Теория автоматов и управление

2020/2021

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

4

Кредиты

Кто читает:

Департамент компьютерной инженерии

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

2-й курс, 3, 4 модуль

Преподаватель

Бирюков Игорь Иванович

Программа дисциплины

Аннотация

Программа предназначена для преподавателей, ведущих дисциплину «Теория автоматов и управление», учебных ассистентов и студентов направления подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», обучающихся по образовательной программе «Информатика и вычислительная техника». Настоящая дисциплина относится к циклу профессиональных дисциплин и блоку дисциплин, обеспечивающих общеобразовательную подготовку

Цель освоения дисциплины

• Изучение и практическое освоение общих методов синтеза цифровых автоматов, синтеза цифровых схем комбинационного типа и схем с памятью, а также методов синтеза операционных и управляющих автоматов на структурном и логическом уровнях
• рассмотрение вопросов выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления

Планируемые результаты обучения

• Знать методы синтеза комбинационных схем на логических элементах различной степени интеграции
• Знать способы задания цифровых автоматов и методы абстрактного синтеза цифровых автоматов
• Знать общие методы структурного синтеза автоматов
• Знать методы синтеза операционных и управляющих автоматов с жесткой и программируемой логикой
• Знать алгоритмы выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления
• Знать алгоритмы выполнения арифметических операций в Д-кодах; о цифровых автоматах как математической модели дискретных систем; о тенденциях и перспективах развития теории автоматов и ее использования для анализа и синтеза различных систем логического управления.
• Уметь использовать методы синтеза цифровых автоматов для построения распознавателей и преобразователей, и систем логического управления; использовать алгоритмы выполнения арифметических операций при проектирование несложных цифровых автоматов.
• Владеть умением построения структурных схем несложных цифровых операционных и управляющих автоматов, заданных на языке операторных схем алгоритмов, с жесткой и программируемой логикой.

Содержание учебной дисциплины

• Введение. Общие сведения о цифровых автоматах. Классификация и характеристики автоматов.
  Автоматы абстрактные и структурные. Автоматы комбинационного действия и автоматы с памятью. Автоматы Мили и Мура. Направление использования моделей конечных цифровых автоматов.
• Синтез цифровых автоматов без памяти. Синтез комбинационных схем на логических элементах (ЛЭ) разной степени интеграции.
  Общая задача структурного синтеза комбинационных схем. Синтез комбинационных схем на ЛЭ малой степени интеграции. Синтез комбинационных схем на интегральных схемах средней степени интеграции: на мультиплексорах и дешифраторах. Синтез комбинационных схем на интегральных схемах большой степени интеграции: на программированных логических матрицах и постоянных запоминающих устройствах.
• Общая теория конечных цифровых автоматов с памятью. Способы задания автоматов.
  Начальные языки: язык регулярных выражений алгебры событий, язык операторных схем алгоритмов. Автоматные или стандартные языки: таблицы и матрицы переходов и выходов и их аналитическая интерпретация – система канонических уравнений (СКУ) и система выходных функций (СВФ).
• Абстрактный синтез конечных цифровых автоматов.
  Абстрактный синтез цифровых автоматов – представление автоматов на стандартном языке на основе задания его на начальном языке. Минимизация автоматов, заданных на стандартном языке.
• Канонический метод структурного синтеза цифровых автоматов.
  Основные этапы структурного синтеза цифровых автоматов с памятью. Обобщенные структурные схемы цифровых автоматов с памятью. Представление функционирования цифрового автомата в виде прямой таблицы переходов и выходов. Кодирование входных и выходных сигналов. Кодирование внутренних состояний автомата для синхронных и асинхронных автоматов с учетом сложности комбинационных схем и состязаний элементов памяти. Выбор элементов памяти. Построение функций возбуждения элементов памяти и функций выходов цифрового автомата.
• Синтез операционных и управляющих микропрограммных автоматов.
  Представление структуры операционных устройств в виде двух взаимодействующих автоматов – операционного и управляющего. Выделение функций операционного и управляющего автоматов. Задача синтеза операционных устройств.
• Структурная организация и синтез операционных автоматов.
  Структурные элементы операционных автоматов, реализующих его основные функции. Каноническая структура операционного автомата. Функционирование операционных автоматов и обеспечение его устойчивого функционирования.
• Алгоритмы умножение чисел.
  Умножение чисел, представленных в формате с фиксированной и плавающей запятой. Умножение чисел с фиксированной запятой дополнительных кодах. Методы увеличения скорости выполнения операции умножения.
• Алгоритмы деления чисел.
  Деление чисел, представленных в формате с фиксированной и плавающей запятой. Косвенное деление. Методы увеличения скорости выполнения операций деления. Деление чисел с получением в результате частного и остатка деления.
• Алгоритмы выполнения арифметических операций в Д-кодах.
  Представление десятичных чисел в Д-кодах. Свойства Д-кодов. Прямой, дополнительный и обратный код чисел в Д-кодах. Выполнение операции сложения чисел в Д-кодах. Умножение и деление чисел в Д-кодах. Увеличение скорости выполнения арифметических операций в Д-кодах.

Элементы контроля

• Контрольная работа
• Домашнее задание
• Экзамен
  Экзамен проводится в письменной форме. Экзамен проводится на платформе meet.miem.hse.ru/220 К экзамену необходимо подключиться за 15 минут до начала. Вопросы студенты получают посредством корпоративной почты.
• Контрольная работа
• Домашнее задание
• Экзамен
  Экзамен проводится в письменной форме. Экзамен проводится на платформе meet.miem.hse.ru/220 К экзамену необходимо подключиться за 15 минут до начала. Вопросы студенты получают посредством корпоративной почты.

Промежуточная аттестация

• Промежуточная аттестация (4 модуль)
  0.2 * Домашнее задание + 0.2 * Контрольная работа + 0.6 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Кудрявцев В. Б., Алешин С. В., Подколзин А. С. - ТЕОРИЯ АВТОМАТОВ 2-е изд., испр. и доп. Учебник для бакалавриата и магистратуры - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 320с. - ISBN: 978-5-534-00117-4 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/teoriya-avtomatov-444091

Рекомендуемая дополнительная литература

• Микросхемотехника : учебник / А.К. Черепанов. — М. : ИНФРА-М, 2019. — 292 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.org/10.12737/textbook_599ff21797d959.08246105. - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/988205