Эмулятор контроля АЛУ по модулю 3

Построение универсального лабораторного комплекса вычислительной техники. Создание программы-эмулятора контроля арифметическо-логического устройства с использованием остаточных кодов по модулю 3. Обоснование элементной базы; синтез основных узлов АЛУ.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Расчетно-теоретическая часть

1.1 Принцип построения УЛК ВТ

1.2 Анализ методов контроля

1.2.1 Контроль с проверкой на четность

1.2.2 Контроль с использованием остаточных кодов

1.3 Разработка схемы электрической структурной контроля АЛУ

1.3.1 Описание работы схемы электрической структурной контроля

1.4 Синтез основных узлов АЛУ

1.4.1 Синтез параллельного сумматора

1.4.2 Синтез схемы кодирования

1.5 Обоснование элементной базы

1.6 Разработка схемы электрической принципиальной контроля АЛУ

1.7 Расчет показателей надежности

2. Конструкторско-технологическая часть

2.1 Выбор среды и языка программирования

2.2 Разработка алгоритмов эмуляторов

2.3 Разработка методики проведения лабораторных работ

3. Экономическая часть

3.1 Определение трудоемкости разработки программного продукта

3.2 Расчёт затрат на оплату труда

3.3 Расчет сметной стоимости программы

4. Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда, экобиозащите и противопожарной технике

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ



ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время вычислительная техника активно развивается и стала неотъемлемой частью жизни современного человека. Для ее дальнейшего развития необходима подготовка новых специалистов высокого уровня.

Для подготовки специалистов любой квалификации в состав обучения должны быть включены лабораторные работы, во время проведения которых будущий специалист должен получить практические навыки по работе со средствами вычислительной техники. Для освоения принципов работы основных цифровых узлов, таких как регистр, счетчик, дешифратор, лучше всего использовать макеты или эмуляторы. В 1987 году для этих целей предприятием УОКО был разработан универсальный лабораторный комплекс вычислительной техники (УЛК ВТ).

Достоинствами УЛК ВТ являются:

- высокая степень наглядности принципа действия смоделированного устройства;

- привитие студентам мануальных навыков в сборке и анализе цифровых схем любой сложности.

Комплекс используется для обучения на протяжении уже двадцати лет. Несмотря на высокий уровень обслуживания, столь долгий период эксплуатации привел к тому, что комплекс дает сбои при выполнении лабораторных работ. Интенсивность отказов и сбоев в работе УЛК ВТ увеличивается, что может привести к его полному выходу из строя. Это повлечет за собой снижение качества учебного процесса.

Поэтому для проведения лабораторных работ было принято решение разработать комплекс на основе новых технологий, а именно программным путем эмуляции различных сложных цифровых схем на базе IBM совместимых ЭВМ с использованием современных программных средств.

В данном дипломном проекте будет разработана программа-эмулятор, имитирующая работу контроля АЛУ с использованием остаточных кодов по модулю 3. Дипломный проект разрабатывался совместно со студентом 418 группы Бергом Виктором Андреевичем.



1. РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Принцип построения УЛК ВТ

Универсальный лабораторный комплекс вычислительной техники (УЛК ВТ) предназначен для проведения цикла лабораторных работ и обучения студентов навыкам в области схемотехники и микропроцессорной техники. Он позволяет моделировать работу различных электронных устройств.

Комплекс предназначен для непрерывной эксплуатации в течение 8 часов при следующих условиях:

- температура окружающей среды от +10 до +35С;

- относительная влажность воздуха от 40 до 80% при температуре +35С;

- относительное давление от 84 до 107,6 кПА;

- вибрация с частотой 25 Гц и амплитудой не более 0,1 мм.

Питание комплекса осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В с частотой 50 Гц. Допустимые изменения напряжения сети от 187 до 242 В.

В основу комплекса положен метод имитационного моделирования с помощью ЭВМ. Данный метод обладает высокой степенью наглядности при демонстрации принципа действия смоделированного устройства, что является его несомненным достоинством при обучении. УЛКВТ является уникальным средством обучения в своем роде.

