urządzenia techniki komputerowej – klasy 2 – seria

Transkrypt

TELEINFORMATYK – ZBIÓR ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH –– ZSŁ GDAŃSK
{URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ – KLASY 2 – SERIA 1}
Opracował mgr inż. Jerzy Kluczewski, © ZSŁ, 2009
Ćwiczenie 01 - Strona nr 1
ĆWICZENIE 01
Polecenie: Bez użycia narzędzi elektronicznych oraz informatycznych, wykonaj konwersje
liczb z jednego systemu liczbowego (BIN, OCT, DEC, HEX) do drugiego systemu
liczbowego (BIN, OCT, DEC, HEX):
Aby zaliczyć ćwiczenie należy wykonać i przedstawić do oceny, ręcznie wykonane
sprawozdanie na papierze białym kratkowanym w formacie A4 (długopisem koloru
niebieskiego lub czarnego) wg poniższego wzoru:
SPRAWOZDANIE
TECHNIK TELEINFORMATYK
URZĄDZENIA TECHNIKI
ĆW. 01
ZESPÓŁ SZKÓŁ ŁĄCZNOŚCI W
KOMPUTEROWEJ
SYSTEMY
GDAŃSKU
OCENA: ………….
LICZBOWE
SKŁAD
GRUPY:
DATA: ……………………
KLASA: ………………….
GRUPA:…………………..
NR STANOWISKA: …….
1. konwersja BIN OCT
Liczba w systemie BIN
Liczba w systemie OCT
2. konwersja BIN DEC
Liczba w systemie DEC
3. konwersja BIN HEX
Liczba w systemie HEX
4. konwersja OCT BIN
5. konwersja OCT DEC
Liczba w systemie DEC
ĆWICZENIE 02 – PODSTAWOWE BRAMKI LOGICZNE
Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz następujące układy bramek
4-wejsciowych: AND, NAND, OR, NOR. Dla każdej bramki zbadaj zależność stanu wyjścia
y od stanu wejść a,b,c,d.
a. bramka AND
b. bramka NAND
c. bramka OR
d. bramka NOR
Zbadaj ich działanie i wpisz wyniki badania do odpowiednich tabel.
2-wejsciowych: XOR, XNOR. Dla każdej bramki zbadaj zależność stanu wyjścia y od stanu
wejść a,b.
a. bramka XOR
b. bramka XNOR
3-stanowych. Do wejścia a podłącz „switch” z opcją „Toggle” , a do wejścia S podłącz
„switch” z opcją „Momentary”.
Do wyjścia bramki podłącz dodatkowo buzzer (1000 Hz, 20-200 ms).
Dla bramki trójstanowej zbadaj zależność stanu wyjścia y od stanu wejścia a i stanu wejścia
sterującego S.
a. bramka 3-stanowa
b. bramka 3-stanowa z oscylatorem
ĆWICZENIE 03 – UKŁADY KOMBINACYJNE
Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układy kombinacyjne,
realizujące następujące funkcje logiczne:
a. Układ 1
y = a+b
Przerysuj schemat układu do sprawozdania.
b. Układ 2
y = ( a • b) + ( a + b)
Polecenie 2: Zminimalizuj postacie funkcji z poleceń 1a i 1b i zapisz je w sprawozdaniu.
Przedstaw je w postaci układów kombinacyjnych w programie Multimedia Logic. Przerysuj
schematy układów zminimalizowanych do sprawozdania – punkty 2a, 2b.
Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układy kombinacyjne,
realizujące następujące funkcje logiczne:
a. Układ 1
y = (a • b • c) + ( (a • c) • (a + 1) )
b. Układ 2
y = ( (a + b + c) • (a + c) ) + (a • 0)
Przedstaw je w postaci układów kombinacyjnych w programie Multimedia Logic. Przerysuj
Polecenie 1: Za pomocą programu Digital Works, utwórz układy kombinacyjne, realizujące
następujące funkcje logiczne:
a. Układ 1
y = (a • c) + (b • b)
b. Układ 2
y = (a + c) • (b + b)
Przedstaw je w postaci układów kombinacyjnych w programie Digital Works. Przerysuj
ĆWICZENIE 06 – UKŁADY SEKWENCYJNE – PRZERZUTNIKI (RS, D, JK)
Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz badawczy układ sekwencyjny,
realizujące następujące przerzutnik:
a. Asynchroniczny przerzutnik RS
Zbadaj działanie przerzutnika – wyniki działania umieść w postaci tablicy stanów (stan
aktualny: Qn, stan poprzedni: Qn-1) w sprawozdaniu.
b. Synchroniczny przerzutnik D
c. Synchroniczny przerzutnik JK (zmiana stanu następuje po zboczu opadającym sygnału
zegarowego)
d. Synchroniczny przerzutnik JK z wejściami sterującymi.
aktualny: Qn, stan poprzedni: Qn-1) w sprawozdaniu. Opisz w jaki sposób działają wejścia
sterujące: PRE, CLR.
ĆWICZENIE 07 – UKŁADY SEKWENCYJNE SYNCHRONICZNE
Polecenie 1: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj następujące układy sekwencyjne:
a. Układ 1
Zbadaj działanie przerzutnika za pomocą okna Logic History –
Generator bitów: 00001111. Clock: 5Hz. – wyniki działania układu umieść w
sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (Generator bitów, clock, Q).
b. Układ 2
Generator bitów: 00001111. Clock: 5Hz. Wyniki działania układu umieść w
sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (Generator bitów, clock, Q).
c. Układ 3
X: 00001111. Clock: 5Hz. Wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci
przebiegów czasowych (X, clock, Y).
Polecenie 2:
W sprawozdaniu umieść odpowiedź na pytanie, jaką rolę pełni przerzutnik D?
ĆWICZENIE 08 – UKŁADY SEKWENCYJNE LICZĄCE
Polecenie 1: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj następujące układy sekwencyjne:
a. Dwójka licząca
Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History – X: 0011. Clock: 5Hz. Wyniki
działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (X, Y).
b. Czwórka licząca
Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History – X: 0011. Clock: 5Hz. wyniki
działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (X, Y0, Y1).
c. Ósemka licząca
Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History – X: 01. Clock: 5Hz. wyniki
działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (X, Y0, Y1,
Y2).
Polecenie 2:
W sprawozdaniu umieść wnioski wynikające z otrzymanych przebiegów czasowych:
a. Podaj zależność (wzór) częstotliwości sygnału Y od częstotliwości sygnału X
b. Podaj zależność (wzór) częstotliwości sygnału Y1 od częstotliwości sygnału X
c. Podaj zależność (wzór) częstotliwości sygnału Y2 od częstotliwości sygnału X
ĆWICZENIE 09 – PODSTAWOWE REJESTRY
Polecenie 1: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj działanie układu rejestru PIPO.
Przerysuj schemat układu do sprawozdania. Zbuduj 3-bitowy rejestr PIPO z układów D.
Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History – D0, D1, D2: 01010101. Clock:
1Hz. Wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych
(D0, D1, D2, CLOCK, Q0, Q1, Q2).
Polecenie 2: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj działanie układu rejestru PISO.
Przerysuj schemat układu do sprawozdania. Zbuduj 3-bitowy rejestr PISO z układów D,
AND, OR. Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History – D0: 1, D1: 0, D2: 1.
Clock: 1Hz. Wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów
czasowych (D0, D1, D2, SHIFT/LOAD, CLOCK, Q0, Q1, OUTPUT).
Polecenie 3: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj działanie układu rejestru SIPO.
Przerysuj schemat układu do sprawozdania. Zbuduj 4-bitowy rejestr SIPO z układów D.
Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History – INPUT: 00001111. Clock:
(INPUT, CLOCK, Q0, Q1, Q2, Q3).
Polecenie 4: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj działanie układu rejestru SISO.
Przerysuj schemat układu do sprawozdania. Zbuduj 3-bitowy rejestr SISO z układów D.
Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History – INPUT: 00001111. Clock:
(INPUT, CLOCK, OUTPUT).
Polecenie 5:
W sprawozdaniu umieść wnioski:
5.1. Dla jakich urządzeń wymiany danych binarnych można wykorzystać rejestr PIPO?
5.2. Dla jakich urządzeń wymiany danych binarnych można wykorzystać rejestr PISO?
5.3. Dla jakich urządzeń wymiany danych binarnych można wykorzystać rejestr SIPO?
5.4. Dla jakich urządzeń wymiany danych binarnych można wykorzystać rejestr SISO?
5.5. Jaką rolę w układach komputerowych, spełnia rejestr?
ĆWICZENIE 10 – LICZNIKI , KOMPARATORY
Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu LICZNIKA
4 BITOWEGO. Przestaw nauczycielowi działający poprawnie układ. W sprawozdaniu
wykonaj tabelę stanów sygnałów bit3,bit2,bit1,bit0, wartość HEX licznika po każdym
impulsie zegarowym.
Polecenie 2: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu LICZNIKA
8 BITOWEGO. Przestaw nauczycielowi działający poprawnie układ. W sprawozdaniu
wykonaj tabelę stanów sygnałów bit7, bit6, bit5, bit4, bit3, bit2, bit1, bit0, wartość Hex po
każdym impulsie zegarowym.
Polecenie 3: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu
KOMPARATORA 2 BITOWEGO. Przestaw nauczycielowi działający poprawnie układ.
W sprawozdaniu wykonaj tabelę stanów sygnałów A1, A0, B1, B0, A=B, A>B, A<B.
Polecenie 4: Zakładając, że w powyższym układzie dioda (A=B) reprezentuje sygnał Y1,
dioda (A>B) reprezentuje sygnał Y2, dioda (A<B) reprezentuje sygnał Y3, napisz
poprawne funkcje logiczne: Y1=(A0,A1,B0,B1), Y3=(A0,A1,B0,B1), Y3=(A0,A1,B0,B1),
Polecenie 5: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj działanie układu
KOMPARATORA 2 BITOWEGO. Przestaw nauczycielowi działający poprawnie układ.
Przerysuj układ do sprawozdania. W sprawozdaniu narysuj przebieg czasowy stanów
binarnych: A1, A0, B1, B0, A=B, A>B, A<B. Sekwencje bitów dla B0: 0101010101010101;
B1: 0011001100110011; A0: 0000111100001111 A1: 0000000011111111
ĆWICZENIE 11 – PAMIEC RAM
Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu PAMIĘCI
RAM. Przerysuj schemat układu.
Polecenie 2: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu LED 5BITOWEGO. Przerysuj schemat układu do sprawozdania
Polecenie 3: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu LED 8BITOWEGO z matrycą sterującą w postaci pamięci do odczytu. Podaj szesnastkowe
wartości pamięci (matrycy).
POMOC: Układ Memory prawy przycisk
myszy Format (ASCI Hex). Browse Wczytaj plik z (16 słów sterujących
wyświetlaczem LED) kodami HEX do pamięci (adresy od 00 do 15).
Przed ww. operacją przygotuj plik tekstowy zawierający kody szesnastkowe sterujące
wyświetlaczem LED (patrz strona nr 1 ćwiczenia 11).
Zmiany w kodach zapisanych do pamięci możesz wykonywać za pomocą : Memory prawy przycisk myszy Properties Edit zamknij okno Zapisz OK
DODATEK DO ĆWICZENIA - Strona nr 18
Numeracja segmentów dla 8-segmentowego LED (symulator Multimedia Logic):
6
5
7
4
3
1
2
0
Piny wejść sterujących 8-segmentowego LED dla symulatora
Multimedia Logic:
Piny są ponumerowane od dołu (Pin 0) do
góry (Pin 7)
Wyświetlany
znak
A
b
d
Przykładowy
znak d
6
5
7
4
3
1
2
0
Numery segmentów:
Kody sterujące:
7
6
5
4
3
2
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
0
0
kod BIN
11111010
111110
10011110
kod
HEX
FA
3E
9E
DODATEK DO ĆWICZENIA - Strona nr 19
Przykładowy
znak 7
6
5
7
4
3
1
2
ĆWICZENIE 12 – KLAWIATURA
Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, uwórz układ transmisji kodów
z klawiatury do ekranu, oraz dwa wyświetlacze LED pokazujące kod ASCII (HEX)
znaku wpisywanego z klawiatury.
Polecenie 2 Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu
KLAWIATURA EKRAN
ĆWICZENIE 13 – ZEGAR SYSTEMOWY
Polecenie 1 Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu
przestawionego na poniższym schemacie:
• Text Properties Style Mutiple
• Browse Utwórz plik zawierający BIN2BCD.TXT następujące kody (LICZBY)
00, 01, 02,03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11 … 96, 97, 98, 99
Polecenie 2: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układ cyfrowy, składający
się z następujących elementów:
• Clock,
• Memory,
• 8 Segment LED,
• Text
realizujący zegar, który wyświetla aktualną datę i aktualny czas na LEDach:
• bieżący miesiąc,
• bieżący dzień,
• bieżącą godzinę,
• bieżące minuty,
• bieżące sekundy.
zgodnie z zegarem lokalnym systemowym (zegarem BIOS/Windows).
ĆWICZENIE 14 – JEDNOSTKA ARYTMETYCZNO-LOGICZNA
Polecenie 1 Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układ badający zachowanie się
jednostki arytmetyczno-logicznej, przestawiony na poniższym schemacie:
Podłącz dwa słowa 8 bitowe do wejść A i B jednostki ALU.
Podłącz dwa układy LED do wyjścia F jednostki ALU, oraz trzy układy DIODY do
wyjść O,V,Z.
Podłącz 3 wejścia sterujące (2,1,0) (wejście C podłącz do masy).
Wejście danych A i B jest realizowane za pomocą dwóch słów 8-bitowych.
Wejście KOD OPERACJI (3-bitowe) steruje działaniami na słowach binarnych A i B.
Wynik jest wyświetlany w postaci szesnastkowej (heksadecymalnej).
Flaga ZF zostanie ustawiona w stan 1 , gdy wynik operacji jest równy zeru.
Flaga CF zostanie ustawiona w stan 1, gdy wynik operacji dodawania lub odejmowania
powoduje przeniesienie. (nastąpiło przeniesienie, a więc wynik ostatniej operacji jest
większy niż liczba dostępnych bitów)
Flaga VF zostanie ustawiona w stan 1, gdy wynik operacji mnożenia lub dzielenia
powoduje przekroczenie zakresu liczb 8-bitowych, lub występuje dzielenie przez zero.
(nastąpiło przepełnienie rejestru)
Polecenie 2 Za pomocą programu Multimedia Logic, przetestuj działanie układu dla
poniższych kodów:
Uzupełnij kolumnę „Wynik”
Wejście sterujące (3-bitowe)
Dla operacji porównania ZF = 0 oznacza TRUE, ZF=1 oznacza FALSE
Kod operacji
Wejście A
Wejście B
Wynik
000 (dodawanie)
0000 0001
0000 0001
001 (odejmowanie)
0000 0110
0000 0010
010 (mnożenie)
0000 0010
0000 0100
011 (dzielenie)
0000 1000
0000 0100
100 (A=B)
0000 1000
0000 1000
ZF=
101 (A<B)
0000 0000
0000 1000
ZF=
110 (A przesuń o B 0000 0001
0000 0001
bitów w lewo)
111 (A przesuń o B 0000 0010
0000 0001
bitów w lewo)
Polecenie 3: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układ cyfrowy, składający się
z: dwóch elementów Keypad, jednego Select, czterech LED, trzech diód (CARRY, ZERO,
OVERFLOW), jednego ALU, Text (Multiple) – obiekt Text podłącz do układu Selekt oraz
skojarz go z plikiem ALUFUNCTION.TXT – realizujący dodawanie 2 liczb 4-bitowych w
systemie szesnastkowym.
Zawartość pliku ALUFUNCTION.TXT:
A+B
A-B
A*B
A/B
A=B
A<B
A << B
A >> B
Schemat układu cyfrowego dla polecenia 3:
Polecenie 4: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układ cyfrowy, składający się
z: czterech elementów Keypad, jednego Select, sześciu LED, trzech diód (CARRY, ZERO,
OVERFLOW), jednego ALU, Text (Multiple) – obiekt Text podłącz do układu Selekt oraz
skojarz go z plikiem ALUFUNCTION.TXT– realizujący dodawanie 2 liczb 8-bitowych w
systemie szesnastkowym.
Wejście A:
2 cyfry szesnastkowe (młodsza i starsza)
Wejście B:
Wyjście:
Flagi: CARRY, ZERO, OVERFLOW
Ćwiczenie 15- Strona nr 25
ĆWICZENIE 15 – PROJEKTOWANIE UKŁADÓW PAMIĘCI
Polecenie 1 Za pomocą programu Digital Works, zaprojektuj układ pamięci
półprzewodnikowej RAM o organizacji 256 x 8 z dwóch układów pamięci RAM
o organizacji 256 x 4. Układ 256 x 4 ROM adresuje za pomocą 8 bitów 256 komórek o
pojemności 4 bity. Projektowany układ ma mieć 256 adresów komórek 8 bitowych, i jest
przestawiony na poniższym schemacie:
Aby zapisać dane do układów pamięci , należy kliknąć prawym przyciskiem na układ wybrać Edit Memory Contents i wpisać zawartość komórek (binarnie lub szesnastkowo)
Przetestuj działanie układu.
Ćwiczenie 15- Strona nr 26
Polecenie 2 Za pomocą programu Digital Works, zaprojektuj układ pamięci
półprzewodnikowej RAM o organizacji 256 x 8 z dwóch układów pamięci RAM
o organizacji 128 x 8. Układ 128 x 8 ROM adresuje za pomocą 7 bitów 128 komórek o
pojemności 8 bitów. Dlatego bit nr 7 wymaga dekodera adresów. Projektowany układ ma
mieć 256 adresów komórek 8 bitowych, i jest przestawiony na poniższym schemacie:
Aby zapisać dane do układów pamięci , należy kliknąć prawym przyciskiem na układ wybrać Edit Memory Contents i wpisać zawartość komórek (binarnie lub szesnastkowo)
Przetestuj działanie układu.

urządzenia techniki komputerowej – klasy 2 – seria

Transkrypt

Podobne dokumenty

MARGINES — Gazeta uczniów ZSŁ — Kwiecień 2014 Strona 1

Ćwiczenie - Excel Ćwiczenie polega na zaprojektowaniu tablicy