Введение. Для успешного изучения общих принципов обработки цифровой информации рационально отвлечься от реального аппаратного обеспечения компьютера и рассматривать

 

Для успешного изучения общих принципов обработки цифровой информации рационально отвлечься от реального аппаратного обеспечения компьютера и рассматривать компьютер как некоторый абстрактный цифровой автомат, предназначенный для обработки информации, представленной в цифровой форме. Знания по прикладной теории таких автоматов необходимы для успешного поиска новых принципов построения компьютеров, совершенствования уже известных алгоритмов обработки цифровой информации, грамотной эксплуатации вычислительной техники и разработки различного программного обеспечения.

Для всего этого необходимы знания арифметических и логических основ цифровых автоматов, принципов анализа и синтеза этих автоматов. Все это является теоретической основой специальных инженерных дисциплин по вычислительной технике, изучаемых на последующих курсах студентами.

Теория автоматов посвящена представлению преобразователей информации и связана с проектированием сложных вычислительных и управляющих систем. Цифровые электронные вычислительные машины предназначены для обработки цифровой информации и являются частным, но наиболее распространенным видом цифровых автоматов.

Целью дисциплины является изучение и практическое освоение общих методов синтеза цифровых автоматов, синтеза цифровых схем комбинационного действия и схем с памятью, а также методов синтеза операционных и управляющих автоматов на алгоритмическом и структурном уровнях.

Программой дисциплины «Теория автоматов» для специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» предусмотрено выполнение курсовой работы, в ходе которой необходимо провести синтез не полностью определенного цифрового автомата, заданного в виде совмещенной таблицы переходов и выходов.

В ходе синтеза абстрактного цифрового автомата студенты должны выполнить следующие этапы:

провести минимизацию цифрового автомата;

декомпозировать автомат на компонентные с использованием СП-разбиения или p- разбиений;

составить таблицы переходов компонентных автоматов;

составить таблицу выходов цифрового автомата в зависимости от состояний компонентных автоматов.

В ходе синтеза абстрактного цифрового автомата студенты выполняют следующие этапы:

кодирование компонентных автоматов;

определение функций возбуждения элементов памяти компонентных автоматов;

определение функции выхода цифрового автомата;

минимизацию функций возбуждения элементов памяти и выходной функции;

синтезируют с учётом результатов декомпозиции сеть в заданном элементном базисе.

В пособии приводятся достаточно подробно основные теоретические положения по этапам выполнения курсового проектирования. Изложение сопровождается поясняющими примерами, рассмотрение которых поможет более глубокому пониманию материала и методики синтеза абстрактных и структурных автоматов. В приложениях представлены варианты заданий для курсового проектирования, основные требования, предъявляемые к курсовой работе, выполнению текстовых и графических документов, а также пример выполнения и оформления курсовой работы.