Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

Кафедра “Вычислительная техника”

Теория автоматов и формальных языков

Конспект лекций

по курсу «Теория автоматов и формальных языков»

Самара 2012

Составитель: и.В. Воронцов

УДК 621.382

Схемотехника ЭВМ. Конспект лекций по курсу «Теория автоматов и формальных языков»/

СамГту; Сост. И.В. Воронцов. Самара, 2013, 95 с.

Конспект лекций рекомендуется студентам специальности 230100 , «Информатика и вычислительная техника», профиль подготовки – «Электронные вычислительные машины, комплексы, системы и сети» (бакалавры)

Лекция 1.

Раздел 1. Начальные языки описания цифровых автоматов

Тема 1.1. Предмет теории автоматов, его место и задачи

в подготовке бакалавра по информатике и вычислительной

технике. Краткий исторический обзор

Цели и задачи изучения дисциплины «ТЕОРИЯ АВТОМАТОВ»:

Задачи изучения дисциплины. Требования к знаниям, умениям и навыкам, которыми должны овладеть студенты:

• студент должен знать теоретические и практические вопросы, подробно изложенные ниже, в том числе: принципы построения комбинационных схем и цифровых управляющих автоматов, отличие автоматов различных типов друг от друга, подходы к проектированию различных цифровых устройств, описанных на содержательном уровне.

• студент должен уметь перейти от содержательной формулировки задачи к ее математической постановке в терминах теории автоматов; уметь описывать автоматы с помощью регулярных выражений алгебры событий, ГСА, ЛСА, МСА, таблиц переходов и выходов и т.п.; уметь преобразовывать и объединять автоматы

• студент должен приобрести навыки в проектировании сложных цифровых устройств, как композиции операционного и управляющего автоматов, и в исследовании в исследовании подобных устройств.

Краткая характеристика дисциплины, её место в учебном процессе

Идеи и методы, используемые в теории автоматов, имеют не только теоретическое значение, но и позволяют грамотно проектировать как технические, так и программные системы. Данный курс дает студентам основные понятия о конечных автоматах, их свойствах, преобразованиях над автоматами, о последовательном и параллельном соединении автоматов, о сетях автоматов.

Кроме теоретических представлений об автоматах как абстрактных математических объектах, рассматриваются вопросы технической реализации наиболее распространенных на практике микропрограммных автоматов на жесткой и программируемой логике, а так же на программируемых логических матрицах.

Связь с предшествующими дисциплинами

Курс требует от студентов знаний следующих тем по дисциплинам, изучаемым на младших курсах:

Дискретная математика: переключательные функции (ПФ); способы задания ПФ; специальные разложения ПФ; не полностью определенные (частные) ПФ; минимизация ПФ и не полностью определенных ПФ; теорема о функциональной полноте; примеры функционально-полных базисов; разрешимые и неразрешимые проблемы; схемы алгоритмов;

Математическая логика и теория алгоритмов: логика высказываний

Программирование на языке высокого уровня: весь курс.

Связь с последующими дисциплинами

Так как курс читается на 3-ом семестре, изучаемый материал может быть использован в качестве основы для преподавания следующих дисциплин и конкретных тем:

Организация ЭВМ и систем: функциональная и структурная организация процессора; организация памяти ЭВМ; организация ввода-вывода; периферийные устройства; архитектурные особенности организации ЭВМ различных классов;

Схемотехника ЭВМ: функциональные узлы комбинационного типа; функциональные узлы последовательностного типа: регистры, счетчики, распределители; матричные умножители; БИС/СБИС с программируемой структурой: программируемые логические матрицы, программируемая матричная логика, базовые матричные кристаллы;

Микропроцессорные системы: организация подсистем обработки, управления, памяти и ввода-вывода; основные задачи проектирования МПС; однокристальные микро-ЭВМ и контроллеры, организация и особенности проектирования систем на их основе

Краткий исторический обзор.