RU2101772C1 - Mnemonic training bed - Google Patents
Mnemonic training bed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2101772C1 RU2101772C1 SU4888377A RU2101772C1 RU 2101772 C1 RU2101772 C1 RU 2101772C1 SU 4888377 A SU4888377 A SU 4888377A RU 2101772 C1 RU2101772 C1 RU 2101772C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calculator
- inputs
- outputs
- input
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для изучения аппаратных и программных средств. The invention relates to computer technology and is intended to study hardware and software.
Известен тренажер мнемосхем, содержащий регистр адреса, дешифратор, информационные регистры, связанные с вычислителем, и светодиодную матрицу, состоящую из светодиодов, мнемосхемы, коммутирующих элементов, элементов И и элементов НЕ [1]
Такие технические средства удобны для практических занятий по изучению аппаратных средств цифровой техники из-за наглядности представления электронных схем, однако они не позволяют обучать программным средствам. Это снижает дидактические возможности тренажера при проведении практикума по микропроцессорной технике. Кроме того, используемый матричный индикатор имеет значительную аппаратурную избыточность из-за применения двухвходовых элементов И и элементов НЕ.Known simulator mimic diagrams containing an address register, a decoder, information registers associated with the calculator, and an LED matrix consisting of LEDs, mnemonic diagrams, switching elements, AND elements and NOT elements [1]
Such technical means are convenient for practical studies on the study of the hardware of digital technology because of the visual presentation of electronic circuits, but they do not allow teaching software. This reduces the didactic capabilities of the simulator when conducting a workshop on microprocessor technology. In addition, the matrix indicator used has significant hardware redundancy due to the use of two-input AND elements and NOT elements.
Наиболее близким к рассматриваемому является тренажер мнемосхем, содержащий вычислитель, делитель частоты, вентильный блок, первый и второй регистры, блок памяти программы, а также дешифратор строк и дешифратор столбцов, выходы которых соединены с соответствующими входами светодиодной матрицы [2]
Недостатком этого тренажера также является невозможность обучения программным средствам.Closest to the subject is a mimic simulator containing a calculator, a frequency divider, a valve block, first and second registers, a program memory block, as well as a row decoder and a column decoder, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the LED matrix [2]
The disadvantage of this simulator is the inability to learn software tools.
Предлагаемый тренажер позволяет решить указанную задачу. The proposed simulator allows you to solve this problem.
На фиг. 1 приведена структурная схема тренажера; на фиг. 2 схема светодиодной матрицы; на фиг. 3 мнемосхема; на фиг. 4 блок-схема программы. In FIG. 1 shows a block diagram of a simulator; in FIG. 2 LED matrix circuit; in FIG. 3 mimic diagram; in FIG. 4 block diagram of the program.
Тренажер содержит делитель 1 частоты, вычислитель 2, реализованный в виде программируемого микрокалькулятора числоимпульсного типа, первый регистр 3, блок 4 памяти программы, второй регистр 5, дешифратор б столбцов, вентильный блок 7, дешифратор 8 нуля, счетчик 9 адреса, дешифратор 10 строк и светодиодную матрицу 11. The simulator contains a
Блок 7 выполнен в виде двух последовательно включенных двухвходовых элементов И-НЕ, причем второй вход второго из этих элементов подключен к выходу делителя 1 частоты.
Дешифратор 8 нуля представляет собой четырехвходовой элемент И-НЕ. The zero
Светодиодная матрица 11 состоит (фиг. 2) из n элементов 12 НЕ и m x n светодиодов 13 и имеет n-разрядную шину 14 столбцов и m-разрядную шину 15 строк. Светодиоды 13 помимо индикации служат также для развязки строк и столбцов матрицы. Светодиоды 13 размещены на передней панели экрана в виде матрицы m x n со сменной мнемосхемой (фиг. 3). The
Тренажер работает следующим образом. The simulator works as follows.
На лицевую панель со светодиодной матрицей 11 накладывается мнемосхема из непрозрачного материала с отверстиями для светодиодов 13, изображающая в виде аппликации из цветного материала изучаемое устройство. Это устройство на мнемосхеме может быть представлено на любом необходимом иерархическом уровне, от элемента до сети, с отображением изучаемого объекта (процесса) в пространственном, временном или функциональном поле, задаваемом этой матрицей 11. Число строк m и столбцов n удобно для микрокалькулятора задавать в позиционном десятичном коде, при этом адрес светодиода 13 целесообразно представлять паройi, j} чисел в виде
В двухкоординатной матрицеm, n}10, 10} организуется 100 адресов от 00 до 99. Номер адреса вводится с клавиатуры вычислителя 2 (калькулятора) или формируется программно и регистрируется на цифровом табло.A mimic diagram of an opaque material with holes for
In the two-coordinate matrix m, n} 10, 10} 100 addresses from 00 to 99 are organized. The address number is entered from the keyboard of the calculator 2 (calculator) or is generated programmatically and registered on a digital display.
Число на индикаторе представляется мантиссой из 8 позиций и порядком из 8 позиций. Мантиссу числа формируют из четырех адресов Aij, а знак порядка младшей позиции используется для указания номера K1, 4} знакоместа адреса мантиссы, из которого предполагается выводить адрес Aij на поле светодиодной матрицы 11. Например, по значениям знака порядка01} выводится первая пара, 02} вторая, 03} третья,04} четвертая,00} -ни одна из пар мантиссы и выводится.The number on the indicator is represented by a mantissa of 8 positions and an order of 8 positions. The mantissa of the number is formed from four addresses A ij , and the sign of the order of the lowest position is used to indicate the number K1, 4} of the familiarity of the address of the mantissa, from which it is supposed to output the address A ij to the field of the
Числа из калькулятора (вычислителя 2) выводятся последовательно во времени по одной позиции в двоично-десятичном коде, начиная со знака порядка и кончая младшей позицией мантиссы. Калькулятор позволяет выбирать адреса из регистров, стеков и программной памяти. Например, микрокалькулятор "Электроника-МК 64" содержит 10 регистров, 6 стеков и 66 шагов программной памяти и позволяет в режиме прямой адресации оперировать 64 адресами. При модификации значений содержимых регистров и стеков по алгоритмической программе число выводимых координат ограничено лишь размерностью матрицы 11. The numbers from the calculator (calculator 2) are displayed sequentially in time at one position in the binary decimal code, starting with the order sign and ending with the lowest position of the mantissa. The calculator allows you to select addresses from registers, stacks and program memory. For example, the Electronics-MK 64 microcalculator contains 10 registers, 6 stacks and 66 steps of program memory and allows operating in 64 addresses in the direct addressing mode. When modifying the values of the contents of registers and stacks according to the algorithmic program, the number of displayed coordinates is limited only by the dimension of the
Для индикации необходимого адреса на светодиодной матрице 11 оператор формирует на табло (в текущем регистре X) вычислителя 2 до четырех адресов в мантиссе с указанием в показателе порядка знакоместа этого адреса. В калькулятор предварительно заводится программа вывода и код режима работы в соответствии с инструкцией (например число 11010003 в регистр N 9). Клавишей с/п осуществляется пуск программы вычисления микрокалькулятора (вычислителя 2). Циклический вывод координат адресов на информационный выход вычислителя 2 организуется подпрограммой цикла микрокалькулятора и тактовыми импульсами, поступающими на вход "Пуск". Каждому импульсу по входу соответствует один такт работы вычислителя 2, а один цикл включает 15 тактов. Пачка из 14 импульсов формируется из частоты синхронизации, поступающей с генератора вычислителя 2 через элементы блока 7. На выходе управления вычислителя 2 после выполнения очередного акта формируется импульс синхронизации, который суммируется счетчиком 9 с коэффициентом пересчета 15 (от 0 до 14). Счетчик 9 управления импульсами, поступающими с выхода дешифратора 8 нуля при формировании на его входе служебного кода1111} фиксируется на информационный шине вычислителя 2 после выполнения вывода информации в цикле. Нулевым потенциалом в момент появления служебного кода счетчик 9 обнуляется и считает при появлении единичного потенциала. Счетчик 9 останавливается, т.к. блокируются импульсы пуска вычислителя 2, поступающие с блока 7 в момент генерации служебного кода, управляющего переключением блока 7 по третьему входу. To indicate the required address on the
Каждый цикл начинается в момент появления импульса на выходе делителя 1 частоты, формирующего его путем деления частоты синхронизации вычислителя 2. Для тренажера период поступления тактовых импульсов выбирается 1-10 с и определяется субъективными характеристиками восприятия наглядной смены информации обучаемого. Each cycle begins at the moment a pulse appears at the output of the
Тактовый импульс через блок 7 запускает вычислитель 2, на информационном выходе которого при этом служебный код сменяется на информационный. На выходе дешифратора 8 нуля появляется разрешающий потенциал и счетчик 9 начинает считать импульсы, формируемые на выходе вычислителя 2 из импульсов синхронизации, проходящих через блок 7 на вход "Пуск". Счетчик 9 изменяет адреса блока 4 памяти, который формирует импульсы записи в соответствующие моменты вывода информации. Первый импульс разрешает запись числа младшей позиции знака порядка в первый регистр 3 (регистр адреса). При этом на адресных шинах блока 4 памяти формируется начальный код одной из подпрограмм алгоритма записи информации во второй регистр 5 (информационный регистр). В соответствии с выбранным ранее примером на выходах блока 4 памяти формируются импульсы: для знака порядка01} в момент появления позиций первой пары мантиссы, 02} второй пары,03} третьей пары,04} четвертой пары,00} импульсы отсутствуют. В регистре 5 последовательно во времени формируются адреса Aij, заданные на мантиссе числа в индикаторе калькулятора (вычислителя 2). Двухпозиционный двоично-десятичный код преобразуется дешифраторами 6 и 10 в двухпозиционный единично-десятичный код и дешифрируются светодиодной матрицей 11 в позиционный код. На лицевой панели тренажера последовательно во времени индицируются светодиоды 13 с адресом, программно управляемым оператором посредством вычислителя 2.A clock pulse through
Светодиоды 13 матрицы 11 преобразуют двухкоординатный кодX, Y} поступающий на шины строк 15 и столбцов 14, за счет использования логической функции включения
.The
.
При этом индицируется светодиод 13 с адресом Aij при появлении на нем комбинации αij = {0, 1}. Другие светодиоды 13 выключены, т.к. на их входах присутствуют только оставшиеся три комбинации, запирающие диоды матрицы 11. Необходимая функция реализуется включением в светодиодную матрицу элементов НЕ 12 по шине 14 столбцов и соответствующим соединениям в (ij)-й ячейке светодиода 13 (фиг. 2).In this case,
В вышеописанном режиме обучения на мнемосхеме имитируется функционирование изучаемого устройства на примере структурной, функциональной или пропорциональной схемы в базисе комбинаторной или матричной логики, с представлением таблицы истинности или состояний, математической модели и временной диаграммы. In the above training mode, the mnemonic imitates the functioning of the device under study using the example of a structural, functional or proportional circuit in the basis of combinatorial or matrix logic, with the presentation of a truth or state table, a mathematical model and a time diagram.
В режиме контроля преподавателем заносятся в стеки калькулятора (вычислителя 2) контрольные адреса, а экзаменуемый вводит предполагаемые адреса в регистры. По программе адреса сравниваются. При наличии ошибочных адресов экзаменуемому начисляются штрафные баллы, а при правильном ответе индицируется работа устройства на мнемосхеме, после чего на табло калькулятора (вычислителя 2) выводится итоговая оценка. In the control mode, the teacher enters the control addresses into the stacks of the calculator (calculator 2), and the examiner enters the alleged addresses into the registers. According to the program, the addresses are compared. If there are erroneous addresses, the examiner is awarded penalty points, and if the answer is correct, the device’s operation is displayed on the mnemonic diagram, after which the final score is displayed on the calculator’s scoreboard (calculator 2).
Изучение аппаратных средств сопровождается повышением навыков программирования, от программ с прямой адресацией, использующих регистровую и стековую память, до алгоритмических программ с подпрограммными и условными переходами для реализации модифицированной адресации. Обучаемый одновременно получает значения по аппаратурным и программным средствам, комплексно изучает архитектуру программно-управляемых устройств, что необходимо для глубокого понимания сущности микропроцессорной техники. The study of hardware is accompanied by an increase in programming skills, from programs with direct addressing that use register and stack memory to algorithmic programs with subprogram and conditional jumps for implementing modified addressing. The trainee simultaneously obtains values for hardware and software, comprehensively studies the architecture of software-controlled devices, which is necessary for a deep understanding of the essence of microprocessor technology.
