Программа дисциплины " Теория автоматов" наименование дисциплины



Скачать 493.04 Kb.
Дата03.05.2016
Размер493.04 Kb.
М

инистерство образования и науки Российской федерации



Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский государственный университет леса»



Факультет электроники и системотехники

Кафедра вычислительной техники





«СОГЛАСОВАНО»




«УТВЕРЖДАЮ»

Декан ФЭСТ, профессор




Проректор по учебной работе, профессор

          А. В. Корольков




 Тулузаков Д.В 

(подпись декана выпускающего факультета)




(подпись проректора по учебной работе)

«   »    201_ г.




«   »    201_ г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


Теория автоматов”

(наименование дисциплины (модуля) в соответствии с ООП ВПО и учебным планом)


Направление подготовки

230100.62  «Информатика и вычислительная техника»

(код и название направления подготовки в соответствии с ФГОС ВПО)
Профиль(и) подготовки

Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

(название профиля(ей) подготовки)
Квалификация (степень) выпускника

бакалавр

(бакалавр, магистр, специалист)
Форма обучения    очная
Срок обучения    4 года

Курс    II

Семестры    3; 4

Трудоемкость дисциплины:  3 зачетных единиц

Всего часов  216 час

Из них:

Аудиторных  90 час

Из них:

Лекции  54 час

Практические занятия  36 час

Самостоятельная работа  82 час

Контроль самостоятельной работы  8 час

Подготовка к экзамену  36 час

Виды промежуточного контроля:

Зачет  3 семестр

Экзамен  4 семестр

Курсовой проект  4 семестр


Мытищи  2012 г.

Рабочая программа составлена на основании ООП ВПО МГУЛ, разработанной в соответствии с требованиями ФГОС ВПО, с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по данному направлению и профилю подготовки (и (примерной программой дисциплины или др.)).


Автор(ы):

Доцент, к. т. н.










Ефремов Н.В.

(должность, ученая степень, ученое звание)




(подпись)




(Ф.И.О.)




















































« __ » ________ 201_ г.







Рецензент:


















(должность, ученая степень, ученое звание)




(подпись)




(Ф.И.О.)







« __ » ________ 201_ г.







Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры «Вычислительной техники»



(наименование обеспечивающей кафедры)

Протокол  №    от  «   »     201_ г.

Заведующий кафедрой,



Д. т. н., профессор










Лобачёв В. И.

(ученая степень, ученое звание)




(подпись)




(Ф.И.О.)

Рабочая программа одобрена на заседании Научно-методического совета направления подготовки  «Информатика и вычислительная техника»



Протокол  №    от  «   »     201_ г.

Председатель НМС,















Есаков В.А.

(ученая степень, ученое звание)




(подпись)




(Ф.И.О.)

Рабочая программа согласована с учебным отделом


Начальник учебного отдела,













Сиротова О.В.

(ученая степень, ученое звание)




(подпись)




(Ф.И.О.)

Рабочая программа согласована с методическим отделом


Начальник методического отдела,













Шевляков А.А.

(ученая степень, ученое звание)




(подпись)




(Ф.И.О.)

Выписка из ООП ВПО по направлению подготовки 230100.62  «Информатика и вычислительная техника» для профиля подготовки «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» для учебной дисциплины «Теория автоматов»


Индекс

Наименование дисциплины

и ее основные разделы (дидактические единицы)

Всего часов



Автоматы и формальные языки; конечный автомат; коллективы автоматов; регулярные языки и конечные автоматы; модель дискретного преобразователя В.М. Глушкова; абстрактный синтез; получение не полностью определенного автомата; структурный синтез; состояния элементов памяти; кодирование состояний синхронного и асинхронного автомата; явление риска логических схем; построение комбинационной схемы автомата; микропрограммирование; проблема отражения времени при проектировании: синхронные, асинхронные и апериодические схемы; проблемы и перспективы автоматизации проектирования.

216




1. Цели освоения и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе

1.1. Цель освоения дисциплины

Основная цель освоения дисциплины “Теория автоматов” состоит в получении студентами знаний по арифметическим и логическим основам цифровых автоматов для последующего изучения дисциплин «Схемотехника», «Организация ЭВМ и систем».



1.2. Задачи дисциплины и компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

В результате освоения дисциплины обучающийся должен решать следующие профессиональные задачи в соответствии с видами профессиональной деятельности:



Проектно-технологическая деятельность:

  • Участие в работах по автоматизации технологических процессов в ходе подготовки производства новой продукции.


Научно-исследовательская деятельность:

  • Обучение персонала предприятий применению современных программно-методических комплексов исследования и автоматизированного проектирования.


Проектно-конструкторская деятельность:

  • Сбор и анализ исходных данных для проектирования;

  • Проектирование аппаратных средств в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования;

  • Проведение предварительного технико-экономического обоснования проектных решений.


Научно-педагогическая деятельность:

  • Обучение персонала предприятий применению современных программно-методических комплексов исследования и автоматизированного проектирования.


Монтажно-наладочная деятельность:

  • Наладка, настройка, регулировка и опытная проверка ЭВМ, периферийного оборудования и программных средств;

  • Сопряжение устройств и узлов вычислительного оборудования.


Сервисно-эксплуатационная деятельность:

  • Инсталляция программ и программных систем, настройка и эксплуатационное обслуживание аппаратно-программных средств.

В соответствии с ООП ВПО по данному направлению и профилю подготовки процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций или их элементов:



Общекультурные компетенции:

ОК-1  – Владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения.

ОК-2  – Уметь логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь.

ОК-3  – Быть готовым к кооперации с коллегами, работе в коллективе.

ОК-4  – Находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК-6 – Стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства.

ОК-8 – Осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности.

ОК-10 – Использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.
Профессиональные компетенции:

ПК-6 – Обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:



ЗНАТЬ:

- способы представления чисел в ЭВМ

- точность и диапазон представимых чисел

- методы выполнения арифметических операций в ЭВМ для различных способов представления чисел

- способы задания и законы функционирования автоматов МУРА и МИЛИ,

- методы устранения критических состязаний в автоматах.



уметь:

- проводить анализ и синтез логических функций с учетом их минимизации различными методами,

- выполнять преобразования автоматов МИЛИ в эквивалентные автоматы МУРА и наоборот,

- выполнять синтез микропрограмм операционных автоматов в виде содержательных граф схем алгоритмов,

- применять канонический метод структурного синтеза цифровых автоматов в заданном структурном базисе,

- использовать системы автоматизированного проектирования для структурного синтеза цифровых автоматов и моделирования их поведения.


владеть:

- языками описания аппаратуры VHDL и Verilog для описания абстрактных и структурных автоматов

- системами автоматизированного проектирования для моделирования абстрактных автоматов, синтеза структурных автоматов на основе программируемых логических схем и последующей их верификации.
1.3. Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Данная дисциплина входит в базовую часть профессионального цикла дисциплин.



1.4. Связь с дисциплинами, изучаемыми ранее

Изучение данной дисциплины базируется на знаниях, умениях и навыках, полученных при изучении дисциплины: "Математика" в объеме школьного курса и "Информатика".



1.5. Связь с последующими дисциплинами

Полученные при изучении данной дисциплины знания, умения и навыки будут использоваться при изучении следующих дисциплин: «Схемотехника ЭВМ», «Организация ЭВМ и систем».



2. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Часов

Семестры

всего

в том числе в

интерак-тивных формах

3

4

Общая трудоемкость дисциплины:

216

10

90

126

Переаттестовано: (только при обучении по индивидуальным планам)

-

-

-

-

Аудиторные занятия:

90

10

54

36

Лекции (Л)

54

10

36

18

Практические занятия (Пз) или семинары (С)

36




18

18

Лабораторные работы (Лр)













Контроль самостоятельной работы студентов (КСР)

8




-

8

Самостоятельная работа студента:

82




37

45

Проработка прослушанных лекций (Л), изучение рекомендуемой литературы

26

-

17

9

Подготовка к практическим занятиям (Пз) или семинарам (С)

32

-

16

16

Подготовка к лабораторным работам (Лр)













