SU1005156A1 - Устройство дл обучени основам вычислительнй техники - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к учебнолабораторному оборудованию, предназначенному дл  использовани  в высших и средних специальных учебных заведени х и слуткит лл  изучени  студентами , устройств электронной вычислительной машины, например регистра., счетчика, дешифратора.

Известно устройство, содержащее матрицу запоминающих элементов, коммутаторы , распределители, блоки управлени  и регистрации ti Однако это устройство имеет ограниченные дидактические возможности при изучении различных узлов ЭВМ во взаимосв зи и.в динамике их работы.

Наиболее близким к изобретению  вл етс устройство, предназначенное дл  изучени  работы счетчика и дешифратора и содержащее генератор одиночных 1.мпульсов, генератор непрерывного сигнала, выход которого подключен ко входу счетчика, первый выход которого соединен с индикатором, а второй - соединен со входом дешифратора t2l.Недостатками указанного прибора,  вл ютс  его небольшие возможности при изучении работы устройств электронной вычислительной машины, напри .мер невозможность изучить работу регистра , сравнить быстрод ействие счетчика при различных видах переноса , изучить их временные характеристики , а также низка  частота синхронизации и т.д. ...

Целью изобретени   вл етс  расширение дидактических возможностей устройства эа счет изменени  режи10 мов, контрол  параметров и различных видов переноса.

Дл  достижени  указанной цели в устройство, с рдержащее последовательно включенные пульт оператора, счет15 чик и дешифратор, ыхо  которого соединен с первым входом пульта оператора , второй вход которого подключен к выходу счетчика, и блок генераторов, введены последовательно вклю хенные

20 распределитель импульсов, коммутатор и сдвигаквдий регистр, второй и третий входы которого соединены соответственно со вторым и третьим выходами пульта оператора, а выход - со вторым

25 входом счетчика, третий вход которого подключен ко второму выходу коммутатора , третий и четвертый выходы которых соединены соответственно со вхоцом блока генераторов, и первым входом

30 распределител  импульсов, второй вхол

- которого подключен к четвертому выходу пульта оператора, выход блока генераторов соединен со вторым входом коммутатораj третий и четвертый входы и -п тый выход которого подключены соответственно к выходам счетчика и дешифратору и третьему входу пульта оператора, причем распределитель импульсов содержит последовательно вклченный первый формировательимпульсо второй формирователь импульсов, первый элемент задержки и второй элемент задержки, выход которого соединен со вторым входом второго формировател  импульсов, второй выход которого подключен к первому входу первого формировател  импульсов, второй вход которого  вл етс  первым входом распределител , вторые -входы первого и второго элементов задержки  вл ютс  вторым входом распределител , выход второго формировател  импульсов  вл етс  выходом распределител .

На фиг. 1 представлена функциональна  схема прибора; на фиг. 2 временные диаграммы формировател ; на фиг. 3 - принципиальна  схема i-ro разр да счетчика.

Устройство дл  обучени  вычислительной технике содержит генератор 1 (генератор одиночных импульсов), генераторы 2-5, формирователи б и 7 импульсов, элементы 8 и 9 задержки, переключатели 10 и 11 длительности задержки, задающий регистр 12 информадии ,сдвигающий регистр 13, счеттчик 14, дешифратор 15, индикаторы 16-18, переключатель 19 вида переноса , коммутатор 20 (управл ющих сигналов ), кнопка 21 Пуск ТОЙ, кнопки 22 и 23 Запись - Сброс, счет- . чик 14 содержит триггеры 24, 25, элементы 2И-НЕ 26, 2-2Р1-ИЛИ-НЕ 27, 4-2И-НЕ 28, блок генераторов 29, распределитель 30 импульсов, пульт операторов 31.

Устройство работает следующим образом,

В устройстве предусмотрены два режима работы: одиночный и непрерывный .

При работе в одиночном режиме все исследуемые узлы синхронизируютс  через коммутатор 20 одиночными импульсами , вцрабатываемыми генератором .1, запускаемым от одного из генераторов 2-5 через коммутатор 20 при нажатии кнопки 21 Пуск ГОИ.

При работе в непрерывном режиме импульсы синхронизации вырабатываютс , нд.пример, четырьм  генераторами 2-5 и поступают через коммутатор 20 на входы Сдвиг регистра 13 и Счет счетчика,14. Импульсы, вырабатываемые форьшровател ми 6 и 7, используютс  при изучении узлов устройства Формирователь б запускаетс  одним из

генераторов 2-5 с выхода Вход распределител  коммутатора 20 (фиг, 2а На выходе формировател  6 образуютс  три отрицательных импульса (фиг. 2б, в, г). Формирователь 7 осуществл ет задержку импульса, показанного на фиг, .2г относительно импульса, показанного на фиг. 2в, с помощью двух последовательно включенных элементов 8, 9 и переключателей 10, 11 (фиг, 2д), выдает сдвоенные импульсы ,(фиг, 2а) с переменной длительностью паузы t между импульсом (фиг, 2в) и задержанным импульсом (фиг, 2г), выдает импульс регулируемой длительности . Длительность импульса Т регулируетс  с помощью .элементов задержки 8, 9 (фиг, 2к),

Изучение работы регистра 13 проводитс  в двух режимах: одиночном и непрерывном, В одиночном режиме изучаетс  принцип работы регистра при параллельном занесении информации и последовательном ее сдвиге. Информаци  заноситс  в п-разр дный сдвигающий регистр 13 с задающего регистра 12 при нажатии кнопки 22 Запись или импульсом с генератора 1 через коммутатор 20, При этом состо ние каждого разр да регистра 13 индицируетс  индикатором 16, например светодиодами, Дл  исследовани  операции сдвига необходимо импульс с генератора 1 через коммутатор 20 подать на вход Сдвиг регистра 13, занести 1 с регистра 12 в первый разр д регистра13, и нажима  кнопку 21 Пуск ГОИ, наблюдать последовательный сдвиг информации в регистре 13 на индикаторе 16, например на светодиодах. Если выход регистра 13 (вых. RG) через коммутатор 20 соединить со входом Вход информации сдвигающего регистра 13 (первый разр д), то он превращаетс  в кольцевой и дает возможность наблюдать последовательный сдвиг информации по кольцу, .

в непрерывном режиме исследуютс  времена установки кодов в регистре 13 и переключение его триггеров при сдвиге, В первом случае используютс  импульсы формировател  7. Импульс распределител  30 (фит, 2б) подаетс  через коммутатор 20 на вход Запись

Claims (2)

