Токхейм Р. - Основы цифровой электроники (1988)(ru) (775262), страница 52
Текст из файла (страница 52)
11.2 еще три блока: клавишную панель, семисегментный индикатор и источник питания. В простейших микрокалькуляторах э го единственные функциональные блоки, не входящие в состав БИС. Очевидно, что клавишная панель (клавиагура) является устройством ввода информации.
Она содержит простые нормально разомкнутые переключатели. Десятичный индикатор — устройство вывода информации. На рис. 11.2 он представлен в виде 6-разрядного семисегментного индикатора. В самых дешевых микрокалькуляторах источником питания обычно является батарея гальванических элементов.
Как видно из рис. 11.2, используемая в микрокалькуляторе БИС разбивается на ряд функциональных подсистем. Показанная на рисунке организация БИС - только олин из нескольких возможных способов обеспечения функционирования микрокалькулятора. Ядро системы— сумматор-вычитатель, который работае~ аналогично уже извесзным вам 4-разрядным сумматорам. Тактовый генератор синхронизует работу всех частей системы.
Так~оная частота довольно высока от 25 до 500 кГц. При включении микрокалькулятора начинают непрерывно вырабатываться тактовые импульсы, и все схемы работают «вхолостую» до тех пор„пока с клавиатуры не поступит какая-нибудь команда. Предположим, что с помощью этого микрокалькулятора мы находим сумму 2+ 3. Когда мы нажимаем клавишу с цифрой 2, шифратор преобразует десятичное число 2 в двоично-десятичный код 0010. Блок управления направляет двоичную комбинацию 0010 в регистр индикатора, где эта двоичная комбинация запоминается. Эта информация поступает также на входы семисегментного дешифратора, который переводит в возбужденное состояние линии а, Ь, с1, е и д.
При поступлении «включающего» импульса по шине опроса, подключенной к первому разряду индикатора, в этом разряде кратковременно высвечивается цифра 2. Опрос разрядов индикатора осуществляется с большой частотой, и поэтому кажется, что цифра 2 светится непрерывно, хотя на самом деле младший разряд индикатора (как и любой другой разряд) включается и выключается много раз за 1 с. Затем мы нажимаем клавишу «+». Код операции сложения передается в дополнительный регистр (Х-регистр) и запоминается.
Теперь мы нажимаем на панели клавишу с цифрой 3. Шифратор преобразует десятичное число 3 в двоично-десятичный код 0011. Блок управления пересылает двоичную комбинацию 0011 в регистр индикатора, далее эта комбинация поступает на входы дешифратораформирователя, и после дешифрации на индикаторе появляется цифра 3. В это же время блок управления пересылает. первую двоичную комбинацию 0010 (десятичное пнфювыв систгмы Арюпскзура 10 284 число 2) в регистр операндов.
Теперь мы нажимаем клавишу «=», и в блоке управления организуется проверка содержимого Х-регистра, чтобы «узнать», что же надо делать. Ответ Х-регистра: нужно сложить содержимое регистра операндов и регистра индикатора (т. е. двоично-десятичные коды чисел 2 и 3). Управляющее устройство подает соответствующие двоичные комбинации на входы сумматора. Результат сложения помешается в накапливающий регистр (аккумулятор).
В данном случае результатом является двоично-десятичный код 0101. Блок управления реализует пересылку полученной двоичной комбинации в регистр индикатора, и на индикаторе появляется цифра 5. При обработке многоразрядных чисел и более сложных их представлений, содержащих десятичную точку, работа блока управления осуществляется в соответствии с инструкциями, находящимися в регистре команд. Цикл решения сложной задачи может включать сотни элементарных операций„запрограммированных в ПЗУ. Особенно впечатляет то, что даже сотни таких операций выполняются за время, меньшее 1,'1О с. Ре~истры в схеме на рис. 11.2 — довольно большие (по информационной емкости) устройства по сравнению с теми регистрами, которые вы использовали в лаборатории. Большую информационную емкость (многие тысячи бит) имеет также ПЗУ.
Структурная схема на рис. 11.2 дает только один пример возможной организации работы микрокалькулятора. Для каждой модели микрокалькуляторов характерна своя собственная, отличная от других моделей, организация работьь Проведенное обсуждение имело целью показать, что в сложных цифровых системах, подобных микрокалькулятору, встречаются многие уже известные вам подсистемы.