Выполнение курсового проекта (КП)

20

-

-

20

Выполнение расчетно-графических (РГР) или расчетно-проектировочных работ (РПР) – _













Написание рефератов (Р) – _













Подготовка к контрольным работам (Кр)

4

-

4




Проведение других видов самостоятельной работы (Др) – _













Подготовка к экзамену: (только при наличие экзамена(ов) – по 36 час на 1 экзамен)

36

-




36

Вид промежуточного контроля: (зачет (Зач), экзамен (Э))

Э

-

Зач

Э

3. Содержание дисциплины

3.1. Тематический план

пп

Раздел дисциплины

Аудиторные занятия

Самостоятельная работа студента

Л,

часов




Пз (С)



Лр



РГР



Кр



КП

1

Вводные сведения

1

-

-

-

-

-

2

Системы счисления

3

1,2

-

-

1

-

3

Логические основы цифровых автоматов

12

3-6

-

-

1

-

4

Арифметические основы цифровых автоматов

18

7-12

-

-

2

-

5

Абстрактные автоматы

6

13

-

-

-

КП

6

Структурные автоматы

4

14,15

-

-

-

КП

7

Микропрограммные автоматы

10

16,17

-

-

-

КП

3.2. Аудиторные занятия

3.2.1. Содержание разделов дисциплины, объем в лекционных часах (Л)   54 час



Л

Раздел дисциплины и его содержание

Объем

часов

Рекоменд.

литература

1

Вводные сведения

Понятие «автомат», два аспекта этого понятия. Дисциплина «Теория автоматов», цели и задачи её изучения.



1

1 – 3




Системы счисления

Системы счисления, позиционные, непозиционные, однородные, неоднородные, с постоянными весами разрядов, с непостоянными весами разрядов, код Грея, системы счисления специального назначения.



1

1 – 3

2

Перевод чисел из одной системы счисления в другую

Два метода перевода чисел: табличный и расчетный. Перевод целых чисел, перевод правильных дробей, перевод неправильных дробей, перевод в системы счисления с кратным основанием.

Выбор системы счисления для ЭВМ.


2

1 – 3













3

Логические основы цифровых автоматов

Определение логической переменной и логической функции. Простые и сложные функции. Основные элементарные логические функции: отрицание, конъюнкция, дизъюнкция, сложение по модулю два, равнозначность, стрелка Пирса, штрих Шеффера.



2

1 – 3

4

Эквивалентность и её примеры. Основные законы и правила алгебры логики. Понятие полноты (базиса) системы логических функций. Представление логических функций в базисе И, ИЛИ, НЕ. Нормальные и совершенные нормальные конъюнктивные и дизъюнктивные формы.


2

1 – 3

5

Понятие минимального базиса. Базис Шеффера. Представление логических функций в базисе Шеффера. Базис Пирса. Представление логических функций в базисе Пирса.

2

1 – 3

6

Задача анализа и синтеза логических функций. Геометрическое и числовое представление логических функций. Понятия и определения: минтерм, ранг, покрытие, вхождение, импликанта, сокращенная нормальная форма, тупиковая форма. Задача минимизации логических функций и ограничения при ее рассмотрении. Методы минимизации логических функций.

2

1 – 3

7

Минимизация логических функций методом Квайна. Пример.

1

1 – 3




Минимизация логических функций методом Квайна мак Класки.

1




8

Минимизация с помощью диаграмм Вейча. Не полностью определенные логические функции и их минимизация.

2

1 – 3

9

Арифметические основы цифровых автоматов.

Способы представления чисел в ЭВМ. Форматы представления чисел с фиксированной запятой (точкой) и с плавающей запятой. Диапазон и точность представления чисел.



2

1 – 3

10

Представление в ЭВМ чисел со знаком. Прямой, обратный и дополнительный коды. Алгебраическое суммирование чисел с фиксированной запятой с использованием обратного и дополнительного кодов. Модифицированные коды.

2

1 – 3

11

Умножение правильных дробей, представленных в прямом, дополнительном, обратном кодах на два в степени ±k.

2

1 – 3

12

4 способа умножения чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде.

