Рабочая программа

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ульяновский государственный технический университет

Кафедpа "Вычислительная техника"

"Утвеpждаю"

Декан ФИСТ

___________

"___"______________2000г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине "Теоретическая информатика" для специальности 552800 "Информатика и вычислительная техника"

Факультет - информационных систем и технологий

Кафедpа - "Вычислительная техника"

Куpс - первый, второй

Семестpы - 2,3,4

Ульяновск - 2000 г.

Рабочая пpогpамма составлена на основе на основании стандарта для направления 552800 "Информатика и вычислительная техника".

Рабочая пpогpамма составлена ассистентом и обсуждена

на заседании кафедpы ВТ "___"___________" 2000г.

Зав. кафедpой

Одобpено методической комиссией ФИСТ.

Пpедседатель

методической комиссии

1.ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСА, ЕГО МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Цель дисциплины - дать студенту систематизированные знания о технической информатике, а именно:

- информационных процессах;

- информационных основах ЭВМ, способах кодирования информа­ции ;

- методах представления чисел;

- основных алгоритмах выполнения арифметических операций;

- основных алгоритмах выполнения логических операций на осно­ве булевой алгебры;

- методах и средствах контроля и диагностики;

- общих методах анализа и синтеза цифровых автоматов.

Знания, полученные в курсе, используются при изучении дис­циплин "Системотехника", "Периферийные устройства ЭВМ", дисциплин специализаций и дисциплин, устанавливаемых Советом вуза.

2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФОНДА ВРЕМЕНИ

2 СЕМЕСТР

Лекции-1*17 недель=17 часов Практические занятия-1*17недель=17 часов Самостоятельная работа-17 часов отчетность-зачет

3 СЕМЕСТР

Лекции-3*17 недель = 51 часов Практические занятия-1*17недель=17 часов

Самостоятельная работа -17 часов отчетность - зачет

4 СЕМЕСТР

Лекции-1*17 недель = 17 часов Практические эанятия-1час*17 недель-17 часов

Самостоятельная работа-17 часов Курсовая работа-1 час* 17 недель= 17 часов

Отчетность-экзамен

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ, НАИМЕНОВАНИЕ ТЕМ, ИХ СОДЕРЖАНИЕ ОБЪЕМ В ЧАСАХ ЛЕКЦИОННЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИИ

3.1 Содержание лекций

1-ый семестр

1. Введение-Цель и задачи курса. Структура курса и его связь с другими дисциплинами. Краткая история развития ВТ. Поколения ЭВМ. Роль ученых в развитии ВТ.

2 часа

2. Понятие информации. Формы представления информации. Дискретная и аналоговая информация, их взаимосвязь. Понятие о количестве и качестве информации. Мера информации. Структурная и семантическая мера информации. Понятие о преобразовании информации. Квантование и дискретизация информации. Передача информации по каналам связи.

4 часа

3.Хранение информации. Переработка информации. Понятие алгоритма. Основные свойства и формы представления алгоритмов. Представление алгоритма решения задачи в ЭВМ. Принцип программного управления. средства выполнения алгоритмов в машине. Команда и ее структура. Программа. Ячейка памяти. Адрес памяти. Работа процессора.

2 часа

4. Классическая структура ЭВМ. Основные характеристики ЭВМ - Опе­рационные возможности. Емкость памяти. Быстродействие. Универ­сальность ЭВМ. Основные виды адресации. Классификация ЭВМ по об­ласти применения. Структура ЭВМ. Средства ввода и вывода информа­ции. Способы связи человека с ЭВМ. Терминалы и дисплеи. Преобразо­ватели информации. Операционные системы ЭВМ. Базы и банки данных.

4 часа

5. Представление числовой информации в ЭВМ. Системы счисления. Классификация. Преобразование систем счисления. Позиционные системы счисления. Выбор системы счисления для ЭВМ. Длина числа. Ди­апазон представления чисел в ЭВМ. Машинные методы перевода.

4 часа

2-ой семестр

6. Представление отрицательных чисел. Прямой дополнительный и обратный коды чисел. Формы представления чисел. Фиксированная и плавающая запятая. Диапазон и точность Погрешности.

2 часа

7. Арифметические операции с фиксированной точкой. Сложение и вычитание в прямом, обратном и дополнительном кодах. Переполнение разрядной сетки. Нормализация числа.

2 часа

8. Особенности сложения чисел с плавающей точкой. Сдвиги. Виды сдвигов. Характеристика числа. Методы ускорения операции сложе­ния.

2 часа

9. Умножение чисел. Методы умножения в прямом, дополнительном и обратном кодах.

2 часа

8. Ускорение операции умножения. Алгоритмы умножения на 2 или 4 разряда множителя. Аппаратные средства ускорения умножения. Мат­ричные методы ускорения умножения.

4 часа

9. Операция деления чисел. Алгоритмы деления с восстановлением и без восстановления остатков.

2 часа

10.Деление чисел в дополнительном и обратном кодах. Особенности операции деления чисел в форме с плавающей запятой. Ускорение операции деления. Машинные схемы деления.

2 часа

11. Погрешности выполнения арифметических операций. Операции ок­ругления.

2 часа

12. Основы алгебры логики. Простое и сложное высказывание. Основ­ные логические операции. Основные положения и законы алгебры ло­гики.

2 часа

13 . Аналитическое представление функций алгебры логики. Полнота функций Формы преобразования функций. Таблицы истинности. Диаг­раммы вейча. Карты карно. Совершенные формы представления функций алгебры логики.

2 часа

14. Минимизация функций АЛ. Постановка задачи минимизации. Сокра­щенная тупиковая и минимальная формы.

2 часа

15. Методы минимизации.

2 часа

16. Контроль и диагностика цифровых автоматов. Основные понятия. Типы и причины неисправностей.

2 часа

17. Методы контроля. Цифровой и числовой методы контроля Конт­роль по модулю. Корректирующие коды.

2 часа

3-ий семестр

18. Абстрактный автомат. Автоматы Мили и Мура. Способы задания ав­томатных отображений.

2 часа

19. Синтез абстрактных автоматов. Задачи анализа и синтеза.

2 часа

20. Анализ и синтез комбинационных логических схем. Системы логи­ческих элементов. Рекомендации по решению задач синтеза. Критерии оценки качества технической реализации.

4 часа

21. Структурный автомат с памятью. Методика канонического структурного синтеза.

4 часа

22. Элементарные цифровые автоматы с памятью. Кодирование внут­ренних состояний

4 часа

23. Синтез принципиальной схемы автомата. Устранение гонок. Оцен­ка быстродействия и аппаратурных затрат.

4 часа

24. Управляющие и операционные устройства. Система микроопераций и логических условий и их влияние на характеристики цифрового операционного устройства. Порядок проектирования.

4 часа

25. Логические схемы алгоритмов. Граф-схемы алгоритмов. Информа­ционные связи в алгоритме. Минимизация памяти устройства.

2 часа

26.Синтез автоматов на СИС. Использование дешифраторов, мультип­лексоров, ПЛМ, ПЗУ.

5 часов

ВСЕГО - 85 часов

3.2 Практические занятия, их содержание

1. Преобразование информации. Кодирование информации.

2. Системы счисления. Переводы чисел из одной системы счисления в другую.

3. Представление отрицательных чисел. Формы представления.

4. Двоичные сумматоры и полусумматоры. Сложение и вычитание дво­ичных чисел.

5. Выполнение арифметических сдвигов в разных кодах.

6. Арифметические операции с фиксированной и плавающей запятой.

7. Умножение в прямом и дополнительных кодах.

8. Ускоренное умножение.

9. Деление чисел с восстановлением и без восстановления остат­ков-

10.Умножение и деление для формы с плавающей запятой.

11.Сложение и вычитание в двоично-кодированных системах счисления.

12.Умножение и деление в двоично-кодированных системах.

13.Методы контроля цифровых автоматов.

14.Тождественные преобразования булевых функций. Минимизация функций.

15.Реализация минимизации функций различными методами.

16.Синтез комбинационных схем.

17.Синтез автоматов с памятью.

18.Канонический метод структурного синтеза.

19.Устойчивость работы цифрового автомата.

20.Синтез автоматов на СИС. Использование дешифраторов, мультип­лексоров, ПЛМ, ПЗУ.

ВСЕГО - 51 час

3.3. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Цели и задачи курсовой работы

1.1. Цель работы

Основная цель курсовой работы "Синтез цифрового автомата с жесткой логикой" заключается в приобретении практических навыков по разработке микропрограмм арифметических операций и построении на этой основе управляющего и операционного автоматов на заданной схемотехнической базе.

1.2. Порядок выполнения работы

В процессе разработки цифрового автомата с микропрограммным управлением необходимо решить следующие основные задачи:

- разработка функциональной микропрограммы (МП) для задан­ных алгоритмов арифметических операций;

- разработка объединенной граф-схемы алгоритма выполнения указанных арифметических операций;

- синтез структуры операционного автомата;

- построение закодированного отмеченного графа алгоритма работы управляющего автомата с жесткой логикой (УА-ЖЛ);

- построение структурной таблицы УА-ЖЛ;

- получение функций возбуждения и выходов;

- минимизация полученных функций;

- приведение функций возбуждения и выходов к заданному ба­зису;

- построение принципиальной схемы УА-ЖЛ в заданной схемо­технической базе;

- проверка корректности функционирования автомата на конк­ретном примере;

- устранение, гонок и состязаний в УА-ЖЛ;

- оценка быстродействия и аппаратных затрат;

- оформление пояснительной записки и чертежей.

1.4. Защита курсовой работы

К защите допускаются работы, выполненные в соответствии с при­веденными выше требованиями, после проверки и заключения руково­дителя. Защита работы должна проходить в присутствии комиссии.

На защите студент должен сделать доклад, в котором нужно отра­зить следующие вопросы:

- цель и задачи курсовой работы;

- обоснование способа синтеза управляющего автомата;

- последовательность этапов синтеза и пояснения к ним;

- технические вопросы проектирования функциональной схемы;

- оценка результатов проектирования.

Варианты заданий к курсовой работе, список которых определен заранее, распределяются между студентами групп случайным образом с использованием ЭВМ.

Литература

1. Савельев теория цифровых автоматов. - м.:Высшая школа, 19с.

3. ЭВМ и системы, - м.:Энергия,19с.

4. , , Тарасенко ЭВМ. - Киев, Выща школа, 19с.

5. , .Малько устройства и микропроцессорные системы. Задачи и упражнения. Учебное пособие для высших учебных заведений - м.:Радио и связь, 19с.

6. Варанов микропрограммных автоматов, - м:Энергия,

-с.

7. 71. Популярные цифровые микросхемы, -м.: Радио и связь, 19с.

8. , Новосельцева дискрет­ных устройств на интегральных микросхемах, - м.:Радио и связь, 19с.

9. Блюдина справочник по интегральным микросхемам. - Ульяновск, 1996.

10. Блюдина система "ПОМОЩНИК" с автома­тизированными обучающими программами. - Ульяновск, 1994.

11.Блюдина информатика. Компьютерный методи­ческий материал к курсовой работе.-Ульяновск,1996.