Для изменения информации в тренажере останавливаются вычисления калькулятора (вычислителя 2) по программе нажатием клавиши с/п в соответствии с командой "Стоп" по штатному расписанию вычислителя 2. При этом вычислитель 2 переключается в диалоговый режим, блокируются импульсы с выхода вентильного блока 7 и соответственно на вход счетчика 9 импульсы не поступают. Счетчик 9 адреса останавливается, а на входе блока 4 памяти фиксируется текущий адрес. На входы записи регистров 3 и 5 поступает запрещающий потенциал, а на информационных выходах вычислителя 2 появляется служебный код. На выходе дешифратора 8 нуля формируется запрещающий потенциал, подтверждающий остановку счетчика 9 и блокирующий прохождение импульсов через вентильный блок 7. To change the information in the simulator, the calculator (calculator 2) calculates according to the program by pressing the c / p key in accordance with the Stop command according to the staff schedule of
После изменения информации в тренажере оператор переводит калькулятор (вычислитель 2) из диалогового режима в режим вычисления по программе нажатием клавиши с/п. На выходе вычислителя служебный код сменяется информационным, снимается запрещающий потенциал на выходе дешифратора 8 нуля. Импульсы с вентильного блока 7 через вычислитель 2 поступают на вход счетчика 9, который после обнуления продолжает суммирование, и цикл работы тренажера продолжается по вышеописанной схеме. After changing the information in the simulator, the operator transfers the calculator (calculator 2) from the dialogue mode to the calculation mode according to the program by pressing the c / p key. At the output of the calculator, the service code is replaced by information, the inhibitory potential at the output of the
Программное обеспечение тренажера состоит из трех типов программ: вывода информации из регистров, из стеков и алгоритмических. Алгоритмические программы позволяют модифицировать содержимое в регистрах и стеках в соответствии с алгоритмом функционирования изучаемого объекта (процесса). Наиболее простыми являются программы вывода из регистров, когда циклично, от регистра к регистру, выбираются адреса из регистровой памяти. The simulator software consists of three types of programs: information output from registers, from stacks, and algorithmic. Algorithmic programs allow you to modify the contents in registers and stacks in accordance with the algorithm of functioning of the studied object (process). The simplest programs are the output from the registers, when cyclically, from register to register, addresses are selected from the register memory.
В качестве примера рассмотрим блок-схему программы вывода координат адреса из стека (фиг. 4), которая является фрагментом в программном обеспечении тренажера. Программа выполнена циклической и состоит из 6 блоков. После начала функционирования в первом блоке программ в оперативные регистры X и Y заносится информация из l-го кольцевого стека Сl со знаком порядка04} Во втором блоке программы осуществляется вывод двухпозиционного адреса с k-й позиции мантиссы регистра X на информационный выход вычислителя 2. В первом подцикле выводится на выход четвертая пара в соответствии с четвертым порядком мантиссы. После вывода уменьшается на порядок содержимое в оперативных регистрах, что необходимо для вывода (k-1)-й пары. Из содержимого регистра Y вычитается единица в четвертом блоке, а в пятом блоке проверяется порядок мантиссы. Если порядок больше нуля, то X > 0, и осуществляется переход к второму блоку выводу информации, в противном случае, для X <0 выполняется шестой блок. Значение регистра У повышают на 4 порядка и через регистр X засылают (l-1)-й стек Сl-1), что необходимо для восстановления содержимого, выбранного из l-го стека. После этого происходит переход на первый блок и цикл повторяется. В каждом подцикле выводится лишь k-я пара мантиссы, а за цикл 4 пары, начиная с четвертой, причем содержимое в стеках движется по кольцу, структурно не изменяясь.As an example, consider a block diagram of a program for deriving address coordinates from a stack (Fig. 4), which is a fragment in the simulator software. The program is made cyclical and consists of 6 blocks. After the start of operation in the first block of programs, information from the l-th ring stack C l with the order sign 04 is entered into the operational registers X and Y} In the second block of the program, a two-position address is output from the kth position of the mantissa of register X to the information output of
На примере имитации логического двухвходового элемента И-НЕ в пошаговом временном режиме рассмотрим обучение по мнемосхеме в комбинаторной и матричной форме, по таблице истинности и временным диаграммам (фиг. 3). Обучаемый накладывает мнемосхему на лицевую панель матрицы 11, при этом в отверстия мнемосхемы выступают светодиоды 13. Обучаемому необходимо ввести программу и данные в стеки по прилагаемой таблице. On the example of simulating a logical two-input AND-NOT element in a step-by-step time mode, we consider training in a mnemonic diagram in combinatorial and matrix form, in the truth table and time diagrams (Fig. 3). The student superimposes the mimic diagram on the front panel of the
В этой таблице приведено два варианта:
имитация на α комбинаторной логике, b таблице истинности и g временной диаграмме,
имитация на a комбинаторной логике и d матричной логике.There are two options in this table:
simulation on α combinatorial logic, b truth table and g time diagram,
imitation on a combinatorial logic and d matrix logic.
