Учебная модель ЭВМ

Описываемая учебная модель ЭВМ предназначена для ознакомления учащихся школ и ПТУ со структурой ЭВМ, двоичной и 16-ричной системами счисления, основными логическими и арифметическими операциями. Выполненная на интегральных микросхемах средней степени интеграции, она обеспечивает наглядность и доступность в изучении материала. Функциональная схема устройства изображена на рис. 1. Учебная модель содержит в упрощенном виде основные блоки ЭВМ: устройство ввода-вывода информации, устройство управления (УУ), арифметическо-логическое устройство (АЛУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), генератор тактовых импульсов (ГТИ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), ОЗУ состоит из трех четырехразрядных регистров:

RGA — регистра операнда А; RGB — регистра операнда В; RGK — регистра команд.

Кроме того, устройство содержит еще регистр-аккумулятор (RGAk), накапливающий результат выполнения операций арифметическо-логическим устройством Для сокращения числа органов управления информация в ЭВМ вводится в последовательном коде.

Принципиальная схема модели ЭВМ изображена на рис. 2. При нажатии на кнопку SB5 («Ввод») разрешается работа генератора тактовых импульсов, собранного по схеме симметричного мультивибратора на элементах DD5.1, DD5.2. Тактовые импульсы поступают иа счетный вход четырехразрядного двоичного счетчика DD4, на выходе которого формируется двоичный код числа введенных импульсов. Заносимую в устройство информацию индицирует в двоичном коде светодиодный индикатор HL2 — HL5, а также цифровой дисплей

Рис. 1. Функциональная схема учебной модели ЭВМ

Рис. 2. Принципиальная схема учебной модели ЭВМ

HG1 в 16-ричном коде. Преобразователь двоичного кода в 16-ричный реализован на ПЗУ DD6. По четырехразрядной шине информация с выхода счетчика DD4 поступает на информационные входы всех регистров ОЗУ.

С помощью кнопок SB1 — SB3 осуществляют запись информации с выхода счетчика DD4 в любой из регистров ОЗУ. Таким образом, за три последовательных цикла нажатий на кнопки SB5 и SB2, SB5 и SB3, SB5 и SB1 можно записать соответственно коды двух операндов в регистр RGA (DD2) и регистр RGB (DD3), а также код команды в регистр RGK (DD1). Четырехразрядный код команды преобразуется в пятиразрядный код, управляющий АЛУ. Преобразователь выполнен на ПЗУ DD7. В зависимости от кода команды на входах Sl-- S4 и управляющих сигналов М и Сп логические или логико-арифме-

тические операции, наличие или отсутствие переноса) АЛУ (DD8) выполняет различные операции, представленные в табл. 30.

Двоичный код с выходов микросхемы DD8 подается на информационные входы Dl — D4 счетчика DD4, используемого также в качестве регистра-аккумулятора. Запись информации в RGAk осуществляется нажатием на кнопку SB4, в результате чего на вход предустановки S счетчика DD4 подается низкий уровень. После нажатия на кнопку SB4 результат выполнения операции высвечивают индикаторы HL1 — HL5 и цифровой дисплей HG1. Информацию с выхода переноса АЛУ (вывод 16) при выполнении арифметических операций индицируют светодиод HL1 и запятая индикатора HG1. Информация, записанная в ПЗУ, и соответствующие ей арифметические и логические операции указаны в табл. 24.

Учебная модель ЭВМ может быть выполнена в двух вариантах: в виде настольного стенда или демонстрационного планшета. На панели стенда наносят функциональную ЭВМ, размещают органы управления и индикации. Для демонстрации в классе модель изготовляют в виде планшета увеличенного размера. Вместо светодиодов целесообразно использовать лампы накаливания, а для индикации цифрового кода — индикатор КЛЦ202.

В качестве примера рассмотрим выполнение операции АДВ для операндов А = 4 и В = 13. Первоначально последовательными нажатиями на кнопку SB5 в регистр-аккумулятор заносят схемы усилителей число 4. Содержимое RGAk индицирует цифровой дисплей HG1. Затем нажатием на кнопку SB2 заносят операнд А в регистр RGA. Последовательными нажатиями на кнопку SB5 набирают на цифровом дисплее число Q (16-ричный эквивалент числа 13) и нажатием на кнопку SB3 заносят его в регистр RGB. В соответствии с табл. 30 код операции АДВ равен 9. Нажатиями на кнопку SB5 вводят число 9 в регистр-аккумулятор RGAk, а затем, нажав на кнопку SB1, заносят его в регистр команд RGK.

Результат выполнения логической операции в двоичном коде подают на информационные входы регистра-аккумулятора. Нажатием на кнопку SB4 заносят информацию с выхода АЛУ в RGAk. Светодиоды HL2 - HL5 при этом индицируют двоичный код на выходе АЛУ, а цифровой дисплей-его 16-ричный эквивалент. Нетрудно показать, что индицируемый результат выполнения указанной логической операции при набранных операндах равен (1011)2.