БАШКИРСКИЙ ИНСТИТУТ РАЗВИТИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
Р. Р. Сулейманов
ИЗУЧЕНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ
КОМПЪЮТЕРА В ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБО-
РАТОРИИ ELECTRONICS WORKBENCH
УФА - 2007
ВВЕДЕНИЕ
Основная трудность в изложении элементов цифровой техники состоит
в существенном разрыве между уровнем знаний школьников и современным
состоянием ЭВТ. Учащимся необходимо преодолеть дистанцию огромного
размера – от двоичной арифметики и простейших логических элементов до
архитектуры микропроцессора и ЭВМ. Многообразие элементной базы, ее
миниатюризация, отсутствие наглядности, необходимость использования раз-
личных кодов, синтез многополюсников требуют от учащихся высокого уров-
ня абстрактного мышления. Изучение базовых логических элементов, элемен-
тов памяти, операционных элементов и их комбинаций и последовательную
логику на физическом уровне становится невозможным из-за громоздкости и
отсутствия наглядности. Они рассматриваются схемотехнически: зависимость
между входными и выходными сигналами описывается таблицами истинности
или функциями на языке алгебры логики. В качестве компьютерной среды изучения основ электроники и вычис-
лительной техники нами выбрана система Electronics Workbench, разрабо-
танная фирмой Interactive Image Technologies. Особенностью системы являет-
ся наличие контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду и харак-
теристикам приближенных к их промышленным аналогам. Система легко ус-
ваивается и достаточно удобна в работе. Практикум включает следующие темы:
• Основы алгебры логики.
• Решение задач на тему «Логические схемы».
• Виртуальный логический конвертор.
• Цифровой компаратор.
• Устройство контроля четности.
• Мультиплексоры и демультиплексоры.
• Арифметические сумматоры.
• Виртуальный генератор слова.
• Виртуальный логический анализатор.
• Триггеры.
• Счетчик.
• Регистр.
• Оперативное запоминающее устройство. Выполнение этих работ позволит учащимся более глубоко понимать
процессы, происходящие в работе электронных вычислительных машин.
2
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭВМ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ АЛГЕБРЫ ЛОГИКИ
Науку о человеческом мышлении создал древнегреческий ученый Аристо-
тель (384-322 г. до н. э. ). Он назвал ее логикой. Логика предписывала общие
правила, по которым человек должен мыслить, делать умозаключение и прихо-
дить к истине. Немецкий математик, Г. В. Лейбниц(1646-1716 гг. ) сблизил ло-
гику с вычислениями. У него возникла мысль создать новую науку — мате-
матическую логику, в которой логические понятия обозначены математиче-
скими знаками. Только почти через 200 лет английский математик, Джордж
Буль (1815-1864 гг. ) частично реализовал идеи Лейбница. Он создал для логи-
ческих обоснований и рассуждений необычную алгебру, в которой логические
высказывания обозначались особыми символами подобно тому, как в школь-
ной алгебре числа обозначаются буквами. Оказалось что, оперируя этими сим-
волами и логическими связками, можно выполнять логические рассуждения
при помощи обычных вычислений.