Конкретную организацию подсистем (как на рис. 1!.2) нужно знать только разработчикам данного микрокалькулятора. Об этой организации иногда говорят как об архитектуре микрокалькулятора. Обратите внимание, что в рассмотренном электронном микрокалькуляторе представлены все элементы системы. Вас могут попросить найти неисправность в микрокалькуляторе и починить его.
Конструкция большинства дешевых микрокалькуляторов не допускает их починку. Однако по меньшей мере один раз фирма-производитель восстанавливает свои модели микрокалькуляторов. В состав микрокалькулятора современной конструкции входят клавишная панель (клавиатура), однокристальная БИС„возможно, печатная плата, индикаторный модуль и источник питания. Не имея принципиальной электрической схемы микрокалькулятора, вы все-таки можете устранить в нем некоторые очевидные дефекты. Внимательно проверьте батарею гальванических элементов или источник питания. Замените батарею или проверьте на- ГЛАНА !! пряжение элемеупов путем подключения какой-нибудь нагрузки.
Внимательно обследуйте также батарейные токосъемники на предмет потери или ухудшения контакта. Если вы подозреваете отсутствие питания, проверьте с помощью тестера наличие напряжения в точке, максимально близкой к микросхеме. Вторым довольно ненадежным блоком в микрокалькуляторах является клавиатура. Поскольку клавиатура -это по-существу механическое устройство (и обычно очень дешевое), с ней бывает мноуо хлопот.
Во многих моделях микрокалькуляторов клавиатура за!ерметизирована н недоступна для ремонта. Однако в некоторых микрокалькуляторах клавиатуру можно по крайней мере очищать сжатым воздухом и проверять качество контактов. Помимо очистки клавиатуры и замены батарей убедитесь в отсутствии разрывов соединительных проводов и проверьте качество контактов. Неисправность индикаторного модуля и БИС устраняется только у дорогих микрокалькуляторов в специальных ремонтных лабораториях, Нсвсаравнвсть кнкро.
калькулвторов Вьтолняя следующие задания„проверьтс, хорошо ли вы усвоили изложенный материал. 5. В современных микрокалькуляторах единственная выполняет функции хранения, обрабоз-ки н управления. 6. В микрокалькуляторе индикатор является устройством 7. В микрокалькуляторе клавиатура является устройством 8. Назовите два блока, которые нужно в первую очередь проверить при обнаружении неисправности в недорогом микрокалькуляторе.
11.4. ЭВМ цнфр эвм Электронная вычислительная машина (ЭВМ) — наиболее сложная цифровая система. В болыпинстве цифровых ЭВМ можно выделить пять функциональных блоков, показанных на рис. П!.3. Устройствами ввода информации могут быть клавиатура, считыватель перфокарт, устройство ввода информации с магнитной ленты или обычная телефонная линия. Все эти устройства обеспечивают передачу информации от человека к машине. Устройство ввода должно перекодировать информацию с язьта, коупорый использует человек, на язык двоичных символов, понятных ЭВМ.
) Память ЭВМ-это хранилище данных и программ. Оно ,.! может быть дополнено устройствами хранения информации вне центрального процессора. Большую часть памяти в центральном процессоре традиционно составляли ЗУ на маг- цивровьж системы зу ттл У >е з энм. Центральный прецеееар нитных сердечниках, но в настоящее время в центральном процессоре используются полупроводниковые ЗУ.
Арифметическое устройство — зто то, что большинство людей принимает за ЭВМ. Арифметическое устройство складывает, вычитает, сравнивает и выполняет некоторые другие логические операции. Обратите внимание на наличие двунаправленного канала связи между памятью ЭВМ и арифметическим устройством.
Другими словами, данные можно переслать в арифметическое устройство для обработки н возвратить в память для хранения. Арифметическое устройство иногда называют арифметико-логическим устройством (АЛУ). Устройство управления — это «нервная система» ЭВМ. Оно регламентирует порядок работы всех остальных частей системы и «сообщает» устройству ввода, когда нужно вводить информацию и где разместить ее в памяти.
Оно вызывает информацию из памяти ЭВМ, направляет в арифметическое устройство и дает команду на выполнение, например, операции сложения. Оно направляет ответ назад в память и к устройству вывода. Оно «сообщает» устройству вывода, когда нужно выводить информацию. Это только некоторые примеры тех функций, которые может выполнять устройство управления. Устройство вывода информации — связующее звено между машиной и человеком. Эта связь может осуществляться с помощью печатающего устройства (принтера), которое напоминает пишущую машинку без клавиш.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
