Державного вищого навчального закладу

“КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені Вадима Гетьмана”

 

Збірник лабораторних робіт

з дисципліни: „Комп’ютерна схемотехніка”

 

для студентів спеціальностей:

 

5.05010301 –	Розробка програмного забезпечення
5.05010101 –	Обслуговування програмних систем і комплексів

 

 

Розробив викладач Повхліб В.С.
	Розглянуто на засіданні циклової комісії Обчислювальної техніки
	Протокол № _______ від "____"________2012 р. Голова комісії ____________

 

Зміст

Пояснювальна записка...................................................................................................................... 3

Перелік лабораторних робіт включених у збірник.................................................................... 10

Лабораторна робота №1.................................................................................................................. 11

Лабораторна робота №2.................................................................................................................. 15

Лабораторна робота №3.................................................................................................................. 21

Лабораторна робота №4.................................................................................................................. 29

Лабораторна робота №5.................................................................................................................. 38

Лабораторна робота №6.................................................................................................................. 43

Лабораторна робота №7.................................................................................................................. 47

Лабораторна робота №8.................................................................................................................. 55

Лабораторна робота №9.................................................................................................................. 57

Рекомендована література............................................................................................................. 61

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

 

Збірник лабораторних робіт містить лабораторні роботи з предмету «Комп’ютерна схемотехніка».

Лабораторні роботи призначені для:

¨ознайомлення студентів з принципом роботи логічних схем та найпростіших схем цифрових автоматів;

¨отримання навичок використання синтезу логічних схем у різних базисах та аналізувати їх роботи;

¨ознайомлення студентів з типами та класифікацією цифрових пристроїв, способами синтезу цих пристроїв та їх застосуванням при побудові різноманітних цифрових схем;

¨отримання навичок побудови найпростіших та складних цифрових пристроїв, модулів пам’яті з заданою ємністю;

¨ набуття навиків їх контролю та діагностики;

¨ отримання навичок дослідження роботи пристроїв комбінаційного та послідовнісного типів, які використовуються в сучасній обчислювальній техніці.

Підготовка до лабораторних робіт частково передбачає самостійну роботу студента. Теоретичні положення, необхідні для їх ефективного виконання наведені в ході опису робіт та в кінці збірника присутній перелік рекомендованої літератури та посилань.

 

 

ПЕРЕЛІК ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ ВКЛЮЧЕНИХ У ЗБІРНИК

 

Лабораторна робота №1	Тема: Виконання операцій додавання та віднімання чисел з фіксованою (ФК) та плаваючою комою (ПК)	Мета:Ознайомитись із зображенням чисел в комп’ютерній арифметиці в форматі з ФК та ПК. Ознайомитись з представленням чисел в прямому, оберненому та додатковому кодах. Ознайомитись з виконанням операцій додавання та віднімання чисел з ФК та ПК.
Лабораторна робота №2	Тема: Виконання операцій множення та ділення чисел з ФК та ПК	Мета:Ознайомитись з алгоритмами множення та ділення в ЕОМ. Ознайомитись з виконанням операцій множення та ділення для чисел з ФК та ПК.
Лабораторна робота №3	Тема: Мінімізація функцій алгебри логіки	Мета: Вивчити і практично закріпити основні правила і закони алгебри логіки. Закріпити знання про перетворення логічних виразів методами Квайна-МакКласкі і карти Карно (діаграм Вейча).
Лабораторна робота №4	Тема: Синтез логічних схем та їх дослідження на лабораторному макеті	Мета: Вивчити методи проектування комбінаційних схем. Ознайомитись з особливостями будування схем логічних пристроїв на реальних ІМС. Оволодіти методами контролю та діагностики роботи логічних пристроїв.
Лабораторна робота №5	Тема: Дослідження роботи дешифратора	Мета: Вивчити елементну базу дешифраторів. Ознайомитись з роботою лінійного дешифратора. Дослідити двоступеневий дешифратор. Отримати практичні навики роботи із довідниковою літературою. Оволодіти методами контролю та діагностики роботи комбінаційних пристроїв
Лабораторна робота №6	Тема: Дослідження перетворювача прямого коду в додатковий	Мета: Вивчити принципи побудови перетворювачів кодів. Ознайомитись з роботою та дослідити перетворювач прямого коду в додатковий.
Лабораторна робота №7	Тема:Дослідження роботи тригерів	Мета:
Лабораторна робота №8	Тема:Дослідження роботи регістру зміщення	Мета:
Лабораторна робота №9	Тема:Дослідження лічильників додавання та віднімання, реверсивних лічильників	Мета: Дослідити роботу реверсивних лічильників на D та JK тригерах. Отримати практичні навики роботи із довідниковою літературою
Лабораторна робота №10	Тема:Дослідження лічильників з різними коефіцієнтами ліку	Мета: Дослідити роботу лічильників з коефіцієнтами перерахунку 6,10,12,14,9,11. Оволодіти методами контролю та діагностики роботи комбінаційних пристроїв

 

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

ТЕМА: ВИКОНАННЯ ОПЕРАЦІЙ ДОДАВАННЯ ТА ВІДНІМАННЯ ЧИСЕЛ З ФІКСОВАНОЮ ТА ПЛАВАЮЧОЮ КОМОЮ

 

МЕТА РОБОТИ

1.1 Ознайомитись із зображенням чисел в комп’ютерній арифметиці в форматі з фіксованою комою.

1.2. Ознайомитись із зображенням чисел в комп’ютерній арифметиці в форматі з плаваючою комою.

1.3. Ознайомитись з представленням чисел в прямому, оберненому та додатковому кодах.

1.4. Ознайомитись з виконанням операцій додавання та віднімання чисел з фіксованою комою.

1.5. Ознайомитись з виконанням операцій додавання та віднімання чисел з плаваючою комою.

ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Форми представлення чисел в комп’ютерах

Будь-яке число можна записати різними формами, наприклад Х=0,0357 можна записати так

357*10^-4; 0,036; 3,57*10^-2 і т.д.

Різноманітність форми у записі одного числа може служити причиною труднощів для роботи цифрових пристроїв. Щоб цього уникнути використовують форму запису числа.

Сучасні універсальні ККС використовують дві форми представлення чисел:

З фіксованою комою	Блукаючою комою
Природнича або натуральна	Нормальна або експоніціальна (научна)
1256 – ціле число 0,003572 – правильні дроби 4,897 – неправильні дроби	12560=1,256*10^4=0,1256*10^5=125600*10^-1

Наприклад, машинне число можна записати так

А=[А]КА

, де [А] – символ умовного позначення машинного числа КА – масштабований коефіцієнт, величина якого залежить від форми представленого числа

Розглянемо представлення числа з фіксованою комою.

Зображення числа має постійну розрядність, а положення коми фіксується в визначеному місці відносно розрядів числа [або перед старшим розрядом(рис.1.) або після молодшого(рис.2.)]

Вірний дріб -1<[A_Ф]<1, то А=[A_Ф]К_А

Діапазон чисел від ±(1-2^-31) до ±2^-31

“0”(“+”)→	Знак,	2^-1	2^-2	2^-3	2^-4	… … … … …	2^-31
“1”(“-”)→
						… … … … …
Рис.1. Числа, які менші одиниці

0.111…1=1-2^-31 – найбільше позитивне число

0.000…1=2^-31 – найменше позитивне число

Діапазон чисел 1≤|x|≤2³¹-1

“0”(“+”)→	Знак	2^30	2^29	2^28	2^27	… … … … …	2^0,
“1”(“-”)→
						… … … … …
Рис.2. Тільки цілі числа

При виконанні на ЕОМ обчислювань необхідно щоб усі вихідні та отримані дані не виходили за діапазон чисел, які представлені в розрядній сітці. Для цього при програмуванні задачі дані записуються з відповідними масштабними коефіцієнтами. Використання чисел з фіксованою комою дозволяє спростити схеми ЕОМ, підвищити її швидкодію, але створює труднощі при програмуванні.

 

 

Представлення числа з блукаючою комою в загальному вигляді має вид:

X=S^P*q; |q|<1

q – мантиса числа Х; p – порядок; s – основа характеристики (системи числення)

Для двійкових чисел вираз буде записаний так

Х=2^Р*q; |q|<1

Розглянемо приклад: Нехай слово має 32 2^х-розрядів, а число “Х” зображується у машині 2^м словом а₀в₀в₁…в₆а₁а₂…а₂₄ та має такий формат

а0

в0

в1…

в6

а1

а2

…

…

…

…

…

…

…

а24

Знак

Знак порядку

Порядок

Мантиса

в₀…в₆ – використовуються для представлення порядку, при цьому розряд в₀ зображує знак порядку, розряди в₁…в₆ – модуль порядку.

Розряди а₀…а₂₄ – зображують мантису, де а₀ – знак мантиси.

Двійкове число Х=2^Р*q називають нормалізованим, якщо у старшому розряді мантиси записана “1”.

Порядок (в₀…в₆) має 7 розрядів, то порядок може бути від -63 до 63

							=63

Тому у розрядній сітці може бути представлено число від -2⁶³ до -2⁶⁴ і від 2⁶³ до 2^-64, що значно перевищує діапазон чисел з фіксованою комою для 32-розрядних слів.

Представлення чисел з блукаючою комою використовується в ККС, які обслуговують рішення задач науково-технічного характеру. В МП-х засобах ОТ (МП має короткий формат даних, наприклад 16р.), звичайно використовують форму представлення чисел з фіксованою комою. Робота ж з числами з блукаючою комою в МП засобах реалізується як окремий режим, який забезпечується програмним способом..

Нормальна форма представлення числа має великий діапазон відображення чисел та є основною в сучасних ЕОМ