2

1, 3

13

Логические и аппаратные методы ускорения умножения. Умножение одновременно на два разряда множителя. Матричные схемы умножения.

2

1, 3

14

Умножение в дополнительном коде с использованием корректирующего шага. Умножение в дополнительном коде, используя анализ двух смежных разрядов множителя. Умножение в обратном коде.

2

1, 3

15

Деление чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом и дополнительном кодах. Деление с восстановлением и без восстановления остатка. Деление со сдвигом остатка и со сдвигом делителя.

2

1, 3

16

Выполнение арифметических операций над числами с плавающей запятой. Обоснование блокировок. Машинный нуль и бесконечность.

2

1, 3

17

Десятичные двоично-кодированные системы. Методики выполнения алгебраического суммирования, умножения и деления в кодах 8421 и 8421+3.


2

1, 3

18

Абстрактные автоматы.

Основные понятия и определения. Конечный автомат, полностью определенный, частичный автомат, синхронный, асинхронный автомат.

Законы функционирования автоматов МИЛИ и МУРА. Табличный и графический способы задания автоматов.


2

1, 3

19

Эквивалентные автоматы. Преобразование автомата МУРА в автомат МИЛИ и наоборот. Совмещенная модель автомата (С автомат).

2

1, 3

20

Задача минимизации автоматов. Три основных вида соединения автоматов: последовательное, параллельное и с обратной связью. Задача композиции и декомпозиции автоматов.

2

1, 3

21

Структурные автоматы.

Канонический метод структурного синтеза автоматов. Теорема о структурной полноте. Элементарные полные автоматы с одним и двумя входами. Основные этапы и примеры структурного синтеза автоматов.



2

1, 3

22

Состязания и гонки в автоматах. Способы устранения критических состязаний. Противогоночное кодирование состояний автомата.

Кодирование состояний и сложность комбинационных схем, реализующих функции выходов и возбуждения элементов памяти.



2

1, 3

23

Микропрограммные автоматы.

Принцип микропрограммного управления. Модель дискретного преобразователя Глушкова. Функции операционного и управляющего автоматов. Задача проектирования операционного устройства.



2

1, 3

24

Функциональная микропрограмма. Язык функционального микропрограммирования. Содержательный и закодированный графы микропрограммы.

2

1, 3

25,26

Структурная организация операционных автоматов. Структурный базис: шины, регистры, комбинационные схемы. Каноническая структура операционного автомата. Операционные элементы комбинационного и накапливающего типов.

4

1, 3

27

Управляющие автоматы с жесткой логикой. Интерпретация микропрограммы автоматами МИЛИ и МУРА. Управляющие автоматы с программируемой логикой. Микрокоманды. Распределение микроопераций по полям микрокоманды. Принудительная и естественная адресация микрокоманд.

2

1, 3



3.2.2. Практические занятия (Пз) или семинары (С)   36 часов



Пз

Тема практического занятия (семинара)

и его содержание

Объем

Часов

Раздел

дисцип-лины

Методы контроля

Рекоменд.

литература

1

Выполнение арифметических операций в различных системах счисления.


2

2




1,3

2

Перевод чисел из одной системы счисления в другую.

2

2

Кр 1

1,3

3

Различные формы задания функций алгебры логики (ФАЛ).

2

3

Кр 1

2

4

Представление ФАЛ в базисах основном, Шеффера,Пирса.

2

3

Кр 1

1-3

5

Минимизация ФАЛ методами Квайна, Квайна мак-Класки.

2

3

Кр 1

1-3

6

Минимизация ФАЛ с помощью диаграмм Вейча.

2

3

Кр 1

1-3


7

Представление чисел со знаком в ЭВМ Прямой, обратный и дополнительный коды. Алгебраическое суммирование чисел с фиксированной запятой с использованием обратного и дополнительного кодов.

2

4

Кр 2

1,3-5

8

Умножение правильных дробей, представленных в прямом, дополнительном, обратном кодах на два в степени ±k. Умножение чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде.

2

4

Кр 2

1,3-5

9

Умножение одновременно на два разряда множителя. Умножение в дополнительном и обратном кодах.