1. сдвигающего регистра 13, а другой импульс (фиг.. 2в) - на вход Сброс, На выходе регистра 13 (вых, RG) наблюдаетс  задержка установки кода в регистре 13 относительно переднего фронта записи с помощью индикатора 16, например осциллографа. При наблюдении задержки сдвига регистр 13 необходимо закольцевать (см. одиночный режим) и на вход Сдвиг регистра 13 через коммутатор 20 подать импульсы одного из генераторов 2-5. На выходе регистра 13 (вых. RG) наблюдаем с помощью индикатора 16, например осциллографа, задержку переключени  триггеров. Записанна  в сдвигающий {эегистр 13 информаци  сбрасываетс  нажатием кнопки 22 Сброс или подачей импульса через коммутатор 20 с генератора 1 на .вход Сброс сдвигающего регист ра 13. Информационный вход п-разр дного счетчика 14 соединен с. выходом сдвигающего регистра 13, информаци  с которого по установочным входам зано ситс  в счетчик 14 с помощью -кнопки 23 Запись или импульсами, подаваемыми с генератора 1 через коммутатор 20. на вход Запись счетчика 14. Запускаетс  счетчик 14 импульсами одного из генераторов 2-5, подаваемыми через коммутатор 20 на вход Счет. Счетчик 14 может работать с трем  видами переноса: после довательным, сквозным и групповым. Вид переноса выбираетс  переключателем 19 вида переноса. Установка счетчика 14 в О производитс  кноп кой 23 Сброс или импульсом, подаваемым на вход Сброс с генератора 1 через коммутатор 20. Состо ние отдельных разр дов счетчика 14 можно наблюдать на его выходе (вых.СТ) с помощью индикатора 17. Исследование -работы счетчика 14 производитс  в двух режимах; одиноч ном и непрерывном. В одиночном режиме исследуетс  сам принцип двоичного счета. С генератора 1 подаетс  импульс на вход Счет через коммутатор 20, На индикаторе 17, например светодиодах, наблюдаетс  изменение разр дов счетчика 14.. При подаче на вход Счет непрерывной последовательности импульсов разных частот с генераторов 2-5 через коммутатор 20 на индикаторе 17, например осциллографе, можно наблюдать состо ние разр дов счетчика 14 в непрерывном режиме. Дл  сравнени  времен установки кодов при различных видах переноса необходимо произвести следующее: установить в регистре 13, например , при п 8 код 1111 1111 с зада ющего регистра 12 импульсом с генер тора ,.1 через коммутатор 20; подать на вход распределител  30 импульсы одного из генераторов 2-г5 через коммутатор 20; импульс формировател  7 (фиг. 2б подать на вход Запись счетчика 14 через коммутатор 20; импульс формировател  7 (фиг. 2в подать на вход Счет счетчика 14 ч рез коммутатор 20; установить переключателем 19 нео ходимый режим; на выходе счетчика 14 (вых. СТ) наблюдать -с помощью индикаторг 17, например осциллографа, задержку распространени  Переноса в счетчике 14 относительно отрицательного фронта счетного импульса (фиг. 2в). Каждый i разр д п-разр дного счетчика 14 содержит триггеры 24, 25 с установочными входами R, S,входами счета С и переноса I, К, элементы 2И-НЕ 26, 2-2И-ИЛИ-НЕ 27; 4-2И-НЕ 28 (фиг. 3). Это дает возможность, во-первых, заносить по установочным входам R и S информацию, котора  подаетс  на первый вход элемента 4-2И-НЕ 28, с первого выхода которого инвертируема  информаци  подаетс  на первый вход элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ 27. Таким образом, разр д информации п)эедставлен в парафазном коде, теперь при наличии импульса Запись, если i разр д равен 1, то на втором выходе элемента 4-2И-НЕ 28 возникает импульс , устанавливающий триггер 25 в состо ние 1, а если разр д равен О, то импульс фop шpyeтc  на выходе элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ 27 и сбрасывает триггер 25 в состо ние О. Во-вторых, это дает возможность организовать на одном счетчике 14 два вида переноса: последовательный и сквозной в. зависимости от управл ющего сигнала на шине Вид переноса. При последовательном переносе каждьлй последующий разр д запускаетс  от пр мого выхода триггера 2 5 предыдущего разр да по входам.и К. На вход С триггера 24 подаетс  положительный импульс. Дл  построени  схемы счетчика со сквозным переносом использован дополнительный элемент 2И-НЕ 26 дл  формировани  сигналов переноса в следующий разр д. Они возникают при совпадении единичного состо ни  триггера 25 в данном разр де с сигналом переноса в следующий разр д. В-третьих, это дает возможность использовать выход элемента 2-20-ИЛИНЕ 27 также дл  сброса триггеров 24 и 25 счетчика 14 в состо ние О. Деигафратор 15 (фиг. 1) декодирует состо ние разр дов счетчика 14. Изучение работы дешифратора 15 проводитс  совместно с изучением работы счетчика 14 в двух режимах: одиночном и непрерывном.. В первом режиме устанавливаетс  соответствие между двоичным кодом счетчика 14 и дес тичным состо нием дешифратора 15 по индикатору 18, например по .светодиодам. Во втором режиме состо ние выходов дешифратора 15 (вых.ДС) наблюдаетс  на индикаторе 18, например на осциллографе. Предлагаемое устройство обеспечи вает широкую область применени .при изучении работы исследуемых устройс в двух режимах (одиночном и непреры ном) ,- например универсального сдвиг ющего регистра, информаци  в который может записыватьс  параллельно и по следовательно с задающего регистра информации, т.е. можно провер ть занесение информации, последовательный сдвиг ее по разр дам регистра, прохождение информации по кольцу на кольцевом регистре с помощью индикадора , например светодиодов, в непрерывном прибор дает возможност наблюдать задержки установки кодов в регистр и переключение триггеров регистра при сдвиге (задержки на индикаторе, например осциллографе . Кроме того, расшир етс  область применени  п-разр дного счетчика, ко торый дает возможность исследовать сам принцип двоичного счета с контро лем состо ни  счетчика индикатором, например, светодиодами, наблюдать задержку распространени  переноса или максимальную величину времени устано . ки счетчика на индикаторе, например на осциллографе, при различных видах переноса. Счетчик обеспечивает три вида переноса: последовательный, сквозной и групповой. При последовательном каждый последующий разр д счетчика запускаетс  от информационного пр мого выхода предыдущего разр да (по входам I.и К), а счетный импульс поступает на счетный вход первого разр да счетчика. Максимальна  величина времени установки счетчика при последовательном счете определ етс  временем перехода счетчика (например , при п 8-разр дном счетчике) из кода 1111 1111 в код 0000 0000 t VOT m«x SC, где . f - задержка переключени  триггера после окончани  импуль са.. . . Дл  построени  счетчика со сквозным переносом используютс  дополнительные элементы дл  формировани  сигналов переноса в каждый разр д. Сигналы переноса в каждый последующий разр д формируютс  при совпадении -единичного состо ни  триггера в данном разр де с сигналом переноса в следующий разр д. Максимальное вре м  установки счетчика со сквозным переносом определ етс  временем перехода счетчика (при ) из кода 1111 1111 в код 0000 0000. В отличие от последовательного переноса при сквозном - врем  установки счетчика определ етс  не задержкой переключени  триггеров t, а величиной задержки в элементах, например 2И-НЕ ТГ и Чет глох 7Т,1+С, которое всегда меньше t . Счетчик с групповым переносом состоит, например, из двух групп (тетрад), кажда  из которых представл ет собой счетчик с непосредственными св з ми. Сигнал переноса из младшей тетрада в старшую Формируетс  на дополнительном элементе (не показан), объедин ющем пр мые выходы четырех триггеров в тетрады. Данный тип счетчика  вл етс  наиболее быстродействующим, так как срабатывание всех разр дов происходит одновременно усг тах.А где Тд - задержка Формировани  переноса на дополнительном элементе . Расшир етс  также область применени  дешифратора, работа которого провер етс  одновременно со счетчиком . Выходы дешифратора контролируютс  индикатором, например светодиодами - в одиночном режиме или, например , осциллографом --в непрерывном режиме. Введение в устройство распределител  импульсов,формирующего задержанные , сдвоенные и регулируемые по длительности импульсы, дает возможность изучать временные характеристики регистра и счетчика: установку кодов в регистр и задержку переключени  триггеров регистра при сдвиге, задержку распространени  переноса в счетчике , а уменьшением временного интервала между импульсами сдвоенного импульса можно добитьс  сбоев в работе устройств. Этот временной интервал будет определ ть динамический порог срабатывани  триггеров регистра и счетчика и т.д. Использование в устройстве различных генераторов, работающих на высоких частотах (например, 500 кГц, 1 МГц, 2 МГц, 4 МГц), дает возможность изучать работу исследуемых устройств лри высокой частоте синхронизации, что повышает быстродействие срабатывани  устройств. Коммутатор св зывает все устройст .ва прибора, управл ет ими и обеспечивает их синхронную работу. Таким образом, изобретение обеспечивает широкие дидактические возможности устройства при изучении основ вычислительной техники. Формула изобретени  1, Устройство дл  обучени  осноам вычислительной техники, содержаее последовательно включенные пульт ператора, счетчик и дешифратор, выод которого соединен с первым входом пульта оператора, второй вход которого подключен к выходу счетчика, и блок генераторов, отличающ а е с   тем, что, с целью расширени  дидактических возможностей устр .ойства, в него введены пьследовательно включенные распределитель ййпульсов , коммутатор и сдвигающий регистр , второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым и тре,тьим выходами пульта оператора,,а выход - с вторым входом счетчика, третий вход которого подключен к второму выходу коммутатора,. третий и четвертый выходы которых соединены соответственно с входом блока генераторов и первым входом распределител  импульсов, второй вход которого подключен к четвертому выходу пульта оператора, выход блока генераторов соединен с вторым входом коммутатора, третий и четвертый входы и п тый выход которого подключены соответственно к выходам счетчика и дешифратора и третьему входу пульта оператора,