Расположенная на четвертой позиции запятая определяет исходный четвертый порядок мантиссы. Построчно координаты отражают комбинацию соответствующего термаa, b} Информацию в стеки калькулятора вводят построчно слева направо и сверху вниз. После загрузки седьмого стека (пример приводится для микрокалькуляторов серии "Электроника" МК-64, МК-46, БЗ-21) на цифровом табло вычислителя 2, что соответствует также регистру X, индицируется первое число из первой строки этой таблицы. The comma located in the fourth position determines the initial fourth order of the mantissa. The line-by-line coordinates reflect the combination of the corresponding terma, b} Information is entered into the calculator stacks line-by-line from left to right and from top to bottom. After loading the seventh stack (an example is given for MK-64, MK-46, BZ-21 microcalculators of the Electronics series) on the digital display of
Обучаемый запускает программу в вычислителе 2 нажатием клавиши с/п. На мнемосхеме последовательно во времени индицируются светодиоды 13 матрицы 11 с адресами, указанными в таблице по строкам с четвертой до первой пары. При этом для первого варианта последовательно включаются приа, b}0,0} выход C элемента (З2-й адрес), минтерм с таблицы истинности (36), единичный логический уровень на выходе С (56) и вновь выход С элемента (32). Затем поочередно индицируют светодиоды на входе "a" элемента 11, минтерма "a" таблицы (17) единицы на входе "a" (66 и т.д.). После вывода информации из смеси стеков цикл повторяется. The student starts the program in the
Демонстрация работы логического элемента в различных функциональных представленных активизирует ассоциативную память обучаемого и развивает образное мышление. По итогам практических занятий при имитации цифровых средств на тренажере обучаемому прививают комплексные знания по аппаратному и программному обеспечению программно-управляемых устройств. Demonstration of the work of a logical element in various functional representations activates the associative memory of the learner and develops figurative thinking. Based on the results of practical exercises when simulating digital tools on the simulator, the student is taught comprehensive knowledge on hardware and software of software-controlled devices.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4888377 RU2101772C1 (en) | 1990-12-04 | 1990-12-04 | Mnemonic training bed |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4888377 RU2101772C1 (en) | 1990-12-04 | 1990-12-04 | Mnemonic training bed |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2101772C1 true RU2101772C1 (en) | 1998-01-10 |
Family
ID=21548555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4888377 RU2101772C1 (en) | 1990-12-04 | 1990-12-04 | Mnemonic training bed |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2101772C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582084C1 (en) * | 2015-02-19 | 2016-04-20 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов-Новосибирский завод имени Коминтерна" (АО "НПО НИИИП-НЗиК") | Method for radar scanning of space and radar station therefor |
RU2646847C2 (en) * | 2012-09-24 | 2018-03-12 | Александр Владимирович Демьянов | Method for space surveillance by radar stations with phased antenna arrays |
-
1990
- 1990-12-04 RU SU4888377 patent/RU2101772C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2646847C2 (en) * | 2012-09-24 | 2018-03-12 | Александр Владимирович Демьянов | Method for space surveillance by radar stations with phased antenna arrays |
RU2582084C1 (en) * | 2015-02-19 | 2016-04-20 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов-Новосибирский завод имени Коминтерна" (АО "НПО НИИИП-НЗиК") | Method for radar scanning of space and radar station therefor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4028695A (en) | Data terminals having interactive keyboards and displays and data processing apparatus incorporating such terminals | |
US3784979A (en) | Response system with improved computational methods and apparatus | |
US3854226A (en) | Electronically operated machine for teaching mathematics | |
Tall | The transition from arithmetic to algebra: Number patterns, or proceptual programming | |
US3309793A (en) | Digital computer trainer | |
RU2101772C1 (en) | Mnemonic training bed | |
Ackovska et al. | Hands-on improvements for efficient teaching computer science students about hardware | |
JPS62502497A (en) | Analog simulator of control circuits operated from the control room or passenger compartment | |
US3783257A (en) | Response system with improved computational methods and apparatus | |
US3631612A (en) | An apparatus for teaching purposes | |
CN114242190A (en) | Clinical teaching method and system based on lung clinical image | |
Bonniwell et al. | Using the Basys-3 trainer to support VHDL in digital logic fundamentals course | |
Kortenkamp et al. | Flexible Use and Understanding of Place Value via Traditional and Digital Tools. | |
SU857937A1 (en) | Device for checking work of automatic control system operators | |
SU743009A1 (en) | Pupil examining device | |
RU2073912C1 (en) | Device which models traffic for traffic rule training | |
US20080171309A1 (en) | Mathematical learning tables | |
SU940201A1 (en) | Pupil examining device | |
Suppes et al. | The computer teaches arithmetic | |
RU2084962C1 (en) | Device for testing and self-testing knowledge of students | |
RU2102792C1 (en) | Training equipment for programmed logical matrices | |
RU2260853C1 (en) | Device for control and self-control of abilities of trainees | |
Nickels et al. | Bridging the gap between discrete and programmable logic in introductory digital logic laboratories | |
SU430432A1 (en) | ||
Basu et al. | Impact of instruction on binary multipliers using simulink to improve cognitive ability |