Устройство для обучения

Устройство для обучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к техническим средствам обучения и может использоваться для макетирования цифровых устройств при обучении вычислительной технике. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства. Устройство может использоваться для обучения проектированию, сборке и наладке цифровых устройств, реализованных на любой элементной базе. При этом возможно макетирование микроЭВМ различных типов: с совмещенными двунаправленными шинами адресов и данных, с раздельной шиной адреса и двунаправленной шиной данных, с раздельными шинами адреса, входных данных и выходных данных. 12 ил.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5м G 09 В 19/10

ГОСУ4АРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Г ! Учс-Г,,"

ОПИСДНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4382002/24 (22) 04.01.88 (46) 15.07.91. Бюл.¹26 (71) Московский инженерно-физический институт (72) Г.Н,Соловьев, Б.Н,Ковригин, В,ГТышкевич, В.M.Ñèäóêîâ, P.К.Мифтахов и

M,А.И ванов (53) 681.3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1559366, кл. G 09 В 19/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к техническим средствам обучения и может использоватьИзобретение относится к техническим средствам обучения и может использоваться для макетирования цифровых устройств при обучении вычислительной технике, Цель изобретения — расширение дидактических возможностей устройства.

На фиг,1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2— пример реализации счетчика и блока управления; на фиг.3 — пример реализации регистров, мультиплексора, узла элементов И, сумматора, и узла памяти; на фиг.4 — формат микрокоманды; на фиг.5 — структурная схема центрального процессорного элемента; на фиг,б — пример реализации сдвига, центрального процессорного элемента и регистра, на фиг.7 — источники операндов для арифметика-логического блока (АЛБ) и выполняемые над ними операции; на фиг,8— таблица, поясняющая процедуру управления АЛБ (управления выбором приемника

„„5U 1663618 А1 ся для макетирования цифровых устройств при обучении вычислительной технике.

Цель изобретения — расширение дидактических возможностей устройства. Устройство может использоваться для обучения проектированию, сборке и наладке цифровых устройств, реализованных на любой элементной базе. При этом возможно макетирование микроЭВМ различных типов: с совмещенными двунаправленными шинами адресов и данных, с раздельной шиной адреса и двунаправленной шиной данных, с раздельными шинами адресов, входных данных и выходных данных. 12 ил, результата); на фиг.9 — таблица, поясняющая процедуру управления типом сдвига; на фиг.10 — график управления обменом информации; на фиг.11 и 12 — предлагаемое устройство, пример взаимодействия его блоков.

Устройство для обучения содержит генераторы 1 импульсов, формирователи 2 импульсных последовательностей, клавишные регистры 3, преобразователи 4 кодов. индикаторы 5, цифровые (изучаемые) элементы б, коммутатор 7, индикаторы 8, счетчик 9 циклов, дешифратор 10. блок 11 управления, триггер 12 начального пуска, блоки 13, 14, 15 передатчиков, регистр 16 адреса, мультиплексор 17, узел 18 элементов И, сумматор 19, регистр 20, узел 21 памяти (стек), мультиплексор 22. дешифратор

23, узел 24 памяти, регистр 25 микрокоманд. вход 26 начального пуска. первый 27 и второй 28 входы задания режима работы. руп1663618 пу адресных входов 29, группу информационных входов 30, внутреннюю шину 31 управления, индикаторы 32, элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33, элемент НЕ 34, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 35, элемент

НЕ 36, элемент И вЂ” НЕ 37, триггер 38, элементы И вЂ” НЕ 39 и 40, элемент НЕ 41, элемент И вЂ” НЕ 42, счетчик 43 (адреса), блок 44 памяти, элемент И 45, триггер 46, элемент

И вЂ” НЕ 47, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

48, элемент НЕ 49, элемент И 50, элемент

И вЂ” НЕ 51, блок 52 приемодатчиков, блок 53 сдвига, центральный процессорный элемент 54, регистр 55 данных, регистр 56, мультиплексор 57, блоки 58 передатчиков, узел 59 памяти, элементы И 60 и 61, элемент И вЂ” НЕ 62, буферные регистры 63 и внутреннюю шину 64, Блок И управления содержит элементы И вЂ” НЕ 65, — 68 и узел 69 постоянной памяти.

Счетчик 9 содержит элементы И вЂ” НЕ 70 и 71, четырехразрядный счетчик 72 и элемент НЕ 73.

