- •Проектирование автоматов
- •Проектирование автоматов
- •5.7. Упражнения 90
- •Введение
- •1. Абстрактные автоматы
- •1.1. Эквивалентность автоматов
- •1.2. Минимизация автоматов
- •1.2.1. Минимизация полностью определенного автомата
- •1.2.2. Минимизация частичного автомата
- •1.3. Композиция автоматов
- •1.3.1. Параллельное соединение
- •1.3.2. Последовательное соединение
- •1.3.3. Соединение с обратной связью
- •1.3.4. Соединение в сеть
- •1.4 Декомпозиция автомата
- •1.4.1. Задача декомпозиции
- •1.4.2. Разбиения со свойствами подстановки
- •1.4.3. Метод декомпозиции
- •1.5. Упражнения Эквивалентность автоматов
- •Минимизация полностью определённого автомата.
- •Декомпозиция автоматов
- •2. Структурные автоматы
- •2.1. Автоматная полнота и теорема в.М.Глушкова
- •2.2. Гонки в автомате
- •2.2.1. Кодирование состояний
- •2.2.2. Понятие о гонках. Противогоночное кодирование
- •2.3. Проектирование автомата
- •2.4. Упражнение Кодирование
- •Синтез автомата
- •3. Синтез схем
- •3.1. Определения
- •3.2. Функциональная полнота базиса
- •3.2.1. Классы функций
- •3.2.2. Монотонные функции
- •3.2.3. Самодвойственные функции
- •3.2.4. Линейные функции
- •3.2.5. Функции, сохраняющие константу
- •3.2.6. Функциональная полнота
- •3.3. Топологические ограничения в схемах
- •3.3.1. Плоские схемы
- •3.3.2. Ограничения на глубину связи в схеме
- •3.4. Методы синтеза схем
- •3.4.1. Метод факторизации
- •3.4.2. Метод декомпозиции
- •3.4.3. Синтез схем в классическом базисе.
- •3.4.4. Синтез схем в монофункциональном базисе.
- •3.5. Упражнения Функциональная полнота
- •Синтез схем
- •4. Эксперименты над автоматами
- •4.1. Построение диагностических деревьев
- •4.2. Диагностические и установочные эксперименты
- •4.2.1. Дерево преемников
- •4.2.2. Диагностический эксперимент
- •4.2.3. Установочный эксперимент
- •4.3. Упражнения Диагностические эксперименты
- •Установочные эксперименты
- •5. Формальные грамматики
- •5.1. Языки и порождающие их грамматики
- •5.2. Примеры фрагментов описаний в языках программирования.
- •5.3. Порождающая грамматика
- •5.4. Классы языков и грамматик
- •5.5. Язык, понимаемый устройством
- •5.6. Автоматные языки
- •5.7. Упражнения
- •Библиографический список
- •Проектирование автоматов
- •620002, Екатеринбург, Мира, 19
5.7. Упражнения 90
Библиографический список 90
Введение
Теория автоматов посвящена представлению преобразователей информации и связана с проектированием сложных вычислительных и управляющих систем. Глушков В. М. и Уитни У. высказали идею о том, что любую систему, поведение которой описывается алгоритмически, можно представить композицией управляющего и операционного уст-ройств. Первое из них является логически более сложным и для него используется автоматная модель (модель Мура-Миля). Примером может служить описание некоторой команды ЭВМ. Команда описывается алго-ритмом, элементарными операциями для которого служат операции над регистром (сдвиги, инвертирование), сумматором и другие. Алгоритму сопоставляется автомат управления выполнением команды. Этот автомат определяет порядок выполнения (инициализации) элемен-тарных операций. Регистры, сумматоры и другие образуют операционное устройство, в котором и выполняются элементарные операции.
Изучение автоматных моделей связано с реализацией (проектиро-ванием) и моделированием управляющих устройств в заданных базисах.
Второй областью, где используются автоматные модели, являются формальные языки. В частности, можно назвать проблему грамматиче-ского разбора фраз формального языка и проблему проверки правиль-ности конструкций языка. Здесь наиболее эффективный способ решения связан с использованием автоматных моделей.
Учебное пособие состоит из двух неравнозначных по объёму частей. В первой, включающей главы с 1-й по 4-ю, решаются вопросы проектирования автоматов-преобразователей. Подробно рассматрив-аются автоматы на абстрактном уровне, их минимизация, декомпозиция на связанные сетью более простые автоматы, переход к структурному автомату и его синтез. Решение задачи доведено до построения схемы из заданных элементов базиса.
Отдельными разделами в этой части стоят вопросы обеспечения корректной работы автомата при учёте разбросов временных характеристик элементов базиса – противогоночное кодирование автомата и эксперименты над автоматами.
Во второй части (глава 5) изучаются автоматы – распознаватели, которые предназначены для анализа формальных языков. Для этого приведены необходимые понятия из формальных языков и грамматик.
Изложение сопровождается поясняющими примерами и задачами, решение которых поможет более глубокому пониманию материала.
В стандарте специальности ВМКСС задачи профессиональной деятельности определены следующим образом:
инженер должен быть подготовлен к решению следующих профессиональных задач:
определение целей проектирования объектов профессиональной деятельности, критериев эффективности проектных решений, ограничений;
проектирование архитектуры аппаратно-программных комплексов и их компонентов;
выбор средств вычислительной техники (ВТ), средств программирования и их применения для эффективной реализации аппаратно-программных комплексов;
оценка надежности и качества функционирования объекта проектирования.
Квалификационные требования.
Подготовка выпускника должна обеспечивать квалификационные умения для решения профессиональных задач:
участие во всех фазах проектирования, разработки, изготовления и сопровождения объектов профессиональной деятельности;
участие в разработке всех видов документации на программные, аппаратные и программно-аппаратные комплексы;
использование современных методов, средств и технологии разработки объектов профессиональной деятельности.
Материал данного учебника должен стать базой для решения этих задач.