Тематикой лабораторных работ комплекса являются:

- “Логические элементы”;

- “Триггеры”;

- “Шифраторы и дешифраторы”;

- “Мультиплексоры и демультиплексоры”;



- “Регистры”;

- “Счетчики”;

- “Сумматор двоичный”;

- “Сумматор десятичный и АЛУ”;

- “Контроль АЛУ по модулю 3”.

- и другие.

В состав комплекса, представленного на рисунке 1, входят следующие узлы:

- базовая ЭВМ (БЭВМ);

- видеопросмотровое устройство (ВПУ);

- контроллер лабораторной установки (КЛУ);

- лабораторная установка (ЛУ);

- устройство ввода информации с гибких магнитных дисков (УВГМД).

ЭВМ базовая ДС-5003 (БЭВМ), выполненная на базе микропроцессора КР580ВМ80, служит для обеспечения функционирования всего комплекса в соответствии с программой выполнения данной лабораторной работы.

Рисунок 1 - Принцип построения УЛКВТ

В состав БЭВМ входят следующие устройства:

- блок питания (БП);

- системный блок (СБ).

Системный блок включает в свой состав следующие узлы:

- блок связи с монитором (БСМ);

- блок ввода/вывода (БВВ).

Блок связи с монитором (БСМ) содержит блок ОЗУ (микросхемы КР565РУ5Д21). На передней панели блока имеется разъем для осуществления передачи информации в монитор.

Блок ввода/вывода (БВВ). На передней панели данного блока имеются специальные разъемы, с помощью которых может осуществляться связь:

- с устройством ввода информации с гибких магнитных дисков (через последовательный порт);

- с локальной компьютерной сетью;

- с пультом клавиатуры;

- имеются порты "ввод" и "вывод".

На печатной плате блока ввода/вывода располагаются основные вычислительные узлы БЭВМ, в том числе микропроцессор КР580ВМ80А. Тактовая частота работы процессора определяется частотой работающего кварца (16000 кГц) через делитель частоты.

Видеопросмотровое устройство ВД-1101 (ВПУ) служит для отображения графической и символьной информации, поступающей по видеоканалу от БЭВМ, обеспечивая диалог ЭВМ с учащимся, вывод на экран указаний по выполнению лабораторной работы, а также моделирует работу 4-х лучевого осциллографа. В верхней части корпуса ВПУ установлена панель управления, на которой размещены ручки регулировки яркости и контрастности изображения. ВПУ содержит автономный источник питания. Включение источника питания производится выключателем сети, расположенном на панели управления ВПУ. Над выключателем сети расположен индикатор, который светится, если ВПУ включено.

Контроллер лабораторной установки (КЛУ) служит для связей модулей лабораторной установки с системным интерфейсом БЭВМ. КЛУ обеспечивает формирование специализированных интерфейсов для модулей лабораторной установки, а также дополнительно содержит ПЗУ (32 Кб) для хранения языка программирования лабораторных работ (ЯПЛР). КЛУ конструктивно выполнен на двухсторонней печатной плате, размещаемой на свободном месте в системном блоке БЭВМ.

Лабораторная установка (ЛУ) состоит из следующих составных частей:

- каркаса;

- модулей клавиатуры (МК);

- модулей индикации (МИ);

- модуля микропроцессора (ММП);

- кабелей-удлинителей для МК;

- кабелей-удлинителей для МИ;

- соединительного кабеля;

- комплекта мнемосхем.

Основной частью ЛУ является каркас, на котором устанавливаются модули и мнемосхемы. Каркас состоит из рамы с панелью, крышки, стенки и блока устройства распределительного (УР). С обратной стороны рама закрывается деревянной крышкой, которая ограничивает доступ учащихся к модулям и формирует место для хранения мнемосхем.

Модуль индикации, представленный на рисунке 2, служит для управления 8-разрядным линейным светодиодным индикатором обслуживания гнезд с целью определения соединений между ними. Модули индикации соединяются между собой в последовательную информационную цепь, которая имеет начало и конец в КЛУ. МИ размещается на печатной плате без корпуса. Вдоль длинной стороны в специальной планке с отверстиями установлены в два ряда (по 8 штук) гнезда и светодиодные индикаторы. МИ имеет два разъема: один (розетка) установлен на плате, другой (вилка) -- вынесен на жгуте. С обратной стороны платы имеется четыре ножки для установки МИ в установоч...