
- •Министерство общего и профессионального образования
- •1. Общие сведения об автоматах
- •1.1. Основные определения. Обозначения. Изображения
- •Способы описания и построения автоматов
- •1.3. Об операциях над автоматами, о законах и тождествах алгебры автоматов
- •1.4. Цифровые автоматы 1-го и 2-го рода, автоматы Мили и Мура
- •1.5. Классификация автоматов
- •1.6. Свойства и характеристики автоматов
- •Автоматы, выполняющие роль "0" и
- •1.8. Равенство, равносильность, эквивалентность, изоморфизм
- •1.9. Автоматные грамотность и культура
- •1.10. Значение теории автоматов в науке, технике и обществе
- •1.11. Краткая историческая справка о зарождении и развитии автоматов. Виды теорий автоматов
- •2. Способы задания (описания) цифровых автоматов
- •2.1. Начальные языки
- •2.1.1. Графическая схема алгоритма
- •2.1.2. Матричная схема алгоритма
- •2.1.3. Функциональная микропрограмма
- •2.1.4. Система формул переходов
- •2.2. Автоматные языки
- •2.2.1. Таблицы переходов, выходов
- •2.2.2. Матрицы переходов, выходов
- •2.2.3. Графы автоматов
- •3. Операции над цифровыми автоматами
- •3.1. Операции декомпозиции
- •3.1.1.Разбиение. Покрытие
- •3.1.2. Проверка разбиения, покрытия
- •3.2. Операции композиции
- •3.2.1. Последовательное соединение
- •3.2.2. Параллельное соединение
- •3.2.3. Соединение с обратной связью
- •3.3.Алгебраические операции
- •3.3.1.Объединение частей автомата
- •3.3.2. Настраиваемое объединение
- •3.3.3. Пересечение автоматов
- •3.3.4. Вычитание
- •3.3.5. Симметрическая разность
- •3.3.6. Дополнение
- •3.4.1.Проверка отношения
- •3.4.2. Проверка равенства
- •3.5. Операции упрощения цифрового автомата
- •3.5.1. Упрощение автомата за счет упрощения алгоритма
- •3.5.2. Упрощение цифрового автомата за счет тождеств
- •4. Законы и тождества алгебры автоматов
- •4.2. Тождества
- •5. Вопросы синтеза и анализа логических схем
- •5.1. Синтез логических схем
- •5.1.1. Синтез схем с одним выходом с оптимальным доопределением
- •Даются как без инверсии, так и с инверсией. Количество входов при этом удваивается. Однако число входов указывается без удвоения. Рассматриваемый дешифратор – это дешифратор на 4 входа, хотя их – 8.
- •5.1.3. Синтез схем с двумя выходами с сильной степенью связи
- •5.2. Анализ логических схем
- •5.2.1. Анализ логических схем с одним выходом
- •5.2.2. Анализ логических схем с двумя выходами
- •6.2. Операционные автоматы
- •6.3. Управляющие автоматы
- •6.3.1. Управляющие автоматы с жесткой логикой
- •6.3.2. Управляющие автоматы с программируемой логикой
- •6.4. Синтез управляющего автомата с жёсткой логикой
- •6.4.1. Этапы синтеза
- •6.4.1.1. Задание условий работы автомата
- •6.4.1.2. Отметки граф – схемы алгоритма
- •6.4.1.3. Графы автоматов
- •6.4.1.4. Cинтез запоминающей части
- •6.4.1.5. Синтез выходной части
- •6.4.1.6. Синтез входной части
- •7. Контроль и диагностирование работы цифровых автоматов
- •7.1. Контроль логических операций
- •7.2. Контроль арифметических операций
- •7.3. Контроль и диагностирование передач информации
- •8. Программное обеспечение преобразования цифровых автоматов
- •8.1. Подпрограммы алгебраических операций
- •8.1.1. Подпрограмма настраиваемого объединения
- •8.1.2. Подпрограмма операции пересечения
- •8.1.3. Подпрограмма операции вычитания
- •8.1.4. Подпрограмма операции симметрической разности
- •8.1.5. Подпрограмма операции дополнения
- •8.2. Подпрограммы операций проверки отношения
- •8.2.1.Подпрограмма проверки отношения
- •8.2.2. Подпрограмма проверки равенства
- •8.3.7. Подпрограмма 'закачки' мсар1 в неоднородную мса
- •Заключение
- •Приложение 1. Подпрограммы реализации операций
- •Приложение 2. Контрольные вопросы курса
- •Содержание
- •Александр Васильевич Триханов
- •Учебное пособие
Автоматы, выполняющие роль "0" и
"1" в алгебре автоматов. С - автомат
Любая алгебра должна иметь конструкции, выполняющие в ней роль "0" и "1". По аналогии с алгеброй алгоритмов роль "0" выполняет пустой автомат (ноль-автомат), его следует обозначать с отступлением от принятых правил как ЦА0. Пустой автомат- это автомат, в котором запрещены всевозможные переходы. Естественно, что ЦАА \/ ЦА0 = ЦАА, ЦАА /\ ЦА0 = ЦА0.
Роль "1" возлагается на полный ЦА (ЦА1), в простейшем случае такой автомат представляет собой настраиваемое объединение рассматриваемых автоматов. Естественно, что ЦАА \/ ЦА1 = ЦА1, ЦАА /\ ЦА1 = ЦАА, дополнение ЦА1 = ЦА0, дополнение ЦА0 = ЦА1.
В данном вопросе следует затронуть ещё одно объединение, в котором одновременно реализуются автомат Мили и автомат Мура (рис.8). Как известно, первая функция автоматов Мили и Мура является одинаковой. Следовательно, в объединении она реализуется один раз. Что касается вторых функций, то они - разные и имеют свои логические схемы.
Закон функционирования С -автомата следует записать следующим образом:
s(t) = (s(t-1), x(t)),
y(t)ми= (s(t-1), x(t));
y(t)му= (s(t)).
Рис.8.
С – автомат
1.8. Равенство, равносильность, эквивалентность, изоморфизм
Автоматы равны тогда, когда у них одинаковое описание.
Автомат можно упростить, тогда упрощенный и исходный автоматы будут равносильными.
Если автоматы хотя бы на одной последовательности входных сигналов работают одинаково, а на других - по-разному, то такие автоматы называются эквивалентными.
Два автомата считаются изоморфными, если выполняются следующие два условия:
между X, Y и S обоих автоматов можно установить взаимно однозначные соответствия;
при учете этих соответствий автоматы оказываются равными.
1.9. Автоматные грамотность и культура
Под грамотностью в любой дисциплине (теория программирования, теория вычислительных машин (компьютеров) и т.д.) понимается знание основ: общих сведений, способов описания, операций, приложений. Все это имеется и в теории автоматов.
Культура базируется на грамотности и дополнительно включает в себя навыки и умения, способности оформления и представления результатов в области автоматов.
В настоящее время культура трактуется как сфера, методы и средства общения. Следовательно, автоматная культура - это сфера, методы и средства общения по вопросам автоматов.
1.10. Значение теории автоматов в науке, технике и обществе
Значение автоматов определяется значением алгоритмов, ЭВМ. Если всё, что касается этого, просуммировать и обобщить, то можно отметить следующее:
автоматы облегчают труд человека;
высвобождают его из сферы тяжёлого физического труда;
избавляют людей от опасных видов труда;
экономят время, повышают производительность труда;
предоставляют человеку возможность сосредоточиться на творческой
стороне проблемы;
6) улучшают ритмичность и культуру труда.
Представляется, что каждый человек, занимающийся каким-либо видом
деятельности, легко может привести различные примеры автоматов.