Материал: 2407

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

Применение вычислительных машин, систем и сетей в

автоматизации и управлении

Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов по направлению подготовки

15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств

Воронеж 2018

2

УДК 004.384

Стариков А. В. Применение вычислительных машин, систем и сетей в автоматизации и управлении [Электронный ресурс]: методические указания к выполнению курсовой работы для студентов по направлению подготовки 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств / А. В. Стариков; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж,

2018. – 14 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ

Рецензент: заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», доктор технических наук, профессор Афоничев Д.Н.

3

Введение

Учебными планами по направлению подготовки бакалавра 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств» очной и заочной форм обучения для дисциплины «Применение вычислительных машин, систем и сетей в автоматизации и управлении» предусматривается выполнение и защита курсовой работы.

Цель выполнения и защиты курсовой работы контроль качественного уровня усвоения студентами тем и вопросов дисциплины «Применение вычислительных машин, систем и сетей в автоматизации и управлении».

Задание на курсовую работу содержит следующие три блока (части), относящиеся к различным разделам дисциплины:

1.Арифметические основы электронных вычислительных машин.

2.Логические основы электронных вычислительных машин.

3.Основные понятия и принципы применения вычислительных машин, систем и сетей.

Для выполнения задания, относящегося к блоку «Арифметические основы электронных вычислительных машин», необходимо знать:

1)Что такое позиционная система счисления?

2)Какие позиционные системы счисления получили распространение в вычислительной технике и информатике? Почему?

3)Как представляются различные формы чисел (целые и вещественные, положительные и отрицательные) в компьютере?

4)Как осуществляется перевод различных форм представления чисел из одной позиционной системы счисления в другую?

5)Как выполняются арифметические операции над числами, представленными в различных позиционных системах счисления?

6)Как кодируется информация для представления в компьютере? Какие системы кодировки наиболее распространены?

Необходимо уметь практически выполнить запись чисел в различных позиционных системах счисления, перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую, сложение чисел со знаком, кодирование нечисловой информации для представления в компьютере.

Для выполнения задания, относящегося к блоку «Логические основы электронных вычислительных машин», необходимо знать:

1)понятия, операции (дизъюнкция, конъюнкция, инверсия), аксиомы и теоремы булевой алгебры (алгебры логики);

2)основные логические элементы (И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ), соответствующие им условные графические обозначения, таблицы истинности, временные диаграммы, представления в контактной и схемотехнической формах;

3)правила построения совершенных дизъюнктивных и конъюнктивных нормальных форм (СДНФ и СКНФ), основываясь на данных таблиц истинности;

4

4)правила минимизации выражений функций алгебры логики с использованием аксиом и основных теорем булевой алгебры;

5)правила построения логических схем по заданной функции алгебры логики, формирования функции логики по заданной логической схеме.

Необходимо уметь практически построить СДНФ и СКНФ для заданной логической функции, выполнить их минимизацию, используя аксиомы и основные теоремы булевой алгебры. По полученной минимальной нормальной форме (МНФ) построить логическую структурную схему; уметь также выполнить обратную задачу, т. е. по заданной логической схеме получить логическую функцию в аналитическом виде.

Для выполнения задания, относящегося к блоку «Основные понятия и принципы применения вычислительных машин, систем и сетей», необходимо:

1) знать основные понятия и варианты архитектуры электронных вычислительных машин и систем;

2) иметь представление о функционально-структурной организации, системе команд и режимах (способах) адресации центрального процессора;

3) знать общие принципы построения и использования информационновычислительных сетей.

1 Примеры заданий для выполнения курсовой работы по дисциплине «Применение вычислительных машин, систем и сетей в автоматизации и управлении»

1.1 Арифметические основы электронных вычислительных машин

Задание №1. Перевести число, представляющее номер зачётной книжки, в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления. Схема перевода должна быть приведена в пояснительной записке по курсовой работе.

Задание №2. Представить результат (сумму) и схему сложения двух чисел: первое слагаемое первые две цифры номера зачётной книжки, второе слагаемое отрицательное число, представленное последними тремя цифрами номера зачётной книжки. Сложение произвести в двоичной системе счисления, учитывая при этом, что отрицательное число должно представляться в дополнительном коде.

Задание №3. Используя таблицу кодов КОИ-7, записать свои фамилию и имя, разделённые пробелом, в виде последовательности двоичных и шестнадцатеричных кодов. Дополнить полученную последовательность кодов восьмым контрольным разрядом для контроля на чётность (бит контроля чётности) и записать новые последовательности кодов повышенной надёжности. Пояснить в чём заключается повышение надёжности кодирования в данном случае.

5

1.2 Логические основы электронных вычислительных машин

Задание №4. Записать логическое выражение для функции F(X,Y,Z) согласно заданной таблице истинности (таблица 1). Полученное логическое выражение упростить (минимизировать) с использованием алгебраических преобразований и составить по нему логическую схему. Вариант значений логической функции при различных значениях аргументов X, Y и Z определяется по последней цифре номера зачётной книжки.

Задание №5. Для заданной схемы, составленной из трёх логических элементов Э1, Э2 и Э3 (рисунок 1), записать логическое выражение и составить таблицу истинности. Вариант схемы выбирается на рисунке 1 в соответствии с последней цифрой номера зачётной книжки, вариант типов элементов Э1, Э2 и Э3 выбирается в таблице 2 в соответствии с предпоследней цифрой номера зачётной книжки.