2

4

Кр 2

1,3

10

Деление чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом и дополнительном кодах.

2

4

Кр 2

1,3

11

Арифметические действия над числами с плавающей запятой.

2

4




1,3

12

Десятичная арифметика в кодах 8421 и 8421+3.

2

4




1,3

13

Абстрактные автоматы. Преобразование автомата МУРА в автомат МИЛИ и наоборот.

2

5

КП

1,3-5

14

Канонический метод структурного синтеза автоматов.

2

6

КП

1,3

15

Канонический метод структурного синтеза автоматов.

2

6

КП

1,3

16,17

Составление функциональных микропрограмм некоторых арифметических операций.

4

7

КП

1,3

18

Синтез управляющих автоматов на основе автоматов МИЛИ и МУРА. Синтез управляющих автоматов с программируемой логикой.

2

7

КП

1,3


3.2.3. Лабораторные работы (Лр)   0 часов

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.



3.2.4. Контроль самостоятельной работы студентов (КСР)   8 часов

Контроль самостоятельной работы студентов состоит в проведении с ними индивидуальных занятий, консультировании выполнения курсового проекта и защите ими курсовых проектов. На КСР отводится 8 часов.


3.2.5. Интерактивные методы обучения

При изучении данной дисциплины применяются следующие интерактивные методы обучения:



  • Выступление студента в роли обучающего

  • Работа в команде (группах)

  • Самостоятельная работа обучающегося за компьютером.

При этом предусматривается использование вспомогательных средств: учебно-исследовательский стенд «Altera® DE2-70»; персональные ЭВМ с предустановленным программным обеспечением «Система автоматизированного проектирования QUARTUS II», «Тренажер по теории автоматов», «Программный стенд для тестирования проектов студентов».
3.3. Самостоятельная работа студентов   82 часа

Самостоятельная работа студентов включают в себя:

проработку прослушанных лекций (по конспектам лекций, учебной и научной литературе) − 32 часа;

подготовку к практическим занятиям − 26 часов;

подготовку к контрольным работам − 4 часа;

выполнение курсовой работы − 20 часов;

подготовку к экзаменам (в общее количество часов на самостоятельную работу студентов не входит) − 36 часов (на один экзамен).

3.3.1. Курсовой проект (КП)   20 часов

Курсовой проект по дисциплине выполняется в четвертом семестре. Он включает следующие задания:



  1. По заданным таблицам переходов и выходов (файл «Варианты заданий») создайте модель абстрактного автомата МИЛИ на языке VHDL. Используя CАПР QUARTUS II, подготовьте тестовые воздействия для верификации модели и убедитесь в её работоспособности.

  2. Для заданного автомата МИЛИ выполните синтез эквивалентного автомата МУРА. Для полученного автомата также составьте модель на языке VHDL . Подготовьте эксперимент, позволяющий убедиться в эквивалентности обоих автоматов.

  3. Используя канонический метод структурного синтеза автоматов, выполните синтез структурного автомата МИЛИ в заданном базисе. Минимизацию функций возбуждения и выходов автомата выполните вручную с помощью карт Карно.

  4. С помощью схемотехнического редактора QUARTUS II создайте модуль, содержащий синтезированный структурный автомат. Используя функциональное моделирование, убедитесь в правильности синтеза автомата.

  5. Выполните декомпозицию структурного автомата на память, состоящую из элементов, заданного типа и две комбинационные схемы: возбуждения элементов памяти и выходов автомата. С помощью моделирования проверьте правильность перехода к более высокому уровню иерархии проекта.

  6. На языке VHDL составьте модели структурных частей автомата: памяти и двух комбинационных схем. Для комбинационных схем используйте потоковый стиль описания архитектуры. Память опишите, используя поведенческий стиль описания архитектуры. Последовательно замените схемные модули проекта на соответствующие VHDL –модули. Используя функциональное моделирование, каждый раз выполняйте проверку правильности получаемой модели структурного автомата.

  7. Для операционного устройства разработайте алгоритмы выполнения заданных операций. Алгоритмы представьте в виде содержательных и закодированных граