ФГБОУВПО «Марийский государственный университет»
Факультет технологии и профессионального образования
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета технологии и
профессионального образования
_______________ //
«_____»______________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Учебная дисциплина Б.3.26. Теория автоматов
Направление подготовки 050100.62. Педагогическое образование
Профиль подготовки:
Технология и информатика
Квалификация (степень) выпускника Бакалавр
Квалификация (степень) выпускника Бакалавр
Кафедра Прикладной механики машиноведения и технологии
Курс - 5 семестр 9
Форма обучения - очная
Программа разработана доцент, М.., канд. сельскохоз. наук
Рецензент(ы) доцент, ., к. т.н., доцент
Йошкар-Ола-2011
Рекомендована к утверждению решением учебно-методической комиссии факультета технологии и профессионального образования протокол заседания № ____ от "___ "__ _______________ 2011 г. _________________ М.. | Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры Прикладной механики машиноведения и технологии протокол заседания № ___ от " ___ " ___________ 2011 г. _________________ |
СОГЛАСОВАНО с выпускающей кафедрой Прикладной механики машиноведения и технологии
протокол заседания №__ от «___»________ 2011 г _____________
Сведения о переутверждении программы
на очередной учебный год и регистрация изменений
Учебный год | Решение кафедры (№ протокола, дата заседания кафедры, Ф. И.О., подпись зав. кафедрой) | Автор изменения (Ф. И.О., подпись) | Номер изменения |
1 Пояснительная записка
1.1 Цель освоения дисциплины: |
«Теория автоматов» рассматривает способы представления информации в цифровых автоматах, методы выполнения арифметических и логических операций в них, а также методы логического описания и основанные на них методы логического проектирования цифровых устройств. Уделяется внимание разработке способов контроля правильности функционирования цифровых автоматов при выполнении различных операций, методами минимизации логических выражений. Изучаются абстрактная теория автоматов, дискретное время и такты, конечные автоматы Мили и Мура. Методы задания конечного автомата. Автоматы, формальные языки и графы. Декомпозиция вычислительного устройства на операционный и управляющие блоки. Принципы академика Глушкова языков описания вычислительных устройств. Язык микроопераций. Теоретический материал иллюстрируется примерами и сопровождается вопросами для самоконтроля |
Задачи дисциплины:
Задачей курса является представить ряд вопросов, отражающих состояние теории и практики цифровых автоматов, учесть тот полезный и важный материал, который уже сложился в теории «Арифметические и логические основы цифровых автоматов», а также ввести в программу вопросы из теории прикладной информации. Дать возможность широкому кругу студентов, изучающих вопросы электроники и функционирование различных электронных схем, понять суть проблем возникающих при проектировании алгоритмов, функционирования отдельных устройств ЭВМ и проектирования самих этих устройств. Конечная цель такого изучения - возможность самостоятельно произвести анализ и синтез несложных узлов и блоков ЭВМ.
Прикладная теория цифровых автоматов постоянно развивается, так как непрерывно совершенствуются сами цифровые автоматы, т. е. электронные вычислительные машины. Появляются новые методы и алгоритмы выполнения арифметических операций. Еще недавно одновременное умножение на два или три разряда множителя считалось пределом. А в современных конструкциях ЭВМ реализованы алгоритмы с анализом произвольного количества разрядов множителя. Изменяются также методы анализа и синтеза отдельных устройств ЭВМ. Процесс проектирования ЭВМ сегодня полностью выполняется автоматизированным способом. Развитие принимает направлении полной автоматизации процессов проектирования и изготовления ЭВМ.
Задачи дисциплины:
• сформировать творческое отношение к труду, интерес к исследованиям, развивать активное мышление, привить молодежи навыки культуры труда, углубить изучение теоретического материала, выработать навыки технологического поиска, ознакомиться с достижениями в области изобретательской и инновационной деятельности, пути повышения производительности труда, сохранения экологических систем в местах производственной деятельности человека.
• способствовать усвоению методов самостоятельной работы при разработке различных технических проектов, приобретению умения методически грамотно выстраивать изобретательскую и рационализаторскую работу
научить будущих педагогов профессионального обучения самостоятельно проявлять свои творческие способности в области конструирования и проектирования инновационной техники
1.2 Место дисциплины в структуре ООП ВПО:
Курс «Теория автоматов» дает теоретическую базу для изложения специальных дисциплин, таких как, «Схемотехника ЭВМ», «Периферийные устройства ЭВМ, систем и сетей», «Теория и проектирование ЭВМ и систем», «Основы алгоритмизации проектирования ЭВМ», является продолжением разделов «Математики» и должен знакомить студента с прикладными задачами разработки алгоритмов функционирования устройств ЭВМ.
Дисциплины, на которых базируется данная дисциплина:
· Теория машин и механизмов
· Техническая механика
Дисциплины, для которых данная дисциплина является предшествующей:
· Методика профессионального обучения,
· Дисциплины профильной подготовки.
Задачи дисциплины:
• сформировать творческое отношение к труду, интерес к исследованиям, развивать активное мышление, привить молодежи навыки культуры труда, углубить изучение теоретического материала, выработать навыки технологического поиска, ознакомиться с достижениями в области изобретательской и инновационной деятельности, пути повышения производительности труда, сохранения экологических систем в местах производственной деятельности человека.
• способствовать усвоению методов самостоятельной работы при разработке различных технических проектов, приобретению умения методически грамотно выстраивать изобретательскую и рационализаторскую работу
· научить будущих педагогов профессионального обучения самостоятельно проявлять свои творческие способности в области конструирования и проектирования инновационной техники.
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами (взаимосвязь с другими частями ООП)
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
1 | Учебная практика | + | + | + | ||
2 | Техническая механика | + | + | |||
3 | Инженерная графика | + | + | + | + | |
4 | Методика профессионального обучения | + | + | + | + |
1.3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины по ФГОС ВПО:
Дисциплина «Теория автоматов» способствует формированию следующих компетенций, предусмотренных ФГОС-3 по направлению подготовки ВПО «Педагогическое образование»:
а) общекультурные (ОК):
- владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК–1);
- способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);
- способен логически верно устную и письменную речь (ОК-6);
- готов к взаимодействию с коллегами, к работе в коллективе (ОК-7);
- готов использовать основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, готов работать с компьютером как средством управления информацией (ОК-8);
- готов использовать основные методы защиты от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК - 11);
- готов использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-13).
б) профессиональные компетенции (ПК):
общепрофессиональными (ОПК):
− осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности (ОПК - 1);
− способен нести ответственность за результаты своей профессиональной деятельности (ОПК-4);
− владеет одним из иностранных языков на уровне профессионального общения (ОПК-5);
в области педагогической деятельности:
способен реализовывать учебные программы базовых и элективных курсов в различных образовательных учреждениях (ПК-1);
готов применять современные методики и технологии, в том числе и информационные, для обеспечения качества учебно-воспитательного процесса на конкретной образовательной ступени конкретного образовательного учреждения (ПК-2);
способен применять современные методы диагностирования достижений обучающихся и воспитанников, осуществлять педагогическое сопровождение процессов социализации и профессионального самоопределения обучающихся, подготовки их к сознательному выбору профессии (ПК-3);
способен использовать возможности образовательной среды, в том числе информационной, для обеспечения качества учебно-воспитательного процесса (ПК-4);
способен организовывать сотрудничество обучающихся и воспитанников (ПК-6);
готов к обеспечению охраны жизни и здоровья обучающихся в учебно-воспитательном процессе и внеурочной деятельности (ПК-7);
способен разрабатывать и реализовывать культурно-просветительские программы для различных категорий населения, в том числе с использованием современных информационно-коммуникационных технологий (ПК - 8);
способен профессионально взаимодействовать с участниками культурно-просветительской деятельности (ПК-9);
После завершения курса студент, должен:
- иметь предсталение:
а) о прикладных задачах разработки алгоритмов функционирования и информационно-логических основах ЭВМ;
б) о теории и проектировании переключательных схем,
в) о важнейших классических моделях, концепциях; методах и результатах теории конечных автоматов;
г) об использовании основных математических понятий, таких как теории множеств, отображений, отношений и графов для описания поведения моделей конечных автоматов;
д) об информации и ее преобразованиях, о понятиях алгоритма;
е) о теории абстрактного синтеза автоматов, которая обеспечивает возможность непосредственного приложения к решению реальных задач, возникающих при синтезе цифровых автоматов;
ж) о методах логического описания электронных схем, абстрактных логических моделях логических и запоминающих элементов,
з) об алгоритмических структурах современных универсальных цифровых машин;
- знать и уметь использовать:
а) информационные основы работы вычислительных машин;
б) электронные вычислительные машины;
в) представление числовой информации в цифровых автоматах;
г) сложение, умножение и деление чисел на двоичных сумматорах;
д) выполнение операций над десятичными числами в цифровых автоматах ;
е) контроль работы цифрового автомата;
к) основные понятия алгебры логики;
л) логические операторы электронных схем;
м) автоматные языки для задания автоматных отображений;
н) математические модели дискретных устройств с памятью;
о) абстрактный и структурный автоматы;
п) основной алгоритм синтеза конечных автоматов;
р) минимизация абстрактных автоматов;
с) метод Квайна-Мак-Класки;
т) соединение автоматов;
у) синтез управляющего автомата.
х) информационные, арифметические и логические основы анализа и синтеза цифровых автоматов;
)
2. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины:
2 зачетных единицы
Форма контроля по учебному плану:
Зачет 9 сем.
.1Тематический план изучения дисциплины | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2.1.1 Основные задачи теории автоматов |
Предмет и задачи курса. Основные задачи теории автоматов. ЭВМ, как цифровой автомат. ЭВМ в науке, технике, экономике. Исторический экскурс и современное состояние. Архитектурные принципы и структурные схемы ЭВМ различных поколений |
2.1.2 Информационные основы работы |
цифровых автоматов |
Информационные основы работы цифровых автоматов. Непрерывная и дискретная формы информации. Геометрические и комбинаторные меры информации. Оценки информации по Шеннону и Хартли. Глубина и длина числа. Бит, Байт. Семантические меры информации. |
2.1.3 Представление информации в цифровых автоматах |
Представление информации в цифровых автоматах. Разновидности систем счисления. Выбор систем счисления для представления цифровой информации. Перевод числовой информации из одной позиционной системы в другую. Представление чисел с фиксированной и плавающей точкой. Нормализация. Прямой, обратный, дополнительный коды. Погрешности представления чисел |
2.1.4 Сложение чисел на двоичных сумматорах |
Сложение чисел на двоичных сумматорах. Формальные правила двоичной арифметики. Сумматоры и полусумматоры. Особенности сложения чисел с фиксированной и плавающей точкой. Нормализация. Прямой, обратный, дополнительный коды. Погрешности представления чисел. |
2.1.5 Умножение чисел с использованием двоичных сумматоров |
Умножение чисел с использованием двоичных сумматоров. Методы умножения двоичных чисел. Умножение чисел с фиксированной точкой. Особенности операции умножения для чисел с плавающей точкой на двоичных сумматорах прямого, обратного и дополнительного кодов. Метод сокращенного умножения. Ускорение операции умножения. Матричные методы умножения. |
2.1.6 Деление чисел с использованием двоичных сумматоров |
Деление чисел с использованием двоичных сумматоров Методы деления двоичных чисел.. Особенности операции деления чисел с фиксированной и плавающей точкой с использованием сумматоров различных типов. Ускорение операции деления Операция извлечения корня. |
2.1.7 Основные понятия теории автоматов |
Основные понятия теории автоматов. Дискретное время и такты. Конечные автоматы. Методы задания конечного автомата. Автоматы и графы. Автоматы Мили и Мура. Вводный пример в виде практической задачи. |
