Лабораторная (практическая) работа

ТАГАНРОГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ТПИ - филиал ДГТУ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

По выполнению лабораторной (практической) работы №2

По дисциплине ЕН.02 «ИНФОРМАТИКА»

Для специальностей:

15.02.08 Технология машиностроения;

22.02.06 Сварочное производство;

40.02.01 Право и организация социального обеспечения;

38.02.01 Экономика и бухгалтерский учет;

49.02.01 Физическая культура

На тему:

Изучение типовых элементов вычислительной техники и технологии построения схем логических устройств.

Таганрог 2015

Составитель:

Преподаватель, к.т.н., доц. А.Ю.Дикий

Методические указания по выполнению лабораторной (практической) работы по дисциплине ЕН.02 «Информатика» для специальностей 15.02.08; 22.02.06; 40.02.01; 38.02.01 и 49.02.01 рассмотрены и одобрены на заседании цикловой методической комиссии «Прикладная информатика».

Рецензенты:

ТПИ – филиал ДГТУ к.т.н., доц А.В.Мухлаев

ЮФУ к.т.н., доц. Кафедры САПР Л.А.Гладков

Содержание

Введение ……………………………………………………………4

Цель работы………………………………………………………...6

Порядок выполнения работы ……………………………………..6

Лабораторная (практическая) работа «Изучение типовых элементов

вычислительной техники и технологии построения схем логических

устройств» ..………………………………………………………….7

Контрольные вопросы ……………………………………………16

Литература ………………………………………………………...17

Введение

Федеральный государственный образовательный стандарт среднего (полного) общего образования в пределах основных профессиональных образовательных программ СПО по специальностям: 15.02.08; 22.02.06; 40.02.01; 38.02.01 и 49.02.01 предусматривает изучение дисциплины ЕН.02. «Информатика». После изучения данной дисциплины и выполнения лабораторных и практических работ обучающийся должен

 знать:

- базовые системные программные продукты и пакеты прикладных программ;

- основные положения и принципы построения системы обработки и передачи информации;

- устройство компьютерных сетей и сетевых технологий обработки и передачи информации;

- методы и приемы обеспечения информационной безопасности;

- методы и средства сбора, обработки, хранения, передачи и накопления информации;

- общий состав и структуру персональных электронновычислительных машин и вычислительных систем;

- основные принципы, методы и свойства информационных и телекоммуникационных технологий, их эффективность.

 уметь:

- выполнять расчеты с использованием прикладных компьютерных программ;

- использовать сеть Интернет и ее возможности для организации оперативного обмена информацией;

- использовать технологии сбора, размещения, хранения, накопления, преобразования и передачи данных в профессионально ориентированных информационных системах;

- обрабатывать и анализировать информацию с применением программных средств и вычислительной техники;

- получать информацию в локальных и глобальных компьютерных сетях;

- применять графические редакторы для создания и редактирования изображений;

- применять компьютерные программы для поиска информации, составления и оформления документов и презентаций;

Для этого обучающийся должен упорно и продуктивно работать как на лекционных, так и на практических занятиях. Только активная самостоятельная работа под руководством преподавателя позволит ему изучить теорию, а также получить практический опыт и знания. Безусловным условием является успешное выполнение им всех, предусмотренных рабочей программой, лабораторных (практических) работ.

При этом необходимо помнить, что, работая на компьютере, нужно строго соблюдать правила техники безопасности, быть организованным, внимательным и дисциплинированным. Неукоснительно выполнять все указания преподавателя, бережно относиться к собственности учебного заведения и соблюдать установленный в нем порядок.

Цель работы:

1. Изучить типовые элементы вычислительной техники.

2. Научиться выполнять построение схем логических устройств.

Порядок выполнения работы:

• Изучить теоретический материал по теме работы.

• Подготовить теоретическую часть отчета, где указать данные об учащемся, дате выполнения работы, ее цель и основные теоретические сведения по теме занятия.

• Получить индивидуальное (согласно порядковому № в учебном журнале) задание у преподавателя и записать его в практическую часть отчета.

• Самостоятельно под контролем преподавателя выполнить полученное индивидуальное задание.

• Оформить практическую часть отчета, где подробно описать порядок выполнения индивидуального задания, представить полученные результаты и сделать выводы по работе.

• Защитить отчет у преподавателя, сохранять его в течение семестра и предъявить на зачете.

Лабораторная (практическая) работа

Изучение типовых элементов вычислительной техники и технологии построения схем логических устройств.

Задача 1. Известно, что числовая информация в памяти компьютера хранится и обрабатывается в двоичном коде. Определите какая информация будет находиться в ячейках памяти компьютера А, В и С, если требуется записать в них заданные числа (см. Талицу 1 по № варианта).

