Рабочая программа дисциплины “Теория автоматов” (стр. 3 )

№ Пз	Тема практического занятия (семинара) и его содержание	Объем Часов	Раздел дисцип-лины	Методы контроля	Рекоменд. литература
1	Выполнение арифметических операций в различных системах счисления.	2	2		1,3
2	Перевод чисел из одной системы счисления в другую.	2	2	Кр 1	1,3
3	Различные формы задания функций алгебры логики (ФАЛ).	2	3	Кр 1	2
4	Представление ФАЛ в базисах основном, Шеффера, Пирса.	2	3	Кр 1	1-3
5	Минимизация ФАЛ методами Квайна, Квайна мак-Класки.	2	3	Кр 1	1-3
6	Минимизация ФАЛ с помощью диаграмм Вейча.	2	3	Кр 1	1-3
7	Представление чисел со знаком в ЭВМ Прямой, обратный и дополнительный коды. Алгебраическое суммирование чисел с фиксированной запятой с использованием обратного и дополнительного кодов.	2	4	Кр 2	1,3-5
8	Умножение правильных дробей, представленных в прямом, дополнительном, обратном кодах на два в степени ±k. Умножение чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде.	2	4	Кр 2	1,3-5
9	Умножение одновременно на два разряда множителя. Умножение в дополнительном и обратном кодах.	2	4	Кр 2	1,3
10	Деление чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом и дополнительном кодах.	2	4	Кр 2	1,3
11	Арифметические действия над числами с плавающей запятой.	2	4		1,3
12	Десятичная арифметика в кодах 8421 и 8421+3.	2	4		1,3
13	Абстрактные автоматы. Преобразование автомата МУРА в автомат МИЛИ и наоборот.	2	5	КП	1,3-5
14	Канонический метод структурного синтеза автоматов.	2	6	КП	1,3
15	Канонический метод структурного синтеза автоматов.	2	6	КП	1,3
16,17	Составление функциональных микропрограмм некоторых арифметических операций.	4	7	КП	1,3
18	Синтез управляющих автоматов на основе автоматов МИЛИ и МУРА. Синтез управляющих автоматов с программируемой логикой.	2	7	КП	1,3

3.2.3. Лабораторные работы (Лр) -  0 часов

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

3.2.4. Контроль самостоятельной работы студентов (КСР) -  8 часов

Контроль самостоятельной работы студентов состоит в проведении с ними индивидуальных занятий, консультировании выполнения курсового проекта и защите ими курсовых проектов. На КСР отводится 8 часов.

3.2.5. Интерактивные методы обучения

При изучении данной дисциплины применяются следующие интерактивные методы обучения:

–  Выступление студента в роли обучающего

–  Работа в команде (группах)

–  Самостоятельная работа обучающегося за компьютером.

При этом предусматривается использование вспомогательных средств: учебно-исследовательский стенд «Altera® DE2-70»; персональные ЭВМ с предустановленным программным обеспечением «Система автоматизированного проектирования QUARTUS II», «Тренажер по теории автоматов», «Программный стенд для тестирования проектов студентов».

3.3. Самостоятельная работа студентов -  82 часа

Самостоятельная работа студентов включают в себя:

проработку прослушанных лекций (по конспектам лекций, учебной и научной литературе) − 32 часа;

подготовку к практическим занятиям − 26 часов;

подготовку к контрольным работам − 4 часа;

выполнение курсовой работы − 20 часов;

подготовку к экзаменам (в общее количество часов на самостоятельную работу студентов не входит) − 36 часов (на один экзамен).

3.3.1. Курсовой проект (КП) -  20 часов

Курсовой проект по дисциплине выполняется в четвертом семестре. Он включает следующие задания:

По заданным таблицам переходов и выходов (файл «Варианты заданий») создайте модель абстрактного автомата МИЛИ на языке VHDL. Используя CАПР QUARTUS II, подготовьте тестовые воздействия для верификации модели и убедитесь в её работоспособности. Для заданного автомата МИЛИ выполните синтез эквивалентного автомата МУРА. Для полученного автомата также составьте модель на языке VHDL. Подготовьте эксперимент, позволяющий убедиться в эквивалентности обоих автоматов. Используя канонический метод структурного синтеза автоматов, выполните синтез структурного автомата МИЛИ в заданном базисе. Минимизацию функций возбуждения и выходов автомата выполните вручную с помощью карт Карно. С помощью схемотехнического редактора QUARTUS II создайте модуль, содержащий синтезированный структурный автомат. Используя функциональное моделирование, убедитесь в правильности синтеза автомата. Выполните декомпозицию структурного автомата на память, состоящую из элементов, заданного типа и две комбинационные схемы: возбуждения элементов памяти и выходов автомата. С помощью моделирования проверьте правильность перехода к более высокому уровню иерархии проекта. На языке VHDL составьте модели структурных частей автомата: памяти и двух комбинационных схем. Для комбинационных схем используйте потоковый стиль описания архитектуры. Память опишите, используя поведенческий стиль описания архитектуры. Последовательно замените схемные модули проекта на соответствующие VHDL –модули. Используя функциональное моделирование, каждый раз выполняйте проверку правильности получаемой модели структурного автомата. Для операционного устройства разработайте алгоритмы выполнения заданных операций. Алгоритмы представьте в виде содержательных и закодированных граф схем. Варианты заданий возьмите из файла «Задание на КП по ОРГ ЭВМ» Опишите операционное устройство для выполнения операции умножения с помощью языка VHDL. Применяйте для этого поведенческий стиль описания архитектуры. Для хранения преобразуемых слов информации используйте переменные. Опишите процесс, содержащий последовательность операторов преобразования переменных с целью вычисления результата (произведения). Задавая различные значения операндов, убедитесь, с помощью моделирования, в правильности формируемого результата. Выполните декомпозицию операционного устройства по принципу Глушкова. Напишите на языке VHDL модель операционного автомата. В зависимости от управляющих сигналов операционный автомат выполняет соответствующие микрооперации и формирует сигналы признаки. Проверьте модель ОА, подавая на него последовательность, подготовленных вручную, для некоторых операндов, управляющих сигналов. Решите задачу интерпретации закодированного графа микропрограммы автоматом МУРА. Для этого выполните соответствующую разметку графа, а затем перейдите к графу переходов автомата. Составьте модель управляющего автомата на языке VHDL. Состыкуйте эту модель с моделью операционного автомата и выполните комплексную отладку операционного устройства. Решите задачу интерпретации закодированного графа микропрограммы автоматом МИЛИ. Для этого выполните соответствующую разметку графа, а затем перейдите к графу переходов автомата. Составьте модель управляющего автомата на языке VHDL. Состыкуйте эту модель с моделью операционного автомата и выполните комплексную отладку операционного устройства. Реализуйте управляющий автомат по принципу хранимой в памяти логики. Напишите модель автомата на языке VHDL . Модель должна содержать управляющую память и схему управления ею.

