1.1.2 Клавиатура
Проверка работы индикаторов может осуществляться также с помощью клавиатуры К10 (рис. 8). При нажатии на каждую из клавиш шифратор сигналов клавиатуры формирует двоичный код.
Рис. 8. Клавиатура на НП.
К10 может формировать выходные коды для двух десятичных разрядов – цифры m и n, поочередно.
Для этого выходы шифратора (8, 4, 2, 1) подключены к соответствующим выходам клавиатуры (m, n).
Рис. 9. Схема соединения выходов шифратора и выходов клавиатуры.
1.1.3 Калькулятор
Рассмотрим работу индикаторов и клавиатуры на примере простейшего калькулятора.
Простейший калькулятор представляет собой устройство ввода, два регистра, соединенных с арифметическим устройством (АУ) и устройство индикации.
На рис. 10 представлена схема калькулятора.
Рис. 10 Схема калькулятора.
На схеме видно, что левые (m·101) контакты клавиатуры К10 соединены с индикатором «Операнд А», а правые (n·100) – с индикатором «Операнд В»
Информация с обоих регистров автоматически поступает в АЛУ.
Для осуществления арифметической операции на регистр управления АЛУ необходимо подать трехбитный код операции. Для этого соединим три переключателя (SA2, SA3 и SA4) c контактами регистра управления АЛУ (КОП).
Практически такой калькулятор работает следующим образом:
с клавиатуры поочередно вводятся значения в регистры 1 и 2
информация из регистров передается в АЛУ
на вход регистра управления АЛУ подается код операции
результат операции АЛУ отображается на сдвоенном индикаторе наборного поля ЭЛИКа
Схема подключения контактов на наборном поле ЭЛИК 01.ИН представлена на рис. 11.
Рис. 11. Схема подключения контактов при сборке калькулятора.
● (1-4) – Подключение первого регистра и его индикация
● (5-8) – Подключение второго регистра и его индикация
● (9-11) – Организация управления АЛУ (Установка кода операции)
Продемонстрируем работу калькулятора на примере.
Введем первый операнд. Для этого на клавиатуре при горящем индикаторе “m” нажмем кнопку “5”. Цифра 5 отобразится на левом индикаторе. На клавиатуре загорится индикатор “n”, означающий, что следующее значение будет выводиться на правый индикатор.
Введем код операции. Для этого с помощью переключателей SA2, SA3 и кнопки SA4 установим нужный нам код. Для выбора операции “+” (код 001), нажмем кнопку SA4.
Введем второй операнд. На клавиатуре нажмем кнопку “4”. Цифра 4 отобразится на правом индикаторе.
После этого результат сразу автоматически отобразится на сдвоенном индикаторе. Если схема собрана правильно, то мы увидим значение “09”.
1.2 Счетчик команд (к заданию 2.2)
В ЭВМ последовательная выборка команд из памяти производится под управлением схемы счетчика импульсов. Он в структуре компьютера называется счетчиком адресов команд программ, кратко счетчиком команд (СЧК) (на выходе счетчика формируются адреса команд, хранящиеся в ЗУ). Обозначение этого счетчика: PC (program counter).
В ходе выполнения какой-либо программы нередко возникают ситуации, когда требуется выполнять эту программу не пошагово, а перепрыгнуть часть кода (т. е. нарушить естественный ход системы команд). Причины таких ситуаций различны: переход по метке, прерывания и т. д..
Чтобы наглядно увидеть и понять работу счетчика команд, соберем схему на рис. 12.
Рис. 12. Схема циклического счетчика команд.
На схеме видно, что на вход «сброс» ГТИ и вход «R» PC изначально подается сигнал (единичный импульс) «1» (по умолчанию на всех входах «1»), сигнал сброса. Это сделано для того, чтобы ГТИ и PC установились в начальное состояние, и можно было бы начать работу. А затем устанавливается «0» для возможности работы с этими микросхемами. С выхода ГТИ «ТИ» на вход PC «+1» идут прямоугольные импульсы с заданной частотой. По этим импульсам счетчик будет считать. Текущее значение счетчика выводится на семисегментный индикатор. Такой счетчик будет считать от «0» до «9» в цикле (т. е. после «9» будет следовать «0», и при этом переходе на «P»- переполнение счетчика будет логическая «1»).
Можно модернизировать данную схему (рис.1.3) так, чтобы счетчик считал например с 3 до 9 в цикле (или начиная с любого другого числа от 0 до 8). Для этого будем использовать входы PC «D1», «D2», «D4» и «D8» для ввода значения начала счета. Выход «P» - переполнение счетчика, мы будем подавать на вход «С» счетчика для занесения начального числа отсчета. Пример такого счетчика показан на рис. 11.
В этом примере начальное число устанавливается клавиатурой К10, можно это делать и непосредственно, подавая логические «0» и «1» на входы Dx.
Рис. 13. Схема циклического 4-х разрядного счетчика команд с вводом начального значения отсчета (с предустановкой).
Рассмотрим таблицу истинности работы схемы, приведенной на рис. 11.
Таблица 2. Таблица истинности работы Схема циклического 4-х разрядного счетчика команд с вводом начального значения отсчета (с предустановкой).
№ |
Логическая единица на входах |
Состояние выходов |
||||
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
P |
||
1 |
R |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
+1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
+1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
4 |
+1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
5 |
+1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
6 |
+1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
Продолжение Табл. 2.
7 |
+1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
8 |
+1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
9 |
+1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
10 |
D1, С |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
11 |
D2,С |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
12 |
D1, D2, С |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
13 |
R |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Представим более подробное описание схемы на рис. 13. Оно представлено на рис. 14, и представляет из себя двухразрядный счетчик команд с предустановкой кода, выполненный на счетных триггерах и имеющий логическую часть.
Рис. 14. Схема подключения контактов циклического счетчика команд с вводом начального значения отсчета.
● (1-4) – Подключение клавиатуры к счетчику команд
● (5-7) – Подключение PC к ГТИ и др.
● (8-11) – Вывод на индикатор.