   .2. Устройство по п. 1, о т л ичающеес  тем, что в нем распределитель импульсов содержит последовательно включенные первый формирователь импульсов, второй .формирователь импульсов, первый элемент задержки и BTopoiR элемент задержки, выход которого соединен вторым входом второго формировател  импульсов, второй выход которого подключен к первому входу первого формировател  импульсов , второй рход которого  вл етс 

   0 первым входом распределител , вторые входы первого и второго элементов задержки  вл ютс  втррым входом распределител , ВЫХОДвторого формировател  импульсов  вл етс  выходом расS пределител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   0 Авторское свидетельство СССР

   по за вке 2920675/18-24,

   кл. G 09 В 9/00, 1980.
2. 2. Учебный прибор дл  изучени 

   работы счетчика и дешифратора. УМ2К 5 Т.О, М., СКВ Минвуза СССР, 1972,

   с. 3-35 (прототип).

   з1 u

   f2

   Bx.

   8.

   ГОИ lacnp.

   J

   t1

   Pui.l

   „ gte, лл п п п п п п п r1

   Выход 1 г--.-

   S

   Bii/xo

   о UHnyflbC

   Вы}(од импульс

   Шоенные. g импульсы

   За8еЬжанны& Я (Mnij/itctf

   Инпульсч peii//iuf yeMou

   f/c iy/iuytj паи

   длительности

   л/1/1   J.

   щ. hod ь разр да

   ТТ

   -S

   Г

   С 1-2разр

   ffj

   21

   1005156

   П

   :1С

   1

   1

   tj

   TU

   на i-i-ipasp.

   25

   . -|к