehreinrichtung - Google Patents

Mikrorechner-Lehreinrichtung

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DE2653426C3
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Juergen Dr.Rer.Nat. 7000 Stuttgart Gerlach
Christopher Dareus Leatherhead Surrey Nabavi
Dieter Dipl.-Ing. 7543 Engelsbrand Ulrich
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Description

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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 3103-5.76) »Schulungs- und Demonitrationsmodell für 8080 Mikroprozessor. TSK 80, CP1 J •0« der Firma Alfred Neye-Enatechnik GmbH, Quickborn bekannt
Mit dieser Mikrorechner-Lehreinrichtung können die Arbeitsweise eines Mikrorechners erlernt und seine Anwendungsmöglichkeiten erprobt werden. Da jedoch »on Anfang an mit einem realen Mikrorechner gearbeitet wird, sind umfangreiche Vorkenntnisse notwendig.
Aus der US-PS 31 87 321 ist ein Rechner bekannt, bei dem, zur Programmauswahl und zur Anzeige der unterschiedlichen Bedeutung von Eingabetasten in Abhängigkeit vom ausgewählten Programm. Karten mit unterschiedlichen Codes vorgesehen sind.
Aufgabe
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Mikrorechner-Lehreinrichtung der eingangs genannten Art zu ichaffen, die das Erlernen der Arbeitsweise eines Mikrorechners ermöglicht, ohne daß Fachkenntnisse der DatenVefarbeitungstechnik notwendig stride
Lösung
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln, Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unferarispfüchen zu entnehmen.
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65 Vorteile
Je nach Lernstufe werden Teile eines Mikrorechners oder Mikrorechners mit unterschiedlichen Betriebsmöglichkeiten bzw. Betriebsfunktionen 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 !st 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
F i g. 1 ein Blockschaltbild der Mikrorechner-Lehreinrichtung,
F i g. 2a, 2b Karten, die die jeweilige Funktion der Schalter und der Anzeigeeinrichtung auf dem Bedienfeld der Mikrorechner-Lehreinrichtung angeben.
Der in der F i g. 1 dargestellte Mikrorechner enthält einen Mikroprozessor 1, der seinen Takt aus einem Taktgenerator 2 erhält. Der Mikroprozessor 1 ist über Adressen-, Daten- 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 Bautt.ff. 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.
Bti der neuen Mikrorechner-Lehreinrich'ung 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 ht außerdem ein Auswahlschalter 12 vorhanden, durch den das gewünschte Simulationsprogramm ausgewählt wird. Dieser Auswahlschalter 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 das jeweils ausgewählte Programm sichtbar. Die je nach Simulationsprogramm unterschiedliche Funktion der Schalter 10, 11 und einer 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 F i g. 2 dargestellt.
Als nächstes werden die einzelnen Bedienschritte näher erläutert Zuerst wird durch den Auswahlschalter 12 das gewünschte Programm, dem ein bestimmter
Kode zugeordnet ist, ausgewählt 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 d^r, unter dieser Adresse gespeicherte Programm angesprochen. Ober 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. is 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 ausfül-.ren kann, zum besseren Verständnis 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 Auswahlschalter 12 ausgewählte Simulationsprogramm bestimmter Teil des Mikrorechners oder Mikrorechner simuliert wird, d. h. die Mikrorechner-Lehreinrichtung verhält sich wie der durch das ausgewählte Simulationsprogramm spezifizierte Teil des Mikrorechners. Eine aus didaktischer Sicnt vorteilhafte Staffelung von zunehmend kompliziert werdenden simulierten Mikrorechnern wi-d veiter unten angegeben.
Für den Lernenden ist es wichtig, daß er die Daten auf einfache und übersichtliche Weise eingpben kann. Deshalb sind erfindungsgemäß bistabile Schiebeschalter 10 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 zur Datenausgabe übertragen. Die Daten (3 bit), die den durch den Auswahlschalter 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 Auswahlschalters 12 ein Teil des Mikrorechners simuliert werden soll, mit dem nur Additionen und Subtraktionen möglich sind. Vom Mikroprozessor 1 Wird irrt Speicher 7 unter der diesem (Code zugeordneten Adresse ein Programm angesprochen, das den Mikrorechner so steuert, daß nur Additionen und Subtraktionen möglich sind. Das Programm lauft 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
SimulierterTeil eines Mikrorechners oder
Mikrorechner
8-bit-Parallel-Addierer/Subtrahierer.
Arithmetisch/logische Einheit (es werden UND-, ODER- und EXKLUSIV-ODER-Schaltungen hinzugefügt).
Akkumulator, der 8 bit parallel mit Hilfe eines Taktimpulses verarbeiten kann (es wird ein Register hinzugefügt).
Akkumulator mit Speicher, der außer einem Operationskode auch Adressen als Anweisungen erhalten muß (es werden ein Speicher und ein Datenselektor hinzug' (igt).
Einfacher Mikrorechner, der :inc fortlaufende automatische Arbeitsweise und eine automatische Funktions- und Adressenauswahl ermöglicht (es werden ein Befehlszähler und ein Befehlsregister 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 Befehlsvarianten, über die reale Rechner gegebenenfalls verfügen (es werden u. a. weitere Register hinzugefügt).
Bei der Auswahl dieses Programms steht dem Benutzer der reale Mikrorechner mit sämtlichen Möglichkeiten des eingebauten Mikroprozessors zur Verfugung. Gegenüber dem simulierten Mikrorechner nach 5 stehen weitere Register zur Verfügung und es kommen weitere Befehlsvarianten hinzu. In dieser Stufe wird ein Monitorprogramm ausgewählt, das beispielsweise die Bedienung des Mikrorechners über Schalter und Anzeigelampen ermöglicht. Dieses Programm macht den Mikrorechner »lebensfähig«.
Wie bereits erwähnt, können den Schallern 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 »LOA-DA DR«.
Die Schalter 10, 11, 12 und die Anzeigeeinrichtung 9 aus Fig. 1 sind in den Fig. 2a und 2b gestrichelt eingezeichnet.
Anstelle dieser Karten können auch Schablonen vorgesehen sein, jie entsprechend ihrer Lage nur den Teil einer Beschriftung auf dem Bedienfeld freigeben, der zur jeweiligen Funktionszuordnung für die Schalter und die Anzeigeeinrichtung notwendig isi, Die Lageeinstellung kann auch automatisch durch den Auswahl· schalter gesteuert werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Mikrorechner-Lehreinrichtung mit einem Mikrorechner, der mindestens einen Mikroprozessor, einen Speicher, einen Taktgenerator, eine Daten-Eingangs/Ausgangsschaltung, ein Bedienfeld und eine Anzeigeeinrichtung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zur Eingabe der Daten bistabile Schalter (10, 11) vorgesehen sind, daß ein Auswahlschalter (12) vorgesehen ist, durch den eines von mehreren im Speicher (7) enthaltenen Simulationsprogrammen, durch die ein oder mehrere Teile des Mikrorechners simuliert werden, so daß der Benutzer nicht mehr den gesamten Mikrorechner als Mikrorechner nutzen kann, ausgewählt wird, daß zur Anzeige der unterschiedlichen Funktionen der bistabilen Schalter (10, 11) und der Anzeigeeinrichtung (9) eine Anzahl von auf das Bedienfeld auflegbaren Karten (21), die Aussparungen aufweisen, vorgesehen ist, die untereinander geometrisch gleich jedoch unterschiedlich beschriftet sind, und daß jeweils eine Karte so auf das Bedienfeld aufgelegt ist, daß die Schalter (10, 11, 12) und die Anzeigeeinrichtung (9) durch die Aussparungen hindurchragen.
2. Mikrorechner-Lehreinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils ausgewählte Simulationsprogramm durch den Auswahlschalter (12) angezeigt wird.
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