ВВЕДЕНИЕ. Методические указания к расчетному заданию

И.И. Дзегеленок

СИНТЕЗ УПРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА

Методические указания к расчетному заданию

по курсу

«Теория автоматов»

Москва Издательство МЭИ 2008

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

_______________________________________

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

______________________________________________

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

_______________________________________________________________________________________________________

И.И. Дзегеленок

СИНТЕЗ УПРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА

Методические указания к расчетному заданию

по курсу

«Теория автоматов»

Под редакцией А.Ф. Крюкова

Москва Издательство МЭИ 2008

УДК

621.398

М 545

Утверждено учебным управлением МЭИ (ТУ

Подготовлено на кафедре вычислительных машин, систем и сетей

Рецензент: профессор А.Ф. Крюков

Дзегеленок И. И

Синтез управляющего автомата: методические указания /
Дзегеленок И.И.— М.: Издательство МЭИ, 2007—40 с.

Излагается методика сквозного многовариантного синтеза управляющих автоматов с конечной памятью на микросхемах среднего уровня ин­теграции и программируемых матрицах. Основные этапы абстрактного и структурного синтеза, включая построение функционально логической схемы, иллюстрируются на примере. Приводятся варианты типовых заданий, не исключающих свободы творчества в процессе улучшения конст­рукции синтезируемого автомата.

Предназначены для студентов специальности 22.0100, выполняющих расчетное задание по дисциплине «Теория автоматов». Предлагаемая методика также быть использована для организации самостоятельной работы студентов родственных специальностей с целью развития начальных навыков инженерного проектирования разнообразных управляющих автоматов по их словесному описанию.

Московский энергетический институт, 2008

ВВЕДЕНИЕ

Теория конечных автоматов является одним из фундаментальных разделов общей теории вычислительных систем. По­нятие конечного автомата чрезвычайно плодотворно. Конечный автомат — это прежде всего емкая математическая модель устройства с конечной памятью, осуществляющая процесс переработки дискретной информации. С помощью теории автоматов можно не только описать поведение такого устройства, но и проникнуть в его внутреннюю «конструкцию».

Поэтому методы теории автоматов находят широкое применение при проектировании отдельных компонент вычислительных систем, робототехнических комплексов и других кибернетических устройств на различных уровнях детализации.

Необходимость технической реализации подобных устройств приводит к понятию «управляющий автомат». Возможны две основные их разновидности: автоматы с «жесткой» логикой и программируемые автоматы.

Несмотря на бурное развитие микропроцессорной техники, автоматы с жесткой логикой имеют свое право на существование. Специализированные автоматы остаются вне конкуренции, когда во внимание принимаются такие факты как минимальная избыточность аппаратных средств и наибольшее быстродействие. Область их эффективного применения еще более расширяется с переходом к использованию ПЛМ – программируемых логических матриц, позволяющих «замораживать» достаточно сложную логику функционирования программным путем.

Однако в настоящее время отсутствует доступная и проз­рачная методика сквозного синтеза управляющих автоматов. Вместе с тем поток литературы, посвященной решению частных задач синтеза автоматов, продолжает увеличиваться. Поэтому студентам, приступающим к освоению азов проектирования вычислительной аппаратуры, все труднее ориентироваться в таком обилии литературы.

Опыт показывает, что наибольшие трудности возникают на этапе абстрактного синтеза, когда еще не выявлены внутренние состояния автомата. Особые муки испытывает проектировщик на начальной стадии. От правильного перевода словесного описания на автоматный язык зависит «все остальное». Но как раз эта стадия принципиально не формализуема. «Спасти» могут лишь личный опыт и некоторые рекомендации.

Определенные трудности возникают и при доведении абстрактной схемы управляющего автомата до функционально логической схемы, Многовариантный синтез ‑ лучшее средство против «тирании альтернатив».

Опыт проведения практических занятий и консультаций показал, что студенты проявляют особый интерес и активность при решении содержательных задач синтеза логических схем. Поэтому перечень такого рода задач значительно расширен и выверен по сложности получаемых решений.

Настоящие указания призваны восполнить отсутствие столь необходимой методической литературы. По сравнению с предыдущими изданиями материал указаний значительно переработан и дополнен.