3.3.2. Расчетно-графические (РГР) или расчетно-проектировочные (РПР) работы -  0 часов

Расчётно-графические работы учебным планом не предусмотрены.

3.3.3. Рефераты -  0 часов

Рефераты учебным планом не предусмотрены.

3.3.4. Контрольные работы (Кр) -  4 часа

В процессе изучения дисциплины выполняются две контрольных работы.

№ Кр	Тема контрольной работы	Объем часов	Раздел дисциплины	Рекомендуемая литература
1	Системы счисления и минимизация логических функций (по вариантам)	2	2,3	1-3
2	Представление чисел в разрядной сетке, выполнение арифметических действий (по вариантам)	2	4	1-3

3.3.4.1. Контрольная работа № 1 включает следующее задание.

1. Выполните перевод заданного числа из десятичной системы счисления в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную систему счисления с заданной точностью.

2. Целую часть числа переведите в другие системы счисления по схеме

3. Составьте таблицу истинности для функций a, b,c...,управляющих работой соответствующего сегмента индикатора десятичной цифры, представленной в коде Д1 для нечётных вариантов, и в коде Д2 для четных вариантов

4. Доопределите функцию и представьте её в СДНФ и СКНФ.

5. Выполните минимизацию функции из п.4 методом Квайна, Квайна-мак-Класки.

6. Минимизируйте функцию из п.3 методом Карно. Найдите тупиковую ДНФ, тупиковую КНФ.

7. Выполните синтез функции в базисах: основном, Шеффера, Пирса.

3.3.4.2. Контрольная работа № 2 включает следующее задание.

1. Представьте в восьмиразрядной сетке ЭВМ числа А и В, используя прямой, обратный и дополнительный коды.

2. Выполните умножение чисел А и В на 2 в степени -2, +2, +3.

3. Вычислите А+В в дополнительном коде.

4. Вычислите -А-В в обратном коде.

5. Вычислите А*В в прямом коде, с младших разрядов множителя со сдвигом суммы частичных произведений вправо.

6. Вычислите А*В в прямом коде, с младших разрядов множителя со сдвигом множимого влево.

7. Вычислите А*В в прямом коде, со старших разрядов множителя со сдвигом множимого вправо.

8. Вычислите А*В в прямом коде, со старших разрядов множителя со сдвигом суммы частичных произведений влево.

9. Вычислите А*В или В*А, используя умножение одновременно на два разряда множителя.

10. Вычислите А*В в дополнительном коде с корректирующим шагом.

11. Вычислите А*В в дополнительном коде, используя анализ двух смежных разрядов множителя.

12. Вычислите А*В в обратном коде с корректирующим шагом.

13. Вычислите А*В в обратном коде, используя преобразование разрядов множителя, если множитель отрицательный.

14. Вычислите В:А в прямом коде с восстановлением остатка.

15. Вычислите В:А в прямом коде без восстановления остатка со сдвигом делителя.

16. Вычислите В:А в прямом коде без восстановления остатка со сдвигом остатка.

17. Вычислите В:А в дополнительном коде.

3.3.5. Другие виды самостоятельной работы (Др) -  0 часов

Другие виды самостоятельной работы учебным планом не предусмотрены.

4. Текущий и промежуточный контроль изучения дисциплины

4.1. Текущий контроль результатов изучения дисциплины

Для оценки текущей успеваемости в 3 семестре выполняются две контрольных работы.

Студенты, не выполнившие работы в полном объеме установленных требований, не допускаются к итоговому контролю по данной дисциплине, как не выполнившие график учебного процесса по данной дисциплине.

4.2. Промежуточный контроль изучения дисциплины

Для оценки результатов изучения дисциплины используются следующие формы рубежного и промежуточного контроля:

Семестр	Разделы дисциплины	Форма промежуточного контроля	Проставляется ли оценка в приложение к диплому
3	1-4	зачет	нет
4	5-7	КП	да
4	5-7	Экзамен	да

5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины