Разработка виртуальных лабораторных работ средствами эмулятора Emu8086 - Дипломная работа

Сегодня наше государство взяло курс на строительство постиндустриального общества - ступени экономического развития, следующей за периодом индустриализации и характеризующейся опережающим развитием и ростом доли сферы услуг в общей структуре экономики. Одним из ярких примеров этому является Программа снижения информационного неравенства в Республике Казахстан на 2007-2009 годы разработана в целях реализации Указа Президента Республики Казахстан от 10 ноября 2004 года N 1471 "О Государственной программе формирования "электронного правительства" в Республике Казахстан на 2005-2007 годы". Реализация задач "Программы снижения информационного неравенства в Республике Казахстан" обеспечивается выполнением следующих мероприятий… "Методическое обеспечение процесса обучения населения компьютерной грамотности по дистанционной и очной формам обучения". Методическое обеспечение процесса обучения населения компьютерной грамотности по дистанционным и очным формам обучения - владение навыками пользования компьютером и другими информационными технологиями становятся неотъемлемой частью современной жизни. 4) В существующем практикуме отсутствует возможность диагностики неисправности электронного устройства, обучения навыкам ремонта электронных схем, пусконаладочных работ, то есть тех обязательных навыков, которыми обязан владеть электронщик при разработке и эксплуатации электронной аппаратуры.Тынышпаева (КАЗАТК) время, отводимое под лабораторный практикум, составляет 15-25% от общего объема аудиторных занятий. Развитие информационных технологий привело к появлению понятия "виртуальный лабораторный практикум" (ВЛП), в основе которого лежит имитационное компьютерное моделирование. Использование ВЛП в качестве компьютерного "тренажера" позволяет обучающемуся лучше подготовиться к проведению физического эксперимента, глубже уяснить исследуемые эффекты, приобрести навыки работы с измерительными приборами (в случае, если виртуальный практикум включает компьютерные модели измерительных приборов, близкие по своим свойствам к свойствам реальных приборов). Обычно такой подход можно рекомендовать для студентов заочно-дистанционной формы обучения, поскольку он не только способствует лучшему усвоению изучаемого материала, но и позволяет сократить продолжительность выполнения практикума в реальной лаборатории в период пребывания в стенах учебного заведения. В качестве примера отметим систему Multisim фирмы Electronics Workbench, созданную для моделирования электронных схем, систему CHEMOFFICE фирмы CAMBRIDGESOFT, предназначенную для моделирования и анализа химических процессов и т.п.На мой взгляд, основная проблема заключается в различии способов подачи информации, преобладающих в системе естественнонаучного и гуманитарного образования. На первом этапе происходит чувственное восприятие информации, на втором осуществляется ее преобразование в образы, на третьем - ее осмысление, на четвертом - информация фиксируется в сознании через "слово-образ". Он может использоваться в качестве введения к той или иной теме курса (мотивация), как иллюстрация к объяснению нового материала (восприятие и осмысление), как повторение или обобщение пройденного (интериоризация) или как контроль приобретенных знаний, умений, навыков, т.е. на всех этапах процесса обучения. (Является формой самостоятельной работы учащихся, готовится учащимися заранее и выполняется по письменной инструкции). Некоторые эксперименты, проводимые в области компьютеризации учебного процесса, показывают, что применение компьютерного эксперимента позволяет существенно сократить время, которое тратится на рутинную работу (варьирование параметров эксперимента путем изменения схемы установки, расчета результатов измерения и т.д.), тем самым, высвобождая время для более серьезного уяснения целей и задач проводимого эксперимента.В современных быстро изменяющихся условиях, в которых сетка специальностей и специализаций должна быстро и непрерывно адаптироваться к запросам промышленности, реальная лабораторная и экспериментальная база вуза не в состоянии поддерживать учебный процесс на должном уровне. Программная среда Emu8086, поддерживающая технологию виртуальных приборов, и соответствующее аппаратное обеспечение позволяют модернизировать учебные лаборатории гибким, программно перестраиваемым измерительным оборудованием или модернизировать имеющиеся средства измерений практически любой сложности, а также внедрять автоматизированные измерительные системы и станции для учебного процесса и комплексных исследований н вузовской науке. Для практической реализации технологии виртуальных приборов и систем измерения в учебном процессе достаточно приобрести недорогую стандартную плату аналогового ввода-вывода, основными составляющими которой являются многоканальный коммутатор и аналого-цифровой преобразователь. Технико-экономические оценки показывают, что рабочее место, включающее минимальный типовой набор традиционных измерительных п

Содержание

Введение

1. Виртуальный лабораторный практикум в инженерном образовании

1.1 Особенности лабораторного практикума для естественнонаучных дисциплин

1.2 Роль технологии виртуальных приборов обучения в техническом вузе

2. Программный эмулятор (виртуальный ПК) Emu8086

2.1 Использование эмулятора Emu8086

2.2 Компиляция кода Ассемблера

2.3 Редактор исходного кода

2.4 Ассемблер

Лабораторная работа № 1

Лабораторная работа № 2

Лабораторная работа № 3

Лабораторная работа № 4

3. Вывод значения байта в десятеричной системе счисления

3.1 Методика выполнения

Лабораторная работа № 5, 6

Заключение

Список использованных источников

Сегодня наше государство взяло курс на строительство постиндустриального общества - ступени экономического развития, следующей за периодом индустриализации и характеризующейся опережающим развитием и ростом доли сферы услуг в общей структуре экономики.

Одним из ярких примеров этому является Программа снижения информационного неравенства в Республике Казахстан на 2007-2009 годы разработана в целях реализации Указа Президента Республики Казахстан от 10 ноября 2004 года N 1471 "О Государственной программе формирования "электронного правительства" в Республике Казахстан на 2005-2007 годы".

Концепцией постиндустриального общества является информационное общество - новая историческая фаза развития цивилизации, в которой главными продуктами производства являются информация и знания. Отличительными чертами информационного общества являются: увеличение роли информации и знаний в жизни общества;

возрастание доли информационных коммуникаций, продуктов и услуг в валовом внутреннем продукте;

создание глобального информационного пространства, обеспечивающего: а) эффективное информационное взаимодействие людей;

б) их доступ к мировым информационным ресурсам;

в) удовлетворение их потребностей в информационных продуктах и услугах.

Неприятие цифровых технологий, слабое их развитие означает поражение во всемирной гонке за экономическим процветанием и политическим доминированием в будущем информационном обществе. Виртуальная реальность коренным образом меняет производство, образование и жизнь людей, создавая безграничное информационное пространство во всем мире.

Реализация задач "Программы снижения информационного неравенства в Республике Казахстан" обеспечивается выполнением следующих мероприятий… "Методическое обеспечение процесса обучения населения компьютерной грамотности по дистанционной и очной формам обучения".

Методическое обеспечение процесса обучения населения компьютерной грамотности по дистанционным и очным формам обучения - владение навыками пользования компьютером и другими информационными технологиями становятся неотъемлемой частью современной жизни.

В этой связи будет уделено внимание развитию методического обеспечения процесса обучения населения компьютерной грамотности, включающего разработку учебно-методического пособия, электронных учебников (для дистанционного и автономного обучения) на государственном и русском языках, а также тестов и программного обеспечения по контролю знаний.

Лабораторный практикум является обязательным компонентом обучения во всех инженерных курсах, принимаемых в обучении. Во время практикума студенты закрепляют теоретические знания практической работой с микропроцессором, учатся работать с контрольно-измерительной аппаратурой, приобретают исследовательские навыки. В связи с динамическим изменением элементной базы электроники, измерительной аппаратуры, электронный практикум должен своевременно обновляться и совершенствоваться. Дело это трудоемкое и достаточно дорогое, особенно в нынешних условиях.

При всех несомненных достоинствах существующего практикума имеется довольно много замечаний, которые в силу объективных и субъективных трудностей практической реализации не решены на сегодня: 1) Современная полупроводниковая и интегральная элементная база очень чувствительна к перегреву, перенапряжению, статическому электричеству, имеет миниатюрные размеры и поэтому требует сложной, дорогой технологической оснастки для реальной работы с современными электронными схемами. Использование вредных химических веществ при монтаже требует соответствующего оборудования помещения (тоже не дешевого).

2) Работа с современными быстродействующими компонентами требует постоянного обновления дорогой и сложной контрольно-измерительной аппаратуры. Современная аппаратура сложна, требует высокой квалификации исследователя и мало приспособлена для студенческого практикума.

3) Целый ряд исследований невозможно выполнить изза уникальности необходимой аппаратуры (исследование фазовых характеристик, спектральных характеристик, нелинейных характеристик, исследование влияния температуры на работу электронного устройства и т.д.).

4) В существующем практикуме отсутствует возможность диагностики неисправности электронного устройства, обучения навыкам ремонта электронных схем, пусконаладочных работ, то есть тех обязательных навыков, которыми обязан владеть электронщик при разработке и эксплуатации электронной аппаратуры.

5) В разработке современной электронной аппаратуры все шире используется вычислительная техника, системы автоматического проектирования, интеллектуальная диагностика работоспособности устройств. Это направление совершенно не представлено в существующем практикуме.

Перечисленные замечания конечно не полностью описывают проблему. Поэтому актуально стоит поиск альтернативных методических направлений обучения электронным дисциплинам.

Одно из таких направлений рассмотрено в данной работе - использование в лабораторном практикуме компьютерного моделирования на базе программного пакета Emu8086.

У этого пакета имеется целый ряд достоинств, привлекающих внимание: 1. Большая библиотека современных электронных компонент, дискретных, интегральных аналоговых, цифровых и смешанных аналогово-цифровых. Библиотека открытая, легко может пополняться новыми элементами, в том числе и отечественными.

2. Богатая библиотека электронных схем, позволяющая использовать готовые практические разработки и легко модернизировать под конкретную задачу. Библиотека открытая, позволяет пополнение как за счет новых разработок, так и за счет подключения библиотек более ранних версий.

Можно получить исчерпывающую информацию о процессах в данном узле.

3. Большие возможности документирования исследования, получение твердой копии как электрической схемы, параметров моделирования, информации с экрана измерительной аппаратуры, хорошо оформленных графических результатов исследования.

4. Не требует знаний по программированию. Требуется лишь знакомство со средой Windows. Интуитивный интерфейс позволяет быстро даже неподготовленному пользователю (буквально за полчаса) познакомится с основами и приступить непосредственно к электронным исследованиям.

5. Нельзя не упомянуть обширный, тщательно подготовленный Help, обеспечивающий как контекстную помощь по меню, компонентам, опциям моделирования, так и общие вопросы моделирования, возможные ошибки.

Достоинств в этом пакете больше, чем перечислено и о них еще будет говориться в процессе разработки лабораторного практикума. Однако то, что перечислено, позволило среди множества известных пакетов электронных выбрать именно Emu8086 как наиболее подходящий для использования в лабораторном практикуме.

До настоящего времени, студенты выполняли лабораторные работы на Лабораторной установке, которая состоит из учебного микропроцессорного комплекта /УМК/, выпускаемого рижским заводом "ВЭФ", набора модулей, подключаемых к ее системной шине и различных периферийных устройств УМК представляет собой учебную микро-ЭВМ, предназначенную для изучения программирования, проектирования и настройки микропроцессорных устройств и систем, выполненных на МП KP580.

Как уже понятно, рижский завод "ВЭФ", уже находиться в другом государстве, морально и физически устарел (уже не выпускается). Микропроцессор МП KP580В уже давно снят с производства, не выпускается, весь мир давно перешел на микропроцессоры фирмы Intel, AMD, Motorolla и т.д.

Последние пять лет - лабораторный практикум выполнялся на эмуляторе МП086, но он был выполнен под операционную систему ДОС, еще современные операционные системы поддерживают эмуляцию ДОС, но следующие ОС перестают поддерживать ДОС.

Поэтому возникла потребность выбора программного продукта, работающего под Windows.

К тому же, необходимой литературы не имеется, нашел ссылки, но они только в общем рассказывают про работу эмулятора Emu8086. Это своего рода - первая работа про данный продукт. Может применяться для проведения лабораторных работ по дисциплине "Основы микропроцессорной техники", "Организация ЭВМ" и т.д.

В своей дипломной работе провожу разработку моделирования лабораторных работ средствами проектирования Emu8086 (под Windows), тем более что программное обеспечение позволяют сделать это моделирование не менее наглядным чем работа на реальных стендах, и ориентированных на инженерные специальности высших учебных заведений.