Пример решения:

В ячейку А требуется записать (для варианта № 0) целое положительное двоичное число 10101101₂ ,что соответствует однобайтовой форме представления двоичного числа в памяти компьютера с фиксированной запятой.

В ячейку В требуется записать десятичное число 451₁₀ , поэтому в ячейке В должен храниться двоичный код этого числа: 111000011₂ , который соответствует форме представления двоичного числа в памяти компьютера с фиксированной запятой. При этом ячейка памяти (машинное слово) должна содержать 16 разрядов (битов). В этом случае старший левый (знаковый) разряд содержит 0 , т.к. число В положительное.

В ячейку С требуется записать число 2Е₁₆, поэтому в ячейке должен храниться двоичный код этого числа: 101110₂ . что соответствует однобайтовой форме представления двоичного числа в памяти компьютера с фиксированной запятой.

Таблица 1.

Задача 2.Известно, что логические данные (переменные) принимают два значения: Истина или Ложь (соответственно 1 или 0) и обозначаются буквами A, B, C, D, …, X, Y, Z. При этом, в памяти компьютера каждая логическая переменная занимает два байта (16 разрядов), которые заполняются 1, если переменная имеет значение Истина и 0, если ее значение Ложь. Значение логической переменной может быть задано или она может получить его после выполнения логической операции. Определите значение логической переменной X, которая равна конъюнкции (логическому умножению «И») двух заданных логических переменных A и B (см. Таблицу 2 по № варианта), значение логической переменной Y, которая равна дизъюнкции (логическому сложению «ИЛИ») двух заданных логических переменных C и D, а также значение логической переменной Z, которая равна инверсии (логическому отрицанию) X.

Пример решения:

Конъюнкция имеет значение Истина (т.е.1) только когда истины все входящие в нее логические переменные. Запишем операцию конъюнкции для двух заданных (для варианта № 0) логических переменных A и B: X=A&B ( или X=A^B).

Значение логической функции X определяем по ее таблице истинности, которая показывает, какие значения принимает логическая функция X при всех наборах ее аргументов (A и B):

(для варианта № 0): X=0&1=0 (Ложь)

Устройство компьютера, которое выполняет операцию логического умножения называется конъюнктором:

Дизъюнкция имеет значение Ложь (т.е.0) только тогда, когда ложны все входящие логические переменные. Запишем операцию дизъюнкции для двух заданных (для варианта № 0) логических переменных C и D: Y=C+D ( или Y=C˅D).

Значение логической функции Y определяем по ее таблице истинности, которая показывает, какие значения принимает логическая функция Y при всех наборах ее аргументов (C и D):

(для варианта № 0): Y=1+0=1 (Истина)

Устройство компьютера, которое выполняет операцию логического сложения называется дизъюнктором:

Инверсия (логическое отрицание) меняет значение логической переменной: Ложное на Истинное, а Истинное на Ложное. Запишем операцию Инверсии для полученного значения логической переменной X: Z=𝑋̅ ( или Z= X).

Значение логической функции Z определяем по ее таблице истинности, которая показывает, какие значения принимает логическая функция Z при всех наборах ее аргументов (X):

(для варианта № 0): Z=0̅=1 (Истина).

Устройство компьютера, которое выполняет операцию логического отрицания называется инвертором.

Последовательное выполнение заданных логических операций с логическими переменными A, B, X в результате которого получается логическая переменная Z можно выполнить с помощью последовательного включения конъюнктора и инвертора:

В этом случае логическую функцию можно записать: Z=̅𝐴̅̅&̅̅𝐵̅.

Таблица 2

Задача 3.Известно, что все логические функции двух переменных можно выразить с помощью логических функций: конъюнкции, дизъюнкции, отрицания и импликации. Из этих же простейших логических функций можно построить любую сложную логическую функцию. Для этого нужно составить таблицу истинности: количество строк в которой равно 2ⁿ, где nколичество переменных; количество столбцов равно сумме количества переменных n и логических операций. Заполняется таблица истинности по столбцам, выполняя логические операции в такой последовательности: в скобках, отрицание, конъюнкция, дизъюнкция, импликация.

1. Постройте таблицу истинности логической функции Импликация логических переменных A и B и схему ее реализации;

2. Раcсчитайте значение логической функции F = A → B для заданных логических переменных A и B (см. Таблицу 3 по № варианта);

3. Постройте таблицу истинности логической функции Y = C + D & 𝐸̅ и разработайте схему ее аппаратной реализации;

4. Рассчитайте значение логической функции Y для заданных (см. Таблицу 3 по № варианта) логических переменных.

.

Пример решения: Импликация (операция логического следования «если А, то В») имеет значение Ложь (0) тогда и только тогда, когда Истина (1) переменная А (посылка) и Ложна (0) переменная В (вывод). Запишем операцию Импликации для полученного значения логических переменных A и B в виде логической функции: F = A → B.