Регистр 16, мультиплексор 17, уз л 18, сумматор 19, регистр 20 и узел 21 реализованы на двух микросхемах 74 и 75 типа

К1804ВУ1, Центральный процессорный элемент 54 содержит сдвигатель 76 записи, блок 77 сверхоперативной памяти (16РОН), регистры-фиксаторы 78 и 79, сдвигатель 80 записи регистра, регистр 81, селектор 82 источника данных, АЛБ 83, селектор 84 выходных данHblk и дешифраторы 85 — 87, Блок 53, элемент 54 и регистр 55 реализованы на микропроцессорных секциях 88 и 89 (К1804ВС1), регистрах 90 и 91 (К1804ИР1), элементе НЕ 92 и мультиплексорах 93 и 94 (К555КП12). На фиг.11 и 12 показаны системный контроллер 95, блок 96 микропрограммного управления, регистр

97 слова состояния, операционный блок 98, блок 99 оперативной памяти, контроллеры

100 внешних устройств ввода-вывода.

На фиг.1 указаны также укрупненные узлы устройства: элемент 101 памяти, счетчик 102, элемент 103 памяти, процессор

104, блоки 105 — 107 памяти.

Коммутатор 7 сконструирован по модульному принципу и содержит два уровня конструктивных модулей: первый уровень— ячейка, второй — панель, В состав установки входят четыре панели, вставляемые в проем стола. Каждая панель представляет собой каркас с тремя вертикальными перегородками, разделяющими лицевую плоскость панели на четыре части — вертикальные ряды, в которые устанавливаются ячейки управляющего модуля ячейки цифровых

55 жет состоять из одного элемента, например, из элемента 3 И вЂ” НЕ, может быть определена из личного опыта разработчика, состоять из схем, соответствующих какой-либо серии или сериям микросхем, например серии

К155, может состоять из постоянной части, 10

50 элементов, ячейка операционного устройства (ОУ), регистра слова состояния, буферных регистров, передатчиков, системного контроллера, контроллеров ввода-вывода и блока памяти

В установке могут быть использованы ячейки различных типоразмеров, различное сочетание которых позволяет заполнить весь вертикальный ряд панели, Индикаторы

5, 8 и 32 входят в состав соответствующих ячеек.

Генератор 1 вырабатывает импульсы положительной и отрицательной полярности, В режиме одиночных импульсов (тумблер в положении ГИ ОДИН) на выходе генератора 1 после каждого нажатия кнопки

ГИ ОДИН в момент ее отпускания появляется один импульс, Одновременно инверсный сигнал появляется нэ инверсном выходе генератора 1, В непрерывном режиме (тумблер в положении ГИ НЕПР) на выходах генератора 1 присутствуют последовательности прямых и инверсных импульсов.

Фомирователь 2 предназначен для получения серии из трех импульсов, сдвинутых относительно фронта О/1 запускающего сигнала.

Клавишный регистр 3 построен на регистрах хранения и используется для задания значений операндов и управляющих сигналов, сохраняющих постоянное значение в течение нескольких циклов работы исследуемой схемы. Код на входах регистра 3 задается нажатием клавиш. Прием информации в регистры 3 производится в течение единичного сигнала, подаваемого на вход С.

При незакоммутированном входе С код нэ выходах разрядов регистра 3 повторяет код на соответствующих клавишах.

Код. на входах преобразователя 4 кода также задается нажатием клавиш. Нажатие клавиш К-го разряда приводит к появлению импульсного инверсного сигнала на выходе

Хк, совпадаЮщего по времени с импульсным сигналом, поданным на вход С преобразователя 4. Значение сигнала на выходе

Ук равно, в этом случае "1". При отжатой клавише инверсный импульсный сигнал присутствует на выходе Ук, а Хк = 1. При незакоммутированном входе С преобразователь 4 выполняет функцию клавишного регистра, когда код нэ выходах Y повторяет код на соответствующих клавишах.

Библиотека цифровых элементов 6 мо1663618 определенной каким-либо способом, и переменной, зависящей от специфических особенностей проектируемых устройств.

Коммутация элементов 6 осуществляется при помощи соединительных шнуров, вставляемых в коммутационные гнезда соответствующих ячеек.

Устройство работает следующим образом.

На этапе подготовки к работе с установкой производится разработка функциональных схем исследуемого устройста, схем для его настройки и испытаний. Определяется состав необходимых ячеек.

Генераторы 1, формирователи 2, преобразователи 4 используются для построения схем синхронизации и начальной установки, При необходимости для этих же целей могут использоваться некоторые из цифровых элементов 6.

Индикаторы 5, 8 и 32 служат для наблюдения за состояниями отдельных точек исследуемого устройства.

Исследуемый узел собирается на остальных элементах устройства. Узел 24 используется для хранения 32-и 48-разрядных слоев микрокоманд, Мультиплексор 22 позволяет передавать на адресные входы узла

24 код из двух источников: с клавиш на лицевой панели (группа адресных входов 29)

1А4- 1А0 и с внешних входов 2А4-2АО под управлением сигнала 27 на входе выбора адреса.

В режиме записи данных(сигнал на входе 28 равен "1") код слова микрокоманды, набранный на клавиатуре (группа информационных входов 30), заносится в выбранную ячейку узла 24 и одновременно передается в регистр 25.

B режиме считывания код слова микрокоманды из выбранной ячелки заносится в регистр 25 пс фронту О/1 сигнала С. Светодиоды индикаторов обеспечивают индикацию содержимого регистра 25 и кода адреса микрокоманды, На входы адреса 2А должен быть подан код адреса следующей микрокоманды с выходов узла 18. На выходы узел 18 может передавать код адреса из памяти источников: регистра 16, счетчика микрокоманд (сумматор 19 и регистр

20), узла 21, внутренней магис — ðàëè (шины) 64 (А4-АО) и " входа установки нулевого значения адре" à. .Выбор одн.ого из первых четырех источников адреса выполняется мультиплексором 17 под управлением двухразрядного кода и ри единичном значении управляющего сигнала, при нулевом значении которого код на выходах узла 18 равен 00000, 5

Регистр 16 используется в качестве буфера для хранения кода А4-АО, записываемого в него по фронту О/1 тактового сигнала

С. Сумматор 19 позволяет увеличить код на

Узел 21 состоит из накопителя, указателя стека, регистра записи адреса и схемы записи-считывания. Он обеспечивает при реализации последовательности микрокоманд выполнение перехода с возвратом, Глубина узла 21 равна 4. Управление узлом

21 осуществляется сигналами с блока 11.

Узел 21 может работать в трех режимах; считывание без изменения состояния стека, запись адреса из счетчика микрокоманд после увеличения на единицу содержимого указателя стека, выталкивание адреса микрокоманды и уменьшение на единицу содержимого указателя стека. В режиме считывания содержимое указателя стека остается без изменения и на выходе узла 21 выдается информация из ячейки накопителя, на которую указывает указатель стека. В режиме записи по фронту О/1 тактового сигнала С увеличивается на 1 содержимое указателя стека и одновременно код адреса из регистра 20 фиксируется в регистре записи адреса стека. Схема записи-считывания переводится в режим записи и по фронту 1/О тактового сигнала С происходит запись адреса микрокоманды в выбранную ячейку накопителя. В режиме выталкивания по фронту О/ тактового сигнала С происходит уменьшение на единицу содержимого указателя стека. схема заплси-считывания переходит в режим считывания и на выход узла 21 выводится адрес микрокоманды, записанный в стек предпоследним.

На. внутреннюю магистраль (шину) 64 информации может поступать от трех BHBLU них источников. Такой информацией может являться код адреса перехода из поля адреса перехода, задаваемого непосредственно в слове микрокоманды, код начального адреса микрокопрограммы l1 код адреса вектора прерывания.

Выдача адресов на магистраль 64 управляется сигналами на входах блоков 13—

15. Соответствующие индикаторы 8 обеспечивают индикацию активного состояния вы- ходов соответствующего блока 13 — 15, Четырехразрядный счетчик 9 используется для органлзации циклического повторения одной или группы из нескольких микрокоманд. Режим работы счетчика 9 задается сигналами на его входах параллельной загрузки и обратного счета. Сигнал, . поступающий с блока 11 на вход параллельной загрузки счетчика 9 циклов, разрешает прием кода длительности цикла с входов

1663618 при единичном значении сигнала С. Код длительности цикла может приниматься от внешнего источника или же с регистра 25.

Состояние счетчика 9, равное 0000, характеризуется наличием единичного потенциала на выходе дешифратора 10. Содержимое счетчика 9 высвечивается на светодиодах индикаторов 8.

Блок 11 формирует набор выходных сигналов на основе кода управления, задаваемого соответствующим полем слова микрокоманды. Одновременно блок 11 выполняет функцию проверки сигнала условия

ССО (контроля состояния). Всего блок 11 позволяет реализовать 16 различных инструкций управления последовательностью микрокоманд.

Триггер 12 позволяет осуществлять начальный пуск микропрограммы. Нажатием клавиши СТАРТ триггер 12 устанавливается в "1", На лицевой панели это подтверждается свечением соответствующего индикатора 8. Установка триггера 12 в единичное состояние приводит к появлению нулевого . кода на выходах узла 18, С появлением.первого импульса на входе С в регистр 25 будет записано слово микрокоманды, хранившееся в узле 24 по нулевому адресу, а триггер

12 сброшен в "0". Дальнейшая последовательность микрокоманд зависит от кода инструкции управления, записанной в нулевой микрокоманде.

Перед работой в узел 24 должна быть загружена микропрограмма. Должен быть определен адрес каждого слова микрокоманды и двоичные коды содержимого микрокоманды как ее адресной части (поле адреса перехода и поле инструкции управления последовательностью микрокоманд), так и управляющей части, Фактически назначение двоичных разрядов управляющей части зависит от ОУ, управляемого проектируемым. микропрограммным устройством управления (МПУУ). Структура словамикрокоманды, используемой при построении микроЭВМ на данном устройстве показана на фиг.4. Назначение различных полей слова микрокоманды в этом случае однозначно определено и указано на клавиатуре набора данных. Выходы регистра 25, кроме разря- дов, относящйхся к адресной части, выведен ы на лицевую пан ел ь.

Перед записью микропрограммы рекомендуется выполнить коммутацию источников и приемников сигналов с входами и выходами микропрограммного УУ, Подается сигнал с генератора 1 или формирователя

2 на вход С, выходы узла 18 соединяются с входами 2А. Сигналы на входы ДЗ-ДО в тактовый вход счетчика 9, входы BCA INRA

МПУУ подаются в случае необходимости. То же самое относится к коммутации выходных сигналов МПУУ, Сигнал CTZ может быть подан на один из входов регистра 97 слова

5 состояния. На выходе SYN МПУУ подается импульсный синхросигнал, совпадающий с моментом считывания слова микрокоманды из нулевой ячейки узла 24. При работе в динамическом режиме этот сигнал может

10 быть подан на вход синхронизации коммутатора входных каналов осциллографа.

Работа МПУУ в режиме записи микропрограммы, Нажимают клавишу WR, выбирают ис15 точник адреса 1А — нажимают клавишу SEA.

Код адреса слова микрокоманды набирается на клавишах 1А4-1АО и индицируется на светодиодах индикаторов 8, код слова микрокоманды набирается на соответствующих

20 клавишах (входы 30), При нажатии кнопки

ГИ ОДИН генератора 1 на вход С МПУУ поступает одиночный импульс и код слова микрокоманды заносится в выбранную ячейку узла 24, и одновременно высвечива25 ется на индикаторах 8, Любые исправления обеспечиваются повторной записью.

Работа МПУУ в режиме проверки содержимого ячеек узла 24.

Нажимают клавишу SEA, отжимают кла30 вишу WR. Код адреса проверяемого слова набирается на,клавишах 1А4-1АО и высвечивается на индикаторах 8. При нажатии кнопки ГИ ОДИН код слова микрокоманды заносится в регистр 25 и высвечивается на

35 индикаторах 8.

При необходимости на входы 2А4-2АО подаются сигналы с выходов пятиразрядного двоичного счетчика, собранного на элементах 6. Клавиша SEA отжимается.

40 Тактовый сигнал "+1" этого счетчика по времени должен предшествовать сигналу на входе С МПУУ, Последовательное нажатие кнопки ГИ ОДИН позволяет быстро просмотреть содержимое всех ячеек узла 24.

45 Работа МПУУ в режиме считывания микропрограммы.

Отжимают клавишу WR, отжимают клавишу SEA, На входы 2А поданы сигналы с

50 выходов NA узла 18, Нажимают клавишу

СТАРТ. При поступлении каждого тактового сигнала на вхоц с МПУУ слово микрокоманды считывается в регистр 25 микрокоманды и засвечивается на индикаторах 8. Работа

55 блоков 13 — 15 передатчиков, подключенных к внутренней магистрали 64 МПУУ, контролируется на соответствующих элементах

8ЕА, На индикаторах 8 высвечивается код адреса микрокоманды, которая будет считываться из узла 24 в следующем такте.

1663618

МПУУ может быть использовано не только в составе микроЭВМ, а и с произвольным ОУ. В этом случае назначение двоичных разрядов управляющей части слова микрокоманды определяется конкретной 5 ситуацией. Блок 107 может быть использован автономно в качестве источника линейных управляющих последовательностей или же.в качестве управляющей памяти МПУУ с другой структурной организацией. При ра- 10 боте с узлом 24 в таких случаях на входы 2А подаются сигналы с внешнего источника адреса, поля слова микрокоманды BRA u

C0MOV не используются, Блок 77 содержит 16 регистров с двумя 15 независимыми каналами выбора информации по адресам А и В, задаваемым сигналами на входах ячейки — ААЗ вЂ” AAO, ВАЗ вЂ” ВАО, На выходе блока 77 находятся два 8-разрядных регистра-фиксатора 78 и 79, управляе- 20 мых сигналом иа тактовом входе С. Запись в блок 77 возможна только по адресу 8 как без сдвига, так и со сдвигом вправо (в сторону младших разрядов) или влево (в сторону старших разрядов) на один разряд, что 25 выполняется сдвигателем 76.

Регистры 78 и 79 каналов А и В блока 77 являются регистрами с однофазной записью и однотактным управлением. При единичном значении сигнала на выходе С 30 информация из выбранного регистра передается на вход регистра-фиксатора 78 (79) и фиксируется в нем в момент фронта 1/О тактового сигнала. Информация сохраняется в регистрах-фиксаторах 78, 79 до тех пор 35 пока на входе С вновь не появится единичный сигнал.

Из блока 77 можно считывать одновременно два слова. Если на входах ААЗ-ААО и

ВАЗ-ВАО будут заданы одинаковые коды, в 40 регистрах 78 и 79 будут записаны одинаковые данные. Запись данных по адресу В начинается в момент фронта 1/О тактового сигнала, Результат фиксируется в выбранном регистре в момент О/1, 45

Селектор 82 на входе АЛБ 83 позволяет комбинировать в качестве операндов ин-. формацию из пямяти источников: — с внешней шины данных (входы Д107—

Д100); 50 — по каналам А и В из блока 77; .— из дополнительного регистра 81; — с условного источника нулевого значения, Селектор 84 позволяет передавать на 55 выходы Д07 — ДОО данные с выхода АЛБ 83 или из регистра 78 канала А блока 77.

Основным назначением регистра 81 является реализация алгоритмов операций умножения и деления. В ряде случаев регистр 81 может использоваться в качестве дополнительного аккумулятора. Запись данных в регистр 81 осуществляется по фронту О/1 тактового сигнала.

Дешифраторы 85 — 87 формируют управляющие сигналы, показанные штриховыми линиями на фиг,5.

Блок 53, реализованный на мультиплексорах 93 и 94, под воздействием сигналов управления типом сдвига СОТ1, СОТО коммутирует информацию на двунаправленные шины старших и младших разрядов сдвигателей 76 и 80.

Восимиразрядный выходной регистр 55 данных, реализованный на микросхемах (регистрах) 90 и 91, позволяет в момент фронта О/1 сигнала на тактовом входе С фиксировать информацию /результат операции/ с выходов Д07--ДОО. Трехстабильные выходные регистры 55 соединены с входами Д107 — Д100. При подаче нулевого сигнала на вход разрешения выдачи данных содержимое регистра 55 передается на двунаправленную трехстабильную шину данн ых.

Соответствующие индикаторы 32 обеспечивают индикацию содержимого регистра 55 и признака активного состояния его выходов.

Управляющие работой селектора 82, АЛБ 83 и селектора 84 осуществляется сигналами в соответствии с фиг,7, Код в разрядах 12 — 10 определяет источники операндов для АЛБ 83. Две комбинации операндов Д, В и ВДне реализуются.

Кад в разрядах 15 — 13 задает вид функции АЛБ 83: три арифметические операции в двоичном коде и пять порязрядных логических операций.

Арифметические операции в блоке 83 выполняются с учетом арифметического значения входного переноса по правилам дополнительного кода при представлении отрицательных чисел, Код в разрядах 18 — 16 определяет приемник результата операции, выполнявшый- . ся в АЛБ 83, точнее говоря, определяет характер передачи информации: — передачу на выходы Д07-ДОО без за-. писи во внутренние регистры; — запись в регистр 81; — запись в блок 77 по адресу, заданному кодом на входах BA3 — BAO; — запись в блок 77 со сдвигом; — запись в блок 77 со сдвигом с одновременным сдвигом регистра 81.

Сдвиговые операции выполняются блоком 53 под управлением кода в разрядах

СОТ1, СОТО микрокоманды ОУ.

1663618

При выполнении операций на выходах

АЛБ 83 формируется четырехразрядное слово состояния ОУ в разряды: — переноса из старшего разряда АЛБ; — сигнала переполнения, определяемо- 5 го как ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ сигналов входного и выходного переносов старшего разряда; — значения знака или содержимого старшего разряда; 10 — признака нулевого значения на всех выходах АЛ Б 83.

Регистр 97 предназначен для фиксации слова состояния ОУ и других сигналов признаков. Он реализован на регистре 56 и 15 мультиплексоре 57, Код слова состояния и сигналы признаков ДЗ-ДО записываются в регистр 56 по фронту О/1 сигнала Сй/В. Содержимое регистра 56 может быть передано на его трехста- 20 бильные выходы при нулевом сигнале на выходе разрешения выдачи — Е. Трехраз-. рядный код управления С02 — СОО позволяет передать на выход контроля состояния

ССО значение любого из разрядов регистра 25

56 (см. таблицу).

Таблица истинности мультиплексора 57

Сигнал ССО может быть использован как сигнал условия перехода в МПУУ. 50

Индикаторы 32 обеспечивают индикацию содержимого регистра 56 и признака активного состояния выхода.

Восьмиразрядные регистры 63 предназначены для промежуточного хранения 55 данных и выдачи их на трехстабильную шину; Код в регистр,63 записывается по фронту

О/1 сигнала СИЯ и передается нэ трехстабильные выходы при нулевом сигнале на . входе разрешения выдачи — Е. Индикаторы

32 обеспечивают индикацию содержимого и признака активного состояния выходов регистра 63.

Блоки 58 реализованы на микросхемах

К155ЛП11. Перевод выходов в активное со-. стояние происходит при нулевом сигнале на входе разрешения выдачи — Е, Блок 58 может быть использован для подключения источника данных к трехстабильной магистрали. Индикатор 32 обеспечивает индикацию признака активного состояния выхода блока 58.

Блок 105 предназначен для управления параллельным, синхронным обменом информацией между ОУ, паматью и внешними устройствами ввода/вывода данных по магистралям двух типов: с совмещенными и раздельными шинами адресов и данных, Предполагается, что в микроЭВМ, реализуемой на лабораторной установке, обращение к внешним устройствам ввода-вывода производится аналогично обращению к ячейкам памяти. Источниками адресов памяти или внешних устройств мо. гут быть ОУ или >ке разряды ДА7 — ДАО (после непосредственного операнда) регистра 25, источниками данных для их передачи в.память или внешнее устройство — также ОУ или разряды ДА7 — ДАО регистра 25, источника данных для блока обработки — память, внешние устройства или разряды ДА7 — ДАО регистра 25, При использовании магистрали с объединенными шинами адресов и данных, выдача информации на магистраль производится из выходного регистра под управлением сигнала разрешения выдачи данных на магистраль, из поля непосредственного операнда регистра 25 через блок 13 под управлением сигнала разрешения выдачи данных на магистраль, При использовании магистрали с раздельными шинами выдача данных на шину данных производится из регистра 55 под управлением сигнала EDA, из поля непосредственного операнда — через блок 58 под управлением сигнала EDM; выдача адреса из ОУ с выходов Д07 — ДОО на шину адреса— через дополнительный буферный регистр 63 под управлением сигнала ЕАА (разрешение выдачи адреса), из поля непосредственного операнда регистра микрокоманд — через дополнительный блок 58 под управлением сигнала ЕАМ (разрешение выдачи адреса из регистра микрокоманд).

Обменом данных по магистрали управляют также следующие сигналы: RD — чтение (разрешение ввода данных в ОУ из ячейки памяти или внешнего устройства), WR — запись(разрешение приема данных из

1663618

ОУ в ячейку памяти или внешнее устройство), SYNC — синхросигнал, сопровождающий выдачу адреса, END — конец обмена (при совмещенных шинах адреса и данных сигнал свидетельствует об окончании коман,цы или последовательности микрокоманд типа "Чтение-запись"

"-Модификация" — "Чтение-запись".

Блок 105 предназначен для преобразования кода инструкции управления обменом 1C3 — 1CO в набор управляющих сигналов. Восемь инструкций со значением

1СЗ, равным "0", используются при совмещенных шинах адреса и данных, 6 инструкций — со значением С23, равным "1" — при раздельных шинах адреса и данных. Наборы потенциальных сигналов RD, EDA, ЕАА, EDM, ЕАМ присутствуют на выходе схемы контроллера все время наличия кода соответствующей инструкции на входах, импульсный сигнал WR определяется наличием импульса на входе CWR, импульсный сигнал SYNC и инверсный импульсный сигнал END — наличием импульса на входе CSYNC, CEND, Коды инструкций, их мнемонические обозначения, содержание инструкций и таблица истинности схемы преобразования, кодов представлены на фиг.10. Символы "1" в таблице, показанной на фиг.10, соответствуют наличию единичного потенциального сигнала на выходе контроллера, символы "1 "и "1 " — наличию на выходе прямого и инверсного импульсных сигналов соответственно, Свечение индикаторов 32 соответствует наличию символа "1" и "1 " или "1 " в соответствующем столбце таблицы, показанной на фиг,10, Элемент 101 предназначен для управления обменом информацией между внешним устройством и шиной данных магистрали микроЭВМ, т.е. является контроллером ввода-вывода данных. Элемент

101 работает под управлением сигналов с шины адреса и выходных сигналов системного контроллера (блок 105). Предполагается, что на лабораторной установке можно реализовать микроЭВM с количеством внешних устройств ввода-вывода, не большем четырех. Адрес внешнего устройства задается в двух младших разрядах А1, АО кода адреса, Признаком обращения к внешнему устройству (для отличия от обращения к ячейке памяти) является наличие единичного сигнала на шине PU (внешнее устройство). Этой шиной, в частности, может являться шина старшего разряда адреса А7., Код адреса, присваиваемый внешнему устройству ввода-вывода задается на вхо5

45 дах К1, К0 контроллера, Селектор адреса на элементах 33 — 37 сравнивает код на шине адреса и входах К1, КО и при обращении к данному внешнему устройству в момент появления синхросигнала вырабатывается сигнал захвата адреса, Этот сигнал может быть использован внешним устройством для подготовки к обмену данными или выполнения каких-либо иных действий, Одновременно устанавливается в "1" триггер 38.

Последующее появление сигнала WR приводит к выработке сигнала записи, который может быть подан на тактовый вход регистра 63 для приема информации с шины данных. Сигнал разрешения чтения, выдаваемый контроллером ЬУ в ответ на сигнал RD, может быть подан на вход Е регистра 63 или блока 58 для выдачи информации из внешнего устройства на шину данных. После захвата адреса контроллером при использовании магистрали с совмещенными шинами адреса и данных к внешнему устройству может быть выполнено несколько последовательных обращений типа "Запись" или "Чтение". Конец обмена установка в "0" триггера 38 — выполняется по фронту О/1 сигнала END, Начальная установка в "0" триггера 38, если в этом есть необходимость, осуществляется сигналом сброса.

В ячейке универсальной лабораторной установки находятся два контроллера устройства ввода-вывода данных, Коды адреса, присваиваемые этим устройствам, задаются на входах 1К1, 1 КО и 2К1, 2КО. Соответствующие индикаторы 32 индицируют единичные состояния триггеров 38, Блок 44 имеет емкость 128 восьмираэрядных слов и реализован íà MC К541РУ2.

Блок 44 имеет совмещенные входы и выходы данных Д107 — Д100. его входной инверсный импульсный сигнал WR приводит к записи информации с входов Д10 в ячейку с адресом, заданным на входах А6 — АО. При сигнале на входе WR блока 44, равном "1", на выходы Д10 передается код иэ ячейки, выбранный кодом А6-АО, Блок 52 обеспечивает передачу информации при нулевом потенциале а его входе

CS: при сигнале на входе BS, равном "0", передаются данные с входов Д1 блока 52 на двунаправленные входы-выходы ДВ (выходы ДО отключены), при сигнале на выходе

BS, равном "1", передаются данные с входов ДВ на выходе ДО схемы. При единичном сигнале на входе CS выходы ДО и ДВ блока

52,находятся в отключенном (третьем) состоянии.

Совокупность элементов 41, 42, 103,(контроллер блока памяти) управляет обме1663618

10

45

50 ном информацией между блоком 44 и внешними шинами адреса и данных. Сам контроллер работает под управлением сигналов с системного контроллера, подаваемых на его входы. Признаком обращения к ячейке памяти (в отличие от обращения к внешнему устройству) является наличие нулевого сигнала на шине PU, Этим сигналом, в частности, может быть сигнал со старшего разряда шины адреса А7, При обращении к блоку 44 в момент появления синхросигнала адрес ячейки памяти записывается с входов А6—

AO в счетчик 43 сигналом захвата адреса, одновременно устанавливается в "1" триггер 46, разрешая работу блока 52, При нулевом состоянии триггера 46 работа блока 52 всегда запрещена. При единичном состоянии триггера 46 элементы 48, 51 разрещают работу блока 52 лишь при различных сигналах на внешних входах. Запись информации с внешних входов в выбранную ячейку памяти происходит по импульсному сигналу

NlR при значении RD, равном "О". Комбинация NIR = О, RD = 1 обеспечивает режим считывания блока 44 и передачу информации из выбранной ячейки на внешние выходы Д107 — Д100. При всех комбинациях значений сигналов WR, RD и состояния триггера 46, за исключением режима записи, блок 44 всегда находится в режиме считывания и на внешних выходах Д107 — Д100 всегда присутствует код данных из ячеек памяти, выбранной кодом, находящимся в счетчике 43, Состояние выходов Д07 — ДОО счетчика 43 можно контролировать на соответствующих индикаторах 32, Установка в единичное состояние триггера 46 может происходить и при подаче инверсного импульсного сигнала на вход

"+1" счетчика 43. По фронту О/1 этого сигнала состояние счетчика 43 увеличивается на единицу. На соответствующем индикаторе

32 отображается состояние триггера 46 и признак активного состояния выходов блока 52 — признак передачи информации на входы Д10.

Сброс триггера 46 в нулевое состояние может выполняться по фронту О/1 сигнала

"Конец обмена" или же сигналом сброса с коммутатора 7, который также осуществля. ет установку нулевого адреса в счетчике 43.

Счетчик 102, элемент 103 и блок 52 могут подключаться к магистралям трех типов; с совмещенными двунаправленными шинами адреса и данных, с раздельными шинами адреса и двунаправленной шиной данных, с раздельными шинами адреса, входых данных и выходных данных.

Работа памяти при совмещенных шинах адреса и данных.

Входы Д106 — Д100 объединяются с входами А6 — АО и покдлючаются к соответствующим шинам магистрали. Вход PV объединяется с входом Д107 и подключается к шине старшего разряда магистрали. На входах "+1" и R2 задаются единичные потенциалы. При необходимости триггер 46 устанавливается в исходное состояние нулевым сигналом на входе R1, затем на этом входе должен быть задан единичный потенциал, входы SYNC, WR, RD u END объединяются с соответствующими выходами системного контроллера. Обмен информацией между памятью и магистралью выполняется за несколько тактов, В такте выдачи адреса при наличии нулевого значения в старшем разряде кода адреса синхросигналом код с магистрали фиксируется в счетчике 43, одновременно устанавливается в "1" триггер 46. В последующих тактах может быть выполнено несколько последовательных операций записи или считывания данных по выбранному адресу. Прекращение обмена с памятью обеспечивается выдачей системным контроллером сигналов, соответствующих инструкциям "Чтение" и "Конец обмена" или "Запись" и "Конец обмена", Работа памяти при раздельных шинах адреса и данных.

Входы Д107 — Д100 подключаются к шине данных, входы А6-АΠ— к соответствующим разрядам шины адреса, вход PV — к старшему разряду шины адреса. На входах

"+1" и R2 задаются единичные потенциальь

При необходимости триггер 46 устанавливается в исходное состояние нулевым сигналом на. входе R1, затем на этом входе должен быть задан единичный потенциал, входы SYNC, WR u RD соединяются с соответствующими выходами системного контроллера. Обмен информацией между памятью и магистралью выполняется за один такт. На вход END должен быть подан инверсный импульсный сигнал, по времени следующий позже сигналов, стробирующих запись в память или прием считанной из памяти информации. При поступлении с системного контроллера сигналов, соответствующих инструкциям обмена типа "Запись

Данных по адресу из регистров" при наличии нулевого значения в старшем разряде кода адреса синхросигналом код с шины адреса фиксируется в счетчике 43, триггер

46 устанавливается в "1", сигнал на входе

NfR обеспечивает запись данных с шины

Д10 в выбранную ячейку. Сигнал на выходе

END устанавливает в "0" триггер 46. Выдача данных из ячейки памяти на шину Д10 обеспечивается инструкциями обемена "Чтение данных по адресу из регистров", 1663618

50

Работа памяти при раздельнь1х шинах адреса, входных и выходных данных.

Источник входных данных подключается к входам Д107 — Д100, приемник выходных данных — к выходам ДО7 — ДОО, входы

Аб —,АО подсоединяются к шине адреса. На входах PV u RD задаются нулевые потенциалы, на входах "+1" и R2 — единичные потенциалы. При необходимости триггер 46 нулевым потенциалом на входе R1 устанавливается в исходное состояние, затем на этом входе должен быть задан единичный потенциал, Для записи информации при установившихся значениях сигналов на шинах адреса и входных данных должны быть последовательно поданы импульсные сигналы на входы SYNC, WR u END. В режиме сигнал END должен поступать позже момента записи информации в приемник выходных данных, Если есть необходимость в последовательном обращении к одной и той же ячейке, то синхросигнал должен поступать только при первом обращении и сигнал

END — только при последнем. В других случаях на вход END может быть постоянно подан сигнал с генератора 1.

Работа памяти в режиме загрузки и контроля содержимого его ячеек, Предварительная запись определенной информации в одну или несколько произвольных ячеек блока 44 проще всего может быть выполнена следующим образом.

Входы Д107 — Д100 подключаются к выходам клавишного регистра 3 — источника данных, входы Аб- АΠ— к выходам регистра

3 — источника адреса. На входах PV u RD задаются нулевые потенциалы, на входах

"+1", R1, R2 и END — единичные. На входы

SYNC u WR подаются сигналы с выходов генератора" (сигнал SYNC по времени должен опережать сигнал WR), На регистрах 3 набирается код адреса ячейки памяти и код данных, Запись выполняется при нажатии кнопки ГИ ОДИН и контролируется по индикаторам 32 (адрес ячейки и записанные в нее данные), При необходимости записать данные в несколько ячеек памяти с последовательными адресами можно обойтись без регистра

3 — источника адреса, Вхо