3. Місце лабораторного практикуму у навчанні

Лабораторний практикум у навчальному процесі з природничих наук посідає особливе місце. Необхідність експерименту стала наявною в процесі формування наукового методу пізнання оточуючого світу. Створення та перевірка наукової теорії іноді займає значну частину життя вченого-дослідника або наукового колективу, натомість, навчальний процес в стислі терміни пропонує учневі значний обсяг нових для нього відомостей, які він повинен творчо переробити в свої нові знання.

При цьому лабораторний практикум відіграє декілька ролей, умовно відтворюючи такі етапи пізнання як: спостереження, експеримент, практичне використання. Практикум – є єдина можливість сприяти створенню асоціативних зв’язків між реальним об’єктом та його модельними уявленнями, тому навчальний процес, як і процес пізнання, не може бути завершеним без практикуму.

Зважаючи на швидкоплинність практикуму у навчальному процесі (2 академічних години на роботу) для ефективного використання робочого часу потрібна детальна підготовка кожного студента до роботи: вивчення теоретичного матеріалу, виконання попередніх проектно-розрахункових робіт, чітке уявлення ходу майбутньої лабораторної роботи.

Імітаційне комп’ютерне моделювання в навчальному процесі можна розглядати як частину підготовки до лабораторного практикуму. Ефективне використання графічного інтерфейсу, наочного подання результатів і анімації дозволяють створювати переконливу ілюзію спостереження фізичних процесів. У деяких випадках імітаційні комп’ютерні моделі настільки точно і образно відтворюють поведінку реальних об’єктів, що з врахуванням цілей навчального процесу, у конкретному випадку можуть слугувати завершальним етап проектування.

4. Новий напрямок у розробках сучасних комп’ютерних пристроїв

У практикумі, окрім теорії синтезу та аналізу відомих цифрових пристроїв (логічних елементів, комбінаційних схем, тригерів, лічильників, регістрів тощо), розглянута нова теорія синтезу та аналізу схем автоматної пам’яті (елементарні багатофункціональні та багаторівневі схеми пам’яті), яка дає можливість обробляти окрему та загальну інформацію одночасно, що принципово недоступно відомим схемам з пам’яттю на тригерах.

Характерною особливістю систем управління сучасних комп’ютерах, телекомунікаційних систем і мереж з їх багаторівневою ієрархічною структурою є їх послідовний режим роботи.

Останнім часом було опубліковано праці з питань паралельних та ієрархічних автоматів і систем обробки при змінні алгоритмів обробки інформації (реконфігуровні обчислювальні системи), швидкодія функціонування яких обмежується можливостями тригерної пам’яті. Елементна база сучасних комп’ютерних систем, обмежена монофункціональними елементарними автоматами з пам’яттю не дає можливість створювати пристрої управління, які не здатні одночасно обробляти загальну і окрему ієрархічну інформацію. Шляхом до розв’язання цієї проблеми є створення багатофункціональних та багаторівневих схем автоматної пам’яті.

У даному практикуму розглянуті нові багатофункціональні та багаторівневих схеми пам’яті, що визначають не тільки пару функцій переходів і виходів, але і змінюють саму структуру запам’ятовування за рахунок введення нових вхідних сигналів, які розглядаються в автоматному безперервному часі.

Теоретичним базисом для побудови комп’ютерних пристроїв на тригерах, як відомо, є теорія автоматів 1-го (Мілі) і 2-го (Мура) роду, вагомий внесок в яку зробив академік В.М. Глушков та такі відомі вчені як С. Ангер, М.А. Гаврилов, Е.І. Вавилов, А.Д. Закревський і багато інших [1–2; 8]. Автору практикуму вдалось зробити крок за межі, як вважали, завершеної теорії автоматів, і запропонувати нові принципи і методи, які змогли розкрити більш повно можливості і розширити теорію послідовних автоматів Мілі і Мура в теоретичному базисі до рівня багатофункціональних автоматів 1-го, 2-го роду і додатково створити автомати 3-го роду [4]. Теоретичним базисом для цього була Л.Ф. Мараховським розролена теорія синтезу схем автоматної пам’яті (багатофункціональних та багаторівнгевих) [9–11].

Нові елементарні схеми автоматної пам’яті (БФСП і БРСП) дали можливість створити теорію багатофункціональних автоматів з якісно новими функціями переходів, виходів та збереження станів, розширити фундаментальний принцип програмного управління, що був запропонований Ч. Беббіджем [8], до ієрархічного рівня та розширити можливості елементної бази комп’ютерної техніки.

У даному навчальному посібнику з дисципліни «Методи проектування інформаційно-керуючих систем» розглянуті основи теорії автоматів, функцій перемикання, методи синтезу і аналізу комбінаційних і запам’ятовувальних схем, описані типові комбінаційні пристрої та пристрої з тригерною пам’яттю комп’ютерів, теорія побудови елементарних автоматних схем пам’яті, пристрої з багатофункціональною та багаторівневою пам’яттю комп’ютерів, що дає можливість забезпечувати роботу ієрархічних систем управління в детермінованому, ймовірному і нечіткому режимах, прискорювати їх структурну перебудову й одночасно обробляти загальну і окрему інформацію. Теоретичні питання даного навчального посібника більш повно розглянуті в курсі лекцій «Методи проектування інформаційно-керуючих систем», що пропонуються студентам в електронному вигляді.

Розділ 2

МЕТОДИЧНІ ПОРАДИ ЩОДО ВИКОРИСТАННЯ ПРАКТИКУМУ