Значение логической функции F определяем по ее таблице истинности, которая показывает, какие значения принимает логическая функция F при всех наборах ее аргументов (A и B):

Устройство компьютера, которое выполняет операцию Импликации (A → B) выполним с помощью Инвертора и Дизъюнктора:

(для варианта № 0): F=1→0=0 (Ложь)

Чтоб доказать, что эта схема действительно реализует логическую операцию Импликация (A → B) построим таблицу истинности логической функции 𝐴̅ + B:

Таблица истинности, заданной логической функции

Y = C + D & 𝐸̅

Устройство компьютера, которое выполняет логическую операцию C + D & 𝐸̅ выполним с помощью Инвертора Конъюнктора и Дизъюнктора:

(для варианта № 0): Y = C + D & 𝐸̅ = 1 + 1 & 0̅ = (Истина) Таблица 3

Задача 4.Известно, что достаточно сложные и громоздкие логические функции можно упростить, используя законы логики:

1. Коммутативность A & B = B & A; A + B = B + A 2. Ассоциативность A & (B & C) = (A & B) & C;

A + (B + C) = (A + B) + C

4. Отрицание операнда A & 𝐴̅ = 0; A + 𝐴̅ = 1;

5. Дистрибутивность A & (B + C) = (A & B) + (A & C);

A + (B & C) = (A + B) & (A + C)

6. Поглощение операнда A + (A & B) = A & (A + B) = A

7. Отрицание формулы (закон де Моргана) ̅𝐴̅ ̅&̅̅ ̅𝐵̅ = 𝐴̅ + 𝐵̅

̅𝐴̅̅+̅̅̅̅𝐵̅ = 𝐴̅ & 𝐵̅

Постройте таблицы истинности и докажите выполнение закона логики (по выбору преподавателя). Разработайте схему аппаратной реализации заданной логической функции.

Контрольные вопросы:

1. В каком виде хранится и обрабатывается числовая информация в памяти компьютера?

2. Какие значения принимают логические данные (переменные)?

3. Как обозначаются логические данные (переменные)?

4. Когда логическая операция Конъюнкция имеет принимает значение Истина (т.е.1)?

5. Когда операция Дизъюнкция принимает значение Ложь

(т.е.0)?

6. Когда логическая операция Инверсия (логическое отрицание) меняет значение логической переменной?

7. Когда логическая операция Импликация принимает значение Ложь (0)?

8. С помощью каких логических функций можно выразить все логические функции двух переменны?

9. Как выполняется заполнение таблицы истинности по столбцам?

10. Перечислите законы логики, которые используются для упрощения достаточно сложных и громоздких логических функций?

Литература основная

1. Информатика: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Е.В.Михеева, О.И.Титова. – М.: Издательский центр «Академия», 2009.-352 с.

2. Практикум по информатике: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / Е.В.Михеева. – М.: Издательский центр «Академия», 2009.-192 с.

Дополнительная

1. Информатика 10-11 класс. Базовый курс. Теория /

Под ред. Н.В.Макаровой. – СПб.: Питер, 2010. – 675 с.: ил.

2. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов/Н.Д. Угринович. – М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – 511 с.: ил. 3. Практикум по информатике и информационным технологиям. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений/Н.Д. Угринович, Л.Л. Босова, Н.И. Михайлова. – 3-е изд. – М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – 394 с.: ил. 4. Информатика 7-9 класс. Базовый курс. Практикум по информационным технологиям / Под ред.

Н.В.Макаровой. – СПб.: Питер, 2005. – 288 с.: ил.

5. Информатика 7-9 класс. Базовый курс. Практикумзадачник по моделированию. / Под ред.

Н.В.Макаровой. – СПб.: Питер, 2006. – 174 с.: ил.

6. Информатика 7-9 класс. Базовый курс. Теория / Под ред. Н.В.Макаровой. – СПб.: Питер, 2006. – 668 с.: ил.

7. Косарева В. Экономическая информатика.- М., «Финансы и статистика», 2001 г. 8. Простейшие методы шифрования текста/ Д.М. Златопольский. – М.: Чистые пруды, 2007 – 32 с. 9. Тексты демонстрационных тестов по информатике в форме и по материалам ЕГЭ 2004-2011 гг. 10. Семакин И.Г. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10-11 классов / И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер. – 5-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 246 с.: ил.

11. Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10 класса / Н.Д. Угринович, 2010. – 212 с.: ил.

Интернет-ресурсы:

http://www.edu.ru/index.php?page_id=6 Федеральный портал Российское образование edu.ru - ресурсы портала для общего образования school.edu - "Российский общеобразовательный портал"

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: