Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Информатика / Конспекты / Конспект урока на тему: "Логические основы устройства компьютера" 9 класс
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Информатика

Конспект урока на тему: "Логические основы устройства компьютера" 9 класс

библиотека
материалов

«Логические основы устройства компьютера»

Тема урока: Логические основы устройства компьютера.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Класс: 9

Цели урока:

  • образовательные: рассмотреть и изучить основы логического устройства компьютера;

  • развивающие: развитие логического мышления, внимания, наблюдательности;

  • воспитательные: воспитание информационной культуры, интереса к предмету.

Оборудование, материалы: доска, компьютер, проектор.

Программное обеспечение: MS Power Point

Ход урока

Организационный момент (приветствие, проверка готовности обучающихся к уроку) 2 мин

Изучение нового материала 35 мин

Базовые логические элементы реализуют рассмотренные выше три основные логические операции:
Поскольку любая логическая операция может быть пред­ставлена в виде комбинации трех основных, любые устрой­ства компьютера, производящие обработку или хранение информации, могут быть собраны из базовых логических элементов, как из «кирпичиков».
Логические элементы компьютера оперируют с сигналами, представляющими собой электрические импульсы. Есть импульс — логический смысл сигнала — 1, нет импульса — 0. На входы логического элемента поступают сигналы-зна­чения аргументов, на выходе появляется сигнал-значение функции.Преобразование сигнала логическим элементом задается таблицей состояния, которая фактически является таблицей истинности, соответствующей логической функции. 

Логический элемент «И». На входы А и В логического элемента (рис. 3.1) подаются два сигнала (00, 01, 10 или 11). На выходе получается сигнал 0 или 1 в соответствии с таблицей истинности операции логического умножения. 
hello_html_64aec791.jpg 

Pис. 3.1 Логический элемент • «И» 

Логический элемент «ИЛИ». На входы А и В логического элемента (рис. 3.2) подаются два сигнала (00, 01, 10 или 11). На выходе получается сигнал 0 или 1 в соответствии с таблицей истинности операции логического сложения. hello_html_m770d4f04.jpg
Рис. 3.2 Логический элемент • "ИЛИ" 

Логический элемент «НЕ». На вход А логического элемента (рис. 3.3) подается сигнал 0 или 1. На выходе получается сигнал 0 или 1 в соответствии с таблицей истинности инверсии 
hello_html_m53dad4c.jpg
Рис. 3.3 Логический элемент • "НЕ" 



Сумматор двоичных чисел 

В целях максимального упрощения работы компьютера все многообразие математических операций в процессоре сводится к сложению двоичных чисел. Поэтому главной частью процессора являются сумматоры, которые как раз и обеспечивают такое сложение. Полусумматор. Вспомним, что при сложении двоичных чисел в каждом разряде образуется сумма и при этом возможен перенос в старший разряд. Введем обозначения слагаемых (А, В), переноса (Р) и суммы (S). Таблица сложения одноразрядных двоичных чисел с учетом переноса в старший разряд выглядит следующим образом:

Слагаемые

Перенос

Сумма

А

В

Р

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0



Из этой таблицы сразу видно, что перенос можно реализовать с помощью операции логического умножения: 

Р =А&В. 

Получим теперь формулу для вычисления суммы. Значения суммы близки к результату операции логического сложения (кроме случая, когда на входы подаются две единицы, а на выходе должен получиться нуль). 

Нужный результат достигается, если результат логического сложения умножить на инвертированный перенос. Таким образом, для определения суммы можно применить сле­дующее логическое выражение: 

S = (А v B) & (А & В). 

Построим таблицу истинности для данного логического выражения и убедимся в правильности нашего предположения (табл. 3.11). 
Таблица 3.11. Таблица истинности логической функции F= (АvВ)&(А&В)

А

В

AvВ

А&В

А&В

(AvB)&(А&B)

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

0

0



Теперь на основе полученных логических выражений можно построить из базовых логических элементов схему сложения одноразрядных двоичных чисел. 

По логической формуле переноса легко определить, что для получения переноса необходимо использовать логический элемент «И». 

Анализ логической формулы для суммы показывает, что на выходе должен стоять элемент логического умножения «И», который имеет два входа. На один из входов надо подать результат логического сложения исходных величин А и В, то есть на него должен подаваться сигнал с элемента логического сложения «ИЛИ». 

На второй вход требуется подать результат инвертированного логического умножения исходных сигналов (А & В), то есть на второй вход должен подаваться сигнал с элемента «НЕ», на вход которого должен поступать сигнал с элемента логического умножения «И» (рис. 3.4). hello_html_6ceb2c38.jpg
Рис. 3.4. Полусумматор двоичных чисел 

Данная схема называется полусумматором, так как реализует суммирование одноразрядных двоичных чисел без учета переноса из младшего разряда. 

Полный одноразрядный сумматор. Полный одноразрядный сумматор должен иметь три входа: А, В — слагаемые и Р0 - перенос из младшего разряда и два выхода: сумму S и перенос Р. Таблица сложения в этом случае будет иметь следующий вид:

Слагаемые

Перенос из младшего разряда

Перенос

Сумма

А

В

Р0

Р

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0      

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1



Идея построения полного сумматора точно такая же, как и полусумматора. Из таблицы сложения видно, что перенос (логическая переменная Р) принимает значение 1 тогда, когда хотя бы две входные логические переменные одновременно принимают значение 1. Таким образом, перенос реализуется путем логического сложения результатов попарного логического умножения входных переменных (А, В, ро). Формула переноса получает следующий вид: 

Р = (А & В) v (А & Р0) v (В & Р0). 

Для получения значения суммы (логическая переменная 5) необходимо результат логического сложения входных переменных (А, В,P0) умножить на инвертированный пере­нос Р: 

S = (А v В v Р0) & !Р. 

Данное логическое выражение дает правильные значения суммы во всех случаях, кроме одного, когда на все входные логические переменные принимают значение 1.

Действительно: 

Р = (1 & 1) v (1 & 1) v (1 & 1) = 1; 

S = (1v1v1)&!Р = 1 & 0 = 0. 

Для получения правильного значения суммы (для данного случая переменная S должна принимать значение 1) необходимо сложить полученное выше выражение для суммы с результатом логического умножения входных переменных (А, В, P0). В результате логическое выражение для вычисления суммы в полном сумматоре принимает следующий вид: 

S = (А v В v Р0) & !Р0 v (А & В & Р0). Многоразрядный сумматор. Многоразрядный сумматор процессора состоит из полных одноразрядных сумматоров. На каждый разряд ставится одноразрядный сумматор, причем выход (перенос) сумматора младшего разряда подключается ко входу сумматора старшего разряда. 

Триггер 

Важнейшей структурной единицей оперативной памяти компьютера, а также внутренних регистров процессора является триггер. Это устройство позволяет запоминать, хранить и считывать информацию (каждый триггер может хранить 1 бит информации). 

Триггер можно построить из двух логических элементов «ИЛИ» и двух элементов «НЕ» (рис. 3.5). hello_html_m49b39a1b.jpg
Триггер 

В обычном состоянии на входы триггера подан сигнал О, и триггер хранит 0. Для записи 1 на вход 5 (установочный) подается сигнал 1. Последовательно рассмотрев прохождение сигнала по схеме, видим, что триггер переходит в это состояние и будет устойчиво находиться в нем и после того, как сигнал на входе 5 исчезнет. Триггер запомнил 1, то есть с выхода триггера Q можно считать 1.Для того чтобы сбросить информацию и подготовиться к приему новой, подается сигнал 1 на вход К (сброс), после чего триггер возвратится к исходному «нулевому» состоянию.

Закрепление знаний. 5 мин

Подведение итога урока, рефлексия. 2 мин




Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 03.12.2015
Раздел Информатика
Подраздел Конспекты
Просмотров738
Номер материала ДВ-223282
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх