Методические указания по вычислительной технике для студентов заочного отделения по специальности 140448 «Техническая эксплуатация, ремонт и обслуживание электрического и электромеханического оборудования» Нефтекамск

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РБ

ГАОУ СПО

Нефтекамский нефтяной колледж

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ

для студентов заочного отделения по специальности 140448 «Техническая эксплуатация, ремонт и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»


Нефтекамск

2012г

1. Общие методические указания

Программа предмета «Вычислительная техника» предусматривает изучение характеристики дисциплины и ее связи с другими дисциплинами учебного плана, ее роль в развитии науки, техники и технологии, области применения вычислительной техники (производство, управление, искусственный интеллект).

Основная форма изучения курса – самостоятельная работа над рекомендованной литературой и материалами периодической печати.

Рекомендована следующая последовательность изучения курса:

1. 
   Изучить материал по рекомендованным учебным пособиям;
   
2. 
   Составить конспект изучаемого материала и выписать непонятные вопросы;
   
3. 
   Ответить на вопросы по самопроверке;
   
4. 
   Выполнить письменно контрольную работу и выслать ее в колледж в надлежащий срок;
   
5. 
   Во время лабораторно – экзаменационной сессии, прослушав лекции и выполнив лабораторные работы в полном объеме, сдать зачет и экзамен по курсу.
   

Контрольную работу необходимо выполнить в отдельной тетради. На обложке указать предмет, полное название учебного заведения, фамилию, имя, отчество студента, его шифр и домашний адрес.

Вопросы переписывать полностью. Отвечать необходимо конкретно и только на поставленный вопрос.

Получив прорецензированную контрольную работу, студент должен исправить ошибки и дать необходимые дополнения к ответам, если того требует рецензия.

Если работа выполнена неудовлетворительно, то, следуя указаниям рецензента, дать в этой же тетради дополнения к ответам, либо выполнить ее заново и выслать вместе с незачтенной. Замечания и рецензию преподавателя стирать нельзя.


Раздел 1. Математические и логические основы микропроцессорной техники.

Тема: Системы счисления.

Понятие системы счисления. Двоичная, десятичная, восьмеричная, шестнадцатеричная системы счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другие.

Литература: 1, стр 5,6,3,стр.9-30

Методические указания:

Необходимо иметь представление об арифметических основах микропроцессора и микро-ЭВМ.

Уметь переводить числа из одной системы счисления в другую.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Какие системы счисления вам известны?
   
2. 
   Как связаны система счисления и скорость вычисления, емкость памяти, сложность выполнения арифметических операций?
   

Тема: Арифметические основы вычислительной техники.

Правила выполнения арифметических действий над двоичными числами. Кодирование чисел (прямой, обратный, дополнительный коды).

Литература: 3,стр.84-91

Методические указания:

Необходимо знать правила сложения, вычитания, умножения над двоичными, восьмеричными и шестнадцатеричными числами.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Переведите число 3456 из десятичной системы счисления в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления.
   
2. 
   Сложить в двоичной системе счисления 1000111 и 11110011. Результата перевести в десятичную систему счисления.
   

Тема: Представление отрицательных чисел в микропроцессоре.

Кодирование чисел (прямой, обратный, дополнительный коды).

Литература: 2,стр.39

Методические указания:

Необходимо уметь переводить отрицательные числа в коды ЭВМ, производить с ними действия арифметики.

Вопросы для самопроверки:

3. 
   Переведите число -56 из десятичной системы счисления в двоичную систему счисления.
   
4. 
   Сложить в двоичной системе счисления -43 и 79. Результата перевести в десятичную систему счисления.
   

Тема: Логические элементы ЭВМ.

Основной базис алгебры логики, законы алгебры логики. Основные логические операции. Таблицы истинности. Применение логических элементов в устройствах микропроцессорной техники.

Литература: 3,стр.99-108, 2,стр.62-66.

Методические указания:

Необходимо иметь представление о логических основах микропроцессора и микро-ЭВМ, знать основные логические элементы.

Уметь применять правила преобразования формул.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Упростите выражение:
   
2. 
   докажите с помощью таблицы истинности следующее тождество:
   А + =1.
   
3. 
   Докажите с помощью таблицы истинности следующее тождество: А+1=1. =
   
4. 
   Упростите выражение: (А)(АВ).
   

Тема: СКНФ и СДНФ. Классификация и определение ИМС.

Нормальная и совершенная нормальная формы, минимизация логических функций. Понятие цифровых электронных схем. Классификация и определения. Степень интеграции ИМС.

Литература: 1,стр.188-195.

Методические указания:

Необходимо формы представления логических функций. Иметь понятие электронных схем, знать их классификацию, степень интеграции.

Уметь применять правила преобразования формул при реализации логических схем на микросхемах.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   выполните реализацию логической функции Y=ab+
   cd+e на микросхемах серии К155ЛА1 и К155ЛА3.
   

Раздел 3. Типовые узлы и устройства микропроцессорной техники.

Тема: Триггеры.

Основные понятия и классификация. Триггеры (RS, D,JK - типов); принцип работы, функциональная схема. Временная диаграмма, параметры, примеры использования, микросхемное исполнение.

Литература: 1,стр.225-233

Методические указания: необходимо иметь представление о принципах работы типовых узлов и микро – ЭВМ.

Вопросы для самопроверки:

1) Закончить высказывание: последовательные устройства содержат элементы памяти, называемые .

2) Элементом памяти, который позволяет размещать данные, являются обычно .

3) Нормальным выходом триггера является выход (Q,Q).


Тема: Регистры.

Регистры (параллельные, последовательные, реверсивные, сдвигающие): определение, функциональная схема, установка нулевого состояния, параметры, сигналы управления, примеры использования, микросхемное исполнение, сравнительные характеристики регистров разных серий микросхем.

Литература: 3,стр.126-130.

Методические указания:

Необходимо знать правила оформления схем цифровых устройств, взаимодействие логических элементов.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Классификация регистров по виду выполняемых операций, по способу приема и передачи информации, по количеству каналов, по количеству тактов управления.
   
2. 
   Микрооперация сдвига.
   

Тема: Дешифратор, мультиплексор.

Назначение. Таблица состояний. Функциональная схема. Параметры. Примеры использования. Сравнительные характеристики микросхем, приведенных в справочнике. Мультиплексоры. Принцип работы мультиплексора. Таблица состояний. Функциональная схема. Параметры. Примеры использования. Сравнительные характеристики микросхем мультиплексоров, приведенных в справочнике.

Литература: 1,стр.280-288.

Методические указания:

Необходимо знать правила оформления схем цифровых устройств, взаимодействие логических элементов.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Что называется дешифратором?
   
2. 
   Способ построения матричного дешифратора.
   

Тема: Счетчики.

Счетчики. Классификация. Принципы построения и работа счетчиков. Суммирующие, вычитающие и реверсивные счетчики.

Литература: 3,стр.130-133.

Методические указания:

Необходимо знать классификацию счетчиков, основные характеристики счетчиков.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Что характеризует модуль счета, разрешающая способность, время регистрации, емкость счетчика?
   
2. 
   Недостаток несинхронного счетчика с последовательным переносом.
   

Тема: Сумматоры.

Функциональная схема полусумматора и таблица его состояний. Функциональная схема сумматора и таблица его состояний. Сравнительные характеристики микросхем сумматоров, приведенных в справочнике.

Литература: 1,стр.288-295

Методические указания:

Необходимо знать область применения сумматоров, устройство и работа одноразрядного комбинационного сумматора. Сумматор с последовательным и параллельным переносом. Уметь строить схему полного сумматора по условиям функционирования устройства.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   какие сигналы участвуют в формировании результата одноразрядного полного сумматора.
   
2. 
   что формируется на выходе одноразрядного полного сумматора.
   
3. 
   как определяется быстродействие в последовательных и параллельных сумматорах?
   

Тема: Арифметико – логическое устройство процессора.

Назначение, условное обозначение. Схема, принцип работы.

Литература: 3,стр.171-187.

Методические указания:

Необходимо знать классификацию АЛУ, схему устройства, принцип выполнения сложения и умножения в АЛУ.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Назначение регистров в АЛУ.
   

Тема: Запоминающие устройства.

Классификация ИМС памяти. Принципы построения ИМС памяти. Структура запоминающих устройств. Полупроводниковая оперативная память с произвольным доступом. Полупроводниковая постоянная память.

Литература: 3,стр.221-242.

Методические указания:

Необходимо знать классификацию ЗУ, характеристики ЗУ.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Классификация ОЗУ.
   
2. 
   Элементарные ячейки памяти __________(статических, динамических) ОЗУ практически состоят из стандартных триггеров.
   

Раздел 4. Микропроцессоры.

Тема: Устройство микропроцессора.

Реализация процессоров БИС и СБИС различных типов. классификация микропроцессоров. Архитектура микропроцессора.

Литература: 3,стр.159-170

Методические указания:

Необходимо знать структуру микропроцессора.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Какие регистры общего назначения вам известны?
   
2. 
   Что хранит указатель стека?
   

Тема: Рабочий цикл процессора.

Рабочий цикл микропроцессора. Начальный адрес. Регистры внутренней памяти микропроцессора.

Литература: 5,стр.193, 7,стр.28,29.

Методические указания:

Необходимо знать способы адресации данных, основной формат кодирования, определение и назначение директив PAGE, TITLE, SEGMENT, PROC, END.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Как процессор рассматривает информацию, считанную на 1 этапе, как – на втором этапе?
   

Тема: Адресация, способы адресации.

Регистры микропроцессора. Структура памяти. Сегментация. Вычисление адреса. Понятие способа адресации. Различные способы адресации. Регистровая, непосредственная и косвенная адресация.

Литература: 7,стр.143-145,155,270 5,стр.201.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Назначение и принцип работы шин адреса, управления и данных.
   
2. 
   Физические ограничения для устройств передачи информации.
   

Тема: Структура команд.

Структура команд. Формат команд. Система команд микропроцессора, процедура выполнения команд.

Литература: 3,стр.201-210 5,стр.202-205

Методические указания:

Необходимо уметь грамотно записывать команды.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Сколько операндов может иметь команда, приведите примеры.
   

Тема: Основные команды языка АССЕМБЛЕР.

Применение команд для организации взаимодействия с памятью и с внешними устройствами. Машинные команды и их применение.

Литература: 5,стр. 2,стр.294-309, 7,стр.138-139, 89, 141-142, 219-221.

Методические указания:

Необходимо уметь грамотно записывать команды, знать принцип их работы.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Команда пересылки данных.
   
2. 
   Команды сложения, вычитания, умножения, деления.
   
3. 
   Команды логических операций.
   
4. 
   Команды условного и безусловного переходов
   

Тема: Работа микропроцессора при выполнении прерывания.

Команды прерывания. Работа микропроцессора при выполнении прерываний.

Литература: 3,стр.211-217

Методические указания:

Необходимо. знать работу микропроцессора при выполнении прерываний, уметь организовывать прерывания микропроцессора для вывода символов на экран.

Вопросы для самопроверки:

1. 
   Перечислите известные вам команды прерываний работы микропроцессора.
   

Тема: Изучение многопроцедурной структуры программ.

Многопроцедурная структура программы. Команды вызова подпрограмм.

Литература: 7,стр.169-174

Методические указания:

Необходимо знать однопроцедурную и многопроцедурную структуры программ. Уметь применять сомаду вызова процедур при написании многопроцедурной структуры программ.

Вопросы для самопроверки:

2. 
   Расскажите о принципе работы команды RET, находящейся в конце основной и подчиненной процедуры.
   

Тема: Организация интерфейсов в микропроцессорной системе.

Взаимодействие аппаратного и программного обеспечения. Различные типы интерфейсов микропроцессорных систем. Виды интерфейсов. Управляющие сигналы и принципы организации обмена информацией..

Литература: 3,стр.247-256, 2,стр.329-409.