Рабочая программа дисциплины “Теория автоматов” (стр. 2 )

Профессиональные компетенции:

ПК-6 – Обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

ЗНАТЬ:

- способы представления чисел в ЭВМ

- точность и диапазон представимых чисел

- методы выполнения арифметических операций в ЭВМ для различных способов представления чисел

- способы задания и законы функционирования автоматов МУРА и МИЛИ,

- методы устранения критических состязаний в автоматах.

уметь:

- проводить анализ и синтез логических функций с учетом их минимизации различными методами,

- выполнять преобразования автоматов МИЛИ в эквивалентные автоматы МУРА и наоборот,

- выполнять синтез микропрограмм операционных автоматов в виде содержательных граф схем алгоритмов,

- применять канонический метод структурного синтеза цифровых автоматов в заданном структурном базисе,

- использовать системы автоматизированного проектирования для структурного синтеза цифровых автоматов и моделирования их поведения.

владеть:

- языками описания аппаратуры VHDL и Verilog для описания абстрактных и структурных автоматов

- системами автоматизированного проектирования для моделирования абстрактных автоматов, синтеза структурных автоматов на основе программируемых логических схем и последующей их верификации.

1.3. Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Данная дисциплина входит в базовую часть профессионального цикла дисциплин.

1.4. Связь с дисциплинами, изучаемыми ранее

Изучение данной дисциплины базируется на знаниях, умениях и навыках, полученных при изучении дисциплины: "Математика" в объеме школьного курса и "Информатика".

1.5. Связь с последующими дисциплинами

Полученные при изучении данной дисциплины знания, умения и навыки будут использоваться при изучении следующих дисциплин: «Схемотехника ЭВМ», «Организация ЭВМ и систем».

2. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Часов	Семестры
всего	в том числе в интерак-тивных формах	3	4
Общая трудоемкость дисциплины:	216	10	90	126
Переаттестовано: (только при обучении по индивидуальным планам)	-	-	-	-
Аудиторные занятия:	90	10	54	36
Лекции (Л)	54	10	36	18
Практические занятия (Пз) или семинары (С)	36		18	18
Лабораторные работы (Лр)
Контроль самостоятельной работы студентов (КСР)	8		-	8
Самостоятельная работа студента:	82		37	45
Проработка прослушанных лекций (Л), изучение рекомендуемой литературы	26	-	17	9
Подготовка к практическим занятиям (Пз) или семинарам (С)	32	-	16	16
Подготовка к лабораторным работам (Лр)
Выполнение курсового проекта (КП)	20	-	-	20
Выполнение расчетно-графических (РГР) или расчетно-проектировочных работ (РПР) – _
Написание рефератов (Р) – _
Подготовка к контрольным работам (Кр)	4	-	4
Проведение других видов самостоятельной работы (Др) – _
Подготовка к экзамену: (только при наличие экзамена(ов) – по 36 час на 1 экзамен)	36	-		36
Вид промежуточного контроля: (зачет (Зач), экзамен (Э))	Э	-	Зач	Э

3. Содержание дисциплины

3.1. Тематический план

№пп	Раздел дисциплины	Аудиторные занятия	Самостоятельная работа студента
Л, часов	№ Пз (С)	№ Лр	№ РГР	№ Кр	№ КП
1	Вводные сведения	1	-	-	-	-	-
2	Системы счисления	3	1,2	-	-	1	-
3	Логические основы цифровых автоматов	12	3-6	-	-	1	-
4	Арифметические основы цифровых автоматов	18	7-12	-	-	2	-
5	Абстрактные автоматы	6	13	-	-	-	КП
6	Структурные автоматы	4	14,15	-	-	-	КП
7	Микропрограммные автоматы	10	16,17	-	-	-	КП

3.2. Аудиторные занятия

3.2.1. Содержание разделов дисциплины, объем в лекционных часах (Л) -  54 час

№ Л	Раздел дисциплины и его содержание	Объем часов	Рекоменд. литература
1	Вводные сведения Понятие «автомат», два аспекта этого понятия. Дисциплина «Теория автоматов», цели и задачи её изучения.	1	1 – 3
	Системы счисления Системы счисления, позиционные, непозиционные, однородные, неоднородные, с постоянными весами разрядов, с непостоянными весами разрядов, код Грея, системы счисления специального назначения.	1	1 – 3
2	Перевод чисел из одной системы счисления в другую Два метода перевода чисел: табличный и расчетный. Перевод целых чисел, перевод правильных дробей, перевод неправильных дробей, перевод в системы счисления с кратным основанием. Выбор системы счисления для ЭВМ.	2	1 – 3
3	Логические основы цифровых автоматов Определение логической переменной и логической функции. Простые и сложные функции. Основные элементарные логические функции: отрицание, конъюнкция, дизъюнкция, сложение по модулю два, равнозначность, стрелка Пирса, штрих Шеффера.	2	1 – 3
4	Эквивалентность и её примеры. Основные законы и правила алгебры логики. Понятие полноты (базиса) системы логических функций. Представление логических функций в базисе И, ИЛИ, НЕ. Нормальные и совершенные нормальные конъюнктивные и дизъюнктивные формы.	2	1 – 3
5	Понятие минимального базиса. Базис Шеффера. Представление логических функций в базисе Шеффера. Базис Пирса. Представление логических функций в базисе Пирса.	2	1 – 3
6	Задача анализа и синтеза логических функций. Геометрическое и числовое представление логических функций. Понятия и определения: минтерм, ранг, покрытие, вхождение, импликанта, сокращенная нормальная форма, тупиковая форма. Задача минимизации логических функций и ограничения при ее рассмотрении. Методы минимизации логических функций.	2	1 – 3
7	Минимизация логических функций методом Квайна. Пример.	1	1 – 3
	Минимизация логических функций методом Квайна мак Класки.	1
8	Минимизация с помощью диаграмм Вейча. Не полностью определенные логические функции и их минимизация.	2	1 – 3
9	Арифметические основы цифровых автоматов. Способы представления чисел в ЭВМ. Форматы представления чисел с фиксированной запятой (точкой) и с плавающей запятой. Диапазон и точность представления чисел.	2	1 – 3
10	Представление в ЭВМ чисел со знаком. Прямой, обратный и дополнительный коды. Алгебраическое суммирование чисел с фиксированной запятой с использованием обратного и дополнительного кодов. Модифицированные коды.	2	1 – 3
11	Умножение правильных дробей, представленных в прямом, дополнительном, обратном кодах на два в степени ±k.	2	1 – 3
12	4 способа умножения чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде.	2	1, 3
13	Логические и аппаратные методы ускорения умножения. Умножение одновременно на два разряда множителя. Матричные схемы умножения.	2	1, 3
14	Умножение в дополнительном коде с использованием корректирующего шага. Умножение в дополнительном коде, используя анализ двух смежных разрядов множителя. Умножение в обратном коде.	2	1, 3
15	Деление чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом и дополнительном кодах. Деление с восстановлением и без восстановления остатка. Деление со сдвигом остатка и со сдвигом делителя.	2	1, 3
16	Выполнение арифметических операций над числами с плавающей запятой. Обоснование блокировок. Машинный нуль и бесконечность.	2	1, 3
17	Десятичные двоично-кодированные системы. Методики выполнения алгебраического суммирования, умножения и деления в кодах 8421 и 8421+3.	2	1, 3
18	Абстрактные автоматы. Основные понятия и определения. Конечный автомат, полностью определенный, частичный автомат, синхронный, асинхронный автомат. Законы функционирования автоматов МИЛИ и МУРА. Табличный и графический способы задания автоматов.	2	1, 3
19	Эквивалентные автоматы. Преобразование автомата МУРА в автомат МИЛИ и наоборот. Совмещенная модель автомата (С автомат).	2	1, 3
20	Задача минимизации автоматов. Три основных вида соединения автоматов: последовательное, параллельное и с обратной связью. Задача композиции и декомпозиции автоматов.	2	1, 3
21	Структурные автоматы. Канонический метод структурного синтеза автоматов. Теорема о структурной полноте. Элементарные полные автоматы с одним и двумя входами. Основные этапы и примеры структурного синтеза автоматов.	2	1, 3
22	Состязания и гонки в автоматах. Способы устранения критических состязаний. Противогоночное кодирование состояний автомата. Кодирование состояний и сложность комбинационных схем, реализующих функции выходов и возбуждения элементов памяти.	2	1, 3
23	Микропрограммные автоматы. Принцип микропрограммного управления. Модель дискретного преобразователя Глушкова. Функции операционного и управляющего автоматов. Задача проектирования операционного устройства.	2	1, 3
24	Функциональная микропрограмма. Язык функционального микропрограммирования. Содержательный и закодированный графы микропрограммы.	2	1, 3
25,26	Структурная организация операционных автоматов. Структурный базис: шины, регистры, комбинационные схемы. Каноническая структура операционного автомата. Операционные элементы комбинационного и накапливающего типов.	4	1, 3
27	Управляющие автоматы с жесткой логикой. Интерпретация микропрограммы автоматами МИЛИ и МУРА. Управляющие автоматы с программируемой логикой. Микрокоманды. Распределение микроопераций по полям микрокоманды. Принудительная и естественная адресация микрокоманд.	2	1, 3

3.2.2. Практические занятия (Пз) или семинары (С) -  36 часов