Устройство для обучения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (И) 51)5 6 09 В 19 юл. У 15 инженерн ьо- изичеи вриги р в,аельчаОписа анию у ановки веро ым машинам СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Ковригин Б,Н. и д руководство по использ сальной лабораторной у электронным вычислител - М., МИФИ, 1982,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ.(57) Изобретение относится к сред ствам обучения н может использоват ся для обучения студентов основам цифровой вычислительной техники.Це зобретения - расширение дидактиче ских возможностей. Устройство соде жит генераторы 1, формирователь 2 импульсных последовательностей, дв клавишных регистра 3, преобразоват 4 кодов, элементы 5 индикации, изу емые элементы 6, коммутатор 7, три блока 12-14 передатчиков, счетчик циклов, два дешифратора 9, 23, фор мирователь 10 команд, триггер 11,1559366 Формирователь 15 кодов, блок 24 памяти, мультиплексор 22 и регистр 25.Устройство позволяет изучать микропрограммные устройства управления какв составе микроЭВМ, так и с произвольным операционным устройством, а такИзобретение относится к средствамобучения и может быть использованодля приобретения практических навыков в проектировании, сборке и на 15ладке дискретных устройств.Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройстваза.счет обеспечения возможности изучения микропрограммных устройств20управления различной организации какв составе микроЭВМ, так и с произвольным операционным устройством,формирования произвольных цифровых последовательностей, необходимых дляорганизации тестового и Функционального диагностирования проектируемыхдискретных Бстройств.На фиг.1 приведена структурнаясхема устройства для обучения; на30Фиг.2 - схема формирователя команди счетчика циклов; на Фиг.3 - структура слова микрокоманды, используемойпри построении микроЭВМ;на фиг.4 "схема формирователя кодов; на.фиг 5 -схема блока памяти.Устройство содержит генераторы1, Формирователь 2 импульсных последовательностей, клавишные регистры3, преобразователь 4 кодов, элементы 5 индикации, изучаемые элементы 6,40коммутатор 7, счетчик 8 циклов, дешифратор 9, формирователь 10 команд(управления последовательностью микрокоманд), триггер 11 (начальногопуска), блоки 12-14 передатчиков, фор.45мирователь 15 кодов, в состав которого входят регистр 16 адреса, мультиплексор 17, блок. 18 элементов И, сумматор 19, регистр 20 и стек 21,мультиплексор 22, дешифратор 23, блок24 памяти, регистр 25 микрокоманд,входы 26-30 устройства, выходы 3136, вход 37, выход 38, входы 39-42коммутатора ,55.Каждый генератор 1 вырабатываетпрямые и инверсные импульсы. Генераторы 1 могут работать в одиночном инепрерывном режимах. Формирователь же обучать формированию произвольных цифровых последовательностей,необходимых для организации тестового и функционального диагностирования.проектируемых дискретных устройств. 5 ил. 2 предназначен для получения серий из трех импульсов относительно фронта О/ 1 запускающего сигнала, Регистры 3 построены .а регистрах хранения и используются для задания значений операндов, управляющих и статусных сигналов, сохраняющих постоянное значение в течение нескольких тактов работы исследуемой схемы, Код на входах регистров 3 задается нажатием клавиш (не показаны), расположенных на лицевой панели. Прием информации в регистры 3 производится во время наличия единого сигнала на, тактовом входе. Г 1 ри незакоммутированном тактовом входе код на разрядных выходах регистров 3 повторяет код на соответствующих клавишах.Код на входах преобразователя 4 также задается нажатием клавиш (не показаны), расположенных на лицевой панели. Нажатием клавиши д-го разряда приводит к появлению импульсного инверсного сигнала Х , совпадающего по времени с импульсным сигналом, поданным на тактовый вход. Значение сигнала на втором выходе данного разряда 7; равно в этом случае "1". При отжатой клавише инверсный импульсный сигнал присутствует на выходе У, Х= 1. При незакоммутированном тактовом входе преобразователь 4 выполняет функцию четырехразрядного клавишного регистра, когда код на выходах У повторяет код на соответствующих клавишах.Элементы 5 индикации (светодиоды) предназначены для отображения содержимого последовательных элементов исследуемой схемы.Библиотека элементов 6 в основном. воспроизводит функциональный состав микросхем определенной серии.Блок 24 используется для хранения 32- 48-разрядных слов микрокоманд, Мультиплексор 22 позволяет передавать на адресные входы блока 24 код из двух источников: с клавиш на лицевой5 1панели (группа адресных входов 29)с внешних входов 38 под управлением сигнала выбора адреса суправляющего входа 27, В реж- ме записи данных код слова микрокоманды, набранный на клавиатуре(группа входов 30), заносится в выбранную ячейку блока 24 и одновременно передается в регистр 25. В режиме считывания код слова микрокомады из выбранной ячейки заноситсяв регистр 25 по Фронту О/1 сигнала свыхода 34 коммутатора 7. Элементы 5обеспечивают индикацию содержимогорегистра 25 и кода адреса микрокоманды. На входы 38 должен быть поданкод адреса следующей микрокоманды свыходов Формирователя 15.формирователь 15 информационнымивходами через внутреннюю магистральсоединен с выходами блоков 12- 14 стрехстабильными выходами. На выходы37 Формирователь 15 может переда- .вать,код адреса из пяти источников:регистра 16, счетчика микрокоманд(сумматор 19 и регистр 20), стека21, внутренней магистрали и входаустановки нулевого значения адреса.Выбор одного из первых четырех источников адреса выполняется мультиплексором 17 под управлением двухразрядного кода при единичном значении управляющего сигнала. При нулевом значении управляющего сигналакод на выходе блока 18 равен "0",Регистр 16 используется в качестве буфера для хранения кода адреса, записываемого в регистр по Фронту О/1 тактового сигнала 34. Сумматор 19 позволяет увеличивать код адреса наСтек .21 состоит из накопителя,указателя стека, регистра записи адреса и схемы записи/считывания иобеспечивает при реализации последовательности микрокоманд выполнениепереходов с возвратом. Глубина стека 21 равна 4. Управление стеком 21осуществляется сигналами с формирователя 10. Стек 21 может работать втрех режимах: считывание без изменения его состояния, запись адреса из счетчика микрокоманд после увеличения на 1. содержимого указателястека 21, выталкивание адреса микрокоманды и уменьшение на 1 содержимого указателя стека 21. В режиме считывания содержимое указателя стека 559366 Ьи 21 остается беэ изменения и на выходы стека 21 выдается информация изячейки накопителя, на которую ука 5зывает указатель, В режиме записипо Фронту О/1 тактового сигнала 34увеличивается на 1 содержимое указателя стека 21 и одновременно кодадреса из регистра 20 Фиксируетсяв регистре записи адреса. Схема записи/считывания переводится в режимзаписи, и по фронту 1/О тактовогосигнала 34 происходит запись адреса микрокоманды в выбранную ячейкунакопителя. В режиме выталкивания:по фронту О/1 тактового сигнала 34происходит уменьшение на 1 содержимого указателя стека 21, схема записи/считывания переходит в режим20 считывания и на выход стека 21 выводится адрес микрокоманды, записанный в стек 21 предпоследним.На внутреннюю магистраль инфор-.мация может поступать от трех внеш 25 них источников. Такой информацией .может являться код адреса переходаиэ поля .адреса перехода, задаваемого непосредственно в слове микрокоманды, код начального адреса микро 30 программы, код адреса вектора прерывания. Последние два кода адреса подаются извне по входам 35 и 36. Выдача адресов на магистраль управляется сигналами на входах разрешенияблоков 12-14, Элементы 5 обеспечивают индикацию активного состояниявыходов соответствующего блока 12-14.Четырехразрядный счетчик 8 используется для организации цикличе 40 ского повторения .одной или группы иэнескольких микрокоманд. Режим работы счетчика 8 задается сигналамина его входах параллельной загрузкии обратного счета. Сигнал, поступа 45 ющий с формирователя 10 на вход параллельной загрузки счетчика 8, разрешает прием кода длительности цикла с входов 31 при единичном значении тактового сигнала, Код длительности цикла может приниматься отвнешнего источника или с регистра 25.Состояние счетчика 8, равное 0000,характеризуется наличием единичногопотенциала на выходе дешнфратора 9.Содержимое счетчика 8 высвечивается на элементах 5.Выработка управляющих сигналовна формирователь 15, блоки 12-14, атакже счетчик .8 осуществляетя фор 7 1559366 8мирователем 10, Эта чисто комбинационная схема Формирует набор выходных сигналов на основе кода 41 управления, задаваемого в соответствующем поле слова микрокоманды. Одновременно Формирователь 10 выполняет функцию проверки сигнала 33 условия. Всего Формирователь 10 реализует 16 различных инструкций управления последовательностью микрокоманд,Триггер позволяет осуществлять начальный пуск микропрограммы, Нажатием клавиши (сигнал 26) триггер 11 устанавливается в 1", На лицевой панели это подтверждается свечением соответствующего элемента 5. Установка триггера 11 в единичное состояние приводит к появлению нулевого сигнала на входе 18 блока и, соответственно, нулевого кода на его выходах. С появлением первого импульса на входе 34 в регистр 25 записывается слово микрокоманды, хранившеесяв блоке 24 по нулевому адресу, а 25 .триггер 11 сбрасывается в "0", Дальнейшая последовательность микрокоманд зависит от кода инструкции управления, записанной в нулевой микрокоманде,. 30Перед работой в блок 24 должна быть загружена микропрограмма, должен быть определен адрес каждого слова микрокоманды и двоичные коды содержимого микрокоманды, как ее ад ресной части (поле адреса перехода35 и поле инструкции управления последовательностью микрокоманд), так и управляющей части, Фактически назначение двоичных разрядов управляющей части зависит от операционного устройства, управляемого проектируемым микропрограммным УУ. Структура словамикрокоманды, используемой при построении микроЭВИ, показана на Фиг.3, 45Назначение различных полей слова микрокоманды в этом случае однозначно определено и указано на клавиатуре набора данных. Выходы регистра25 (кроме разрядов, относящихся кадресной части) выведены на лице 50 вую панель.Перед записью микропрограммы рекомендуется выполнить. коммутацию источников и приемников сигналов свходами и выходами микропрограммного 77, Подается сигнал с генератора 1 или Формирователя,2 на вход 34, выходы формирователя 15 соединяются с входами 38. Сигналы на входы счетчика 8 и блоков 13 и 14 подаются в случае необходимости. То же относится к коммутации выходных сигналов регистра 25. Сигнал с выхода дешифратора 9 может быть подан на один из входов регистра состояния. На выходе дешифратора 23 появляется импульсный синхросигнал, совпадающий с моментом считывания слова микро- команды из нулевой ячейки блока 24, При работе в динамическом режиме этот сигнал может быть подан на вход синхронизации коммутатора входных каналов осциллографа,.Формула изобретенияУстройство для обучения, содержащее генератор, формирователь импульс" ных последовательностей, клавишные регистры и преобразователь кодов, выходы которых соединены с соответствующими входами первой, второй, третьей и четвертой групп коммутатора, первый и второй выходы и входы первой и второй групп которого подключены к входам соответственно формирователя импульсных последовательностей и преобразователя кодов и входам групп клавишных регистров и элементов индикации, а выходы третьей группы и входы пятой группы являются соответствующими входами и выходами изучаемых элементов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены счетчик циклов, первый и второй дешифраторы, Формирователь команд, триггер, первый, второй, третий блоки передатчиков, Формирователь кодов, мультиплексор, блок памяти и регистр, первый, второй и третин выходы которого подключены к соответствующим входам коммутатора, информационный вход - к выходу блока памяти, первый и второй выходы - к информационным входам соответственно первого блока передатчиков и формирователя команд, а синхровход - к соответствующим входам блока памяти, второго дешифратора и формирователя кодов, установочному входу триггера и третьему выходу коммутатора, четвертый выход которого соединен с первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вход которо 1559366го является адресным входом устройства, синхровход - соответствующим входом устройства, а выход подключен к четвертому входу коммутатора инЭ формационному входу второго дешифратора и адресному входу блока памяти, информационный и управляющий входы которого являются соответствующими входами устройства, выход вто О рого дешифратора соединен с пятым входом коммутатора, вход записи триггера является соответствующим входом устройства, а выход подключен к шестому входу коммутатора и первому управляющему входу формирователя команд, второй управляющий вход которого соединен с пятым выходом коммутатора, первь 1 й выход - с управляющим входом первого блока передатчиков и седьмым входом коммутатора, второй выход - с управляющим входом второго блока передатчиков и восьмым входом коммутатора, третий. выход - с управляющим входом третьего 25 блока передатчиков и девятым входомкоммутатора, выходы с четвертого повосьмой - с соответствующими управляющими входами формирователя кодов,а девятый и десятый выходы - соответственно с первым и вторым управляющими входами счетчика циклов, информационные входы второго и третьего блоков передатчиков подключены соответственно .к шестому и седьмому выходам коммутатора, а выходы - к инфор"мационным входам формирователя кодов, соединенным с выходом первогоблока передатчиков, синхровход иинформационный вход счетчика цикловподключены соответственно к восьмому и девятому выходам коммутатора,а выход - к десятому входу коммутатора и входу первого дешифратора, выход которого соединен с одиннадцатымвходом коммутатора, двенадцатыйвход которого подключен к выходуформирователя кодов,1559366 виоле непосрИор Жю е.д4 к Шарови етра дакто иэнодственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарн Заказ 8 ВНИИПИ Г Составитель А,Карло Техред Л.Сердюкова Тираж 385 Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКРГ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д . 4/5