Организация цикла лабораторных работ
Состав и задачи цикла работ
Программа дисциплины "Вычислительная техника" предусматривает проведение для студентов очной формы обучения шести лабораторных работ (34 часа).
Наименование лабораторной работы | Кол-во часов |
1. Изучение лабораторного стенда, овладение навыками коммутации схем на стенде | |
2. Синтез комбинационного автомата | |
3. Синтез и исследование двоичных шифраторов | |
4. Исследование коммутаторов информационных потоков | |
5. Исследование триггеров | |
6. Исследование счетчика / делителя | |
ВСЕГО |
В начале цикла проводится обучение студентов правилам безопасности, действующим в лаборатории, и правилам пользования лабораторным оборудованием (стендом, осциллографом и другими приборами). После получения инструктажа каждый студент дает обязательство строго соблюдать данные правила, расписываясь в соответствующем журнале. В случае нарушения правил студенты могут быть отстранены от работы и подвергнуты повторной сдаче зачета по технике безопасности.
Содержание цикла лабораторных работ – изучение свойств основных функциональных узлов ВТ, выполненных на цифровых микросхемах. В результате студент должен научиться читать принципиальные схемы узлов ВТ, а также синтезировать эти узлы, приобрести начальные навыки их экспериментального исследования.
Проведение каждой лабораторной работы включает этапы подготовки, выполнения работы, оформления и защиты отчета. Каждая лабораторная работа требует ориентировочно 2 часа на подготовку квыполнению и 2 часа на оформление отчета и подготовку к его защите. Это время предусмотрено в учебном плане как самостоятельная работа.
Подготовка к выполнению лабораторной работы
При подготовке к работе следует:
- изучить теоретические сведения, приведенные в методических указаниях и рекомендованной литературе;
- составить заготовку отчета с названием работы, планом эксперимента (в развернутой форме), заголовками подлежащих заполнению таблиц, диаграмм и т.п.
Основной стадией подготовки к работе является составление плана эксперимента (ПЭ) – в данном цикле для изучения лабораторного стенда либо исследования различных функциональных узлов и микросхем. Бригада, не подготовившая ПЭ, к выполнению работы не допускается. План должен включать:
- цель работы (приведена в методических указаниях к каждой работе).
- функциональный анализ исследуемого устройства (узла, микросхемы),
- перечень дополнительных элементов, необходимых для исследования (рекомендованы в МУ),
- принципиальную схему (схемы) эксперимента,
- перечень подлежащих выполнению процедур, названия и местонахождение анализируемых сигналов, методику измерений или исследований.
Функциональный анализ начинают с уяснения назначения устройства. Затем следует составить список его функций, изучив соответствующую литературу, ссылки на которую приведены в МУ к каждой работе. Если устройство имеет несколько функций, следует определить их взаимное влияние, в частности приоритеты. Для микросхемы следует соотнести каждый вход, выход, двунаправленный вывод и соответствующую функцию, объединив выводы в группы по признаку функциональной связанности (например, однородные выводы). Удобно при этом пользоваться структурными и функциональными схемами устройств, а при изучении микросхем – их условными графическими обозначениями. Уяснив назначение входов, следует определить, какое состояние должны иметь те из них, которые не исследуются на данной стадии эксперимента.
Далее следует выбрать дополнительные элементы, необходимые для исследования микросхемы (делитель частоты и т.п.), и составить принципиальную схему (схемы) эксперимента – схему соединения этих элементов, исследуемой схемы и полей стенда. Следует предусмотреть также подачу напряжений питания на все схемы, потенциалов "лог. 0" и "лог. 1" – на неиспытываемые входы (в частности, на прямые динамические входы рекомендуется подавать "лог. 1", а на инверсные – "лог. 0"), сигналов начальной установки и т.п. Внутри УГО каждой микросхемы следует отметить ее расположение на стенде (контактные колодки +1, +2, +3). Каждомупроводнику (линия связи между элементами) следует присвоить уникальное для схемы имя. Для входных и выходных цепей рекомендуется использовать имена, полученные из таблицы истинности, для промежуточных цепей – связанные с именем/номером выхода, подключенного к данной цепи (например, для выхода +2:8 удобно имя «28»), либо с функцией сигнала (например, «X2А2#» для сигнала X2 после логического умножения на А2 и инвертирования). Все элементы схемы следует пронумеровать по правилу, приведенному в /1/, в соответствии с правилом «слева – столбцами сверху вниз – направо». При разнесенном изображении нескольких одинаковых элементов (например, логических элементов), содержащихся в одном корпусе, им присваивают одно и то же обозначение, например DD12, дополняя его для каждого элемента порядковым номером через точку (DD12.1, DD12.2, DD12.3…) в соответствии с тем же правилом в пределах устройства.
Следующим этапом планирования является составление (на основе результатов функционального анализа устройства) перечня подлежащих выполнению процедур. В перечне следует определить вид подаваемых на входы сигналов и порядок их подачи, а также наименование входных, выходных и промежуточных сигналов, подлежащих выводу на индикацию. Рекомендуется разбить эксперимент на стадии, каждая из которых должна соответствовать исследованию одной функции, и дать им названия (например, по анализируемой функциональной группе входов). В состав эксперимента должно входить исследование функционирования устройства как при подаче стандартных комбинаций входных воздействий, так и при конфликтных ситуациях (для проверки приоритетов, защит и т.п.) Полученный перечень должен иметь наглядный вид и сопровождаться необходимым комментарием.