Вопросы к лабораторной работе
1) Перечислите основные элементы системного блока.
2) Укажите основные элементы материнской платы.
3) Укажите основные элементы плат расширения (видеоплаты, сетевой платы, звуковой платы).
4) Изучите устройство клавиатуры и мыши.
5) Изучите устройство дисководов (жесткого диска, CD-ROMа, дисковода).
Лабораторная работа № 2 «Изучение логических и арифметических основ ЭВМ»
Цель: Изучение принципа действия логических элементов, триггеров, сумматоров.
Оборудование: ПК, программа Electronics Workbench.
Краткие теоретические сведения
Основой современных цифровых устройств, например ЦП, являются логические элементы.
Логический элемент – это устройство, преобразующее входные сигналы в сигналы на выходе в соответствии с реализуемой им логической функцией. Соответствие между входными и выходными сигналами задается в виде таблицы истинности.
Чаще всего используются логические функции (и элементы, их реализующие) «И», «ИЛИ», «НЕ» и «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ».
Более сложные узлы, такие как сумматор, триггер, регистр и т. д. построены из нескольких логических элементов.
Все узлы можно условно разделить на две категории. Первый тип узлов предназначен для преобразования (обработки) сигналов. Второй тип – для хранения информации в процессе ее обработки.
Элемент «И». Условно графическое обозначение (отечественное и зарубежное) представлено на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Условно графическое обозначение логического элемента «И».
|
|
|
Таблица 2.1
Таблица истинности элемента «И»
| X1 | X2 | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Элемент «ИЛИ». Условно графическое обозначение (отечественное и зарубежное) представлено на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Условно графическое обозначение логического элемента «ИЛИ».
Таблица 2.2
Таблица истинности элемента «ИЛИ»
| X1 | X2 | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
 |
Элемент «НЕ». Условно графическое обозначение (отечественное и зарубежное) представлено на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Условно графическое обозначение логического элемента «НЕ».
Таблица 2.3
Таблица истинности элемента «НЕ»
| X | Y |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Элемент «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ». Условно графическое обозначение (отечественное и зарубежное) представлено на рис. 2.4
Рис. 2.4. Условно графическое обозначение логического элемента «Исключающее ИЛИ».
Таблица 2.4
Таблица истинности элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ»
| X1 | X2 | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Элемент «2И-НЕ». Этотэлемент называют универсальным потому, что на его основе можно реализовать любую логическую функцию. Кроме того, технологически выгоднее изготовить десять однотипных элементов, чем два разного типа. Поэтому во всех реальных цифровых приборах используют этот элемент.
|
|
|
Условно графическое обозначение (отечественное и зарубежное) представлено на рис. 2.5.
Рис. 2.5. Условно графическое обозначение логического элемента «2И-НЕ».
Таблица 2.5
Таблица истинности элемента «2И-НЕ»
| X1 | X2 | Y |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Триггер – это устройство с двумя устойчивыми состояниями предназначенное для хранения информации. Под действием сигналов на входах триггер может переходить из одного состояния в другое. Для удобства в использовании триггеры имеют два выхода: прямой Q и инверсный 
. Существуют триггеры нескольких типов RS, JK, D, T. Рассмотрим принцип действия RS-триггера. Вход S (set) предназначен для установки 1 на прямом выходе триггера, вход R (reset) предназначен для установки 0 на прямом выходе триггера. Условно графическое обозначение триггера представлено на рис. 2.6.
Рис. 2.6. Условно графическое обозначение триггера.
Таблица 2.6
Таблица переходов RS-триггера
| R | S | Q |
| Примечание |
| 0 | 0 | Q |
| Режим хранения |
| 0 | 1 | 1 | 0 | Установка 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | Установка 0 |
| 1 | 1 | - | - | Запрещенное состояние |
JK-триггер является универсальным, то есть на его основе можно построить любой другой триггер.
|
|
|
 |
Для сложения двух одноразрядных двоичных чисел без учета переноса можно использовать полусумматор. Если необходимо учитывать перенос из предыдущих разрядов, используют сумматор. Условно графическое обозначение сумматора представлено на рис. 2.7.
Рис. 2.7. Условно графическое обозначение сумматора.
Слагаемые подаются на входы A и B. На вход Pi-1 подается перенос из предыдущего разряда (если он есть). На выходе S формируется сумма поданных на входы чисел, на выходе P – перенос в следующий разряд.
Из нескольких параллельно соединенных сумматоров можно составить сумматор для сложения двоичных чисел заданной разрядности.
Ход работы
1. Соберите цепь, состоящую из логического элемента, генератора цифровых сигналов и индикаторной лампы. Включите и убедитесь в ее работоспособности.
2. С помощью этой цепи составьте таблицу истинности для логических элементов «И», «ИЛИ» и «НЕ». Результаты запишите.
3. С помощью этой цепи составьте таблицу истинности для универсального логического элемента «2И-НЕ». Результаты запишите.
4. Составьте элементы «И», «ИЛИ», «НЕ» и «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» используя универсальный логический элемент «2И-НЕ» и нарисуйте полученные схемы в тетрадь. Проверьте правильность с помощью генератора цифровых сигналов. Результаты запишите.
|
|
|
5. Соберите цепь, состоящую из триггера, генератора цифровых сигналов и индикаторных ламп. Включите и убедитесь в ее работоспособности.
6. С помощью этой цепи составьте таблицу состояний для RS-триггера. Результаты запишите. Нарисуйте временную диаграмму его работы.
7. Аналогично исследовать JK и D-триггеры.
8. Соберите цепь, состоящую из полусумматора, генератора цифровых сигналов и индикаторных ламп. Включите и убедитесь в ее работоспособности.
9. С помощью этой цепи составьте таблицу состояний для полусумматора. Результаты запишите.
10. Соберите цепь, состоящую из полного сумматора, генератора цифровых сигналов и индикаторных ламп. Включите и убедитесь в ее работоспособности.
11. С помощью этой цепи составьте таблицу состояний для полного сумматора. Результаты запишите.
12. Из 8 полных сумматоров составьте АЛУ для сложения 8-разрядных двоичных чисел. Проверьте его работоспособность. Результаты запишите.
13. Ответьте на вопросы к лабораторной работе.
14. Сделайте выводы по проделанной работе.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 408; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!