Лекция 1. Введение в теорию автоматов
.pdf
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
ТЕОРИЯ АВТОМАТОВ И ФОРМАЛЬНЫХ ЯЗЫКОВ
Лекция 1. Введение в дисциплину
Рябов Геннадий Анатольевич, старший преподаватель кафедры ССиПД
Введение в дисциплину. Немного истории
Теория автоматов как научная дисциплина возникла в пределах теории управляющих систем (теоретической кибернетики) в середине ХХ века.
Когда уже на практике применялись электро-механические вычислительные устройства , например автоматы управления стрельбой на крейсерах и линкорах, которые можно считать и прообразами АСУ.
И еще немного истории для примера
Крейсер Жданов
в списке кораблей ВМФ СССР
с 1 декабря 1948 г. по 10 декабря 1989 г.
Для управления огнем главного калибра (ГК) служила система «Молния АЦ-68-бис» в составе двух автоматов стрельбы с универсальными преобразователями координат, двух резервных автоматов стрельбы (РАС) и 4-х башенных автоматов стрельбы (БАС). Она соответственно, обеспечивала три схемы стрельбы артиллерии ГК — основную, резервную и башенную, в зависимости от обстоятельств ведения боя, характера цели или на случай невозможности управления огнем основным способом.
•В состязаниях на приз Главнокомандующего ВМФ в 1985 году по итогам выполнения состязательных артиллерийских стрельб — КРУ «Жданов» занял 1-е место в Военно-Морском флоте страны. До этого неоднократно 1-е места во флотах, где проходил службу.
Понятие автоматов. Первоначальное определение
На время забудем о электронике, электрике, электромеханике и прочем электричестве…
Первоначально автомат понимался как:
•техническое устройство, которое выполняет некоторые действия «автоматически», то есть без участия человека.
Автомат – от греч. αυτομάτος , буквально переводится как «самодействующий».
Рассмотрим пример: заряжающий автомат
Пример механического автомата. Постреляем!
1начальное состояние Выстрел, откат
2состояние
удаление гильзы
3состояние захват заряда
4состояние Подъем элеватора
5состояние
подача заряда
6состояние закрытие затвора
7состояние
опускание элеватора
8состояние поворот карусели
1 начальное состояние
Что это было? Алгоритм работы
опускание |
8 |
поворот |
элеватора |
карусели |
1
7
Дискретные состояния и переходы
6
Входные и выходные сигналы
подача заряда
5 |
3 |
откат
2
удаление
гильзы
Подъем элеватора |
4 |
захват заряда |
|
Введение в дисциплину. Что и зачем изучаем
Теория автоматов изучает задачи, которые могут быть решены путем последовательных операций.
Теория автоматов лежит в основе всех цифровых технологий и программного обеспечения, так например компьютер является частным случаем практической реализации конечного автомата.
Наиболее тесно теория автоматов связана с теорией алгоритмов и, в частности, с таким ее разделом как теория абстрактных машин.
Автоматы. Несколько разных определений
a)Техническое устройство, которое выполняет некоторые действия автоматически, то есть без участия человека.
b)Дискретный преобразователь информации, способный принимать различные состояния, переходить под воздействием входных сигналов из одного состояния в другое и выдавать выходные сигналы.
c)Математическое понятие – абстрактная модель реальных технических автоматов.
Автоматы. Теория автоматов
• Теория автоматов – в общем смысле - занимается изучением математической модели
(определение автомата с:)
• Отдельно рассматриваются абстрактная теория
автоматов и структурная теория автоматов
Автоматы. Предмет теории автоматов
Предметом теории автоматов является изучение математических моделей преобразователей дискретной информации.
(определение автомата (b) )
В данной теории решаются следующие основные задачи: анализ и синтез автоматов, определение полноты, минимизация и эквивалентные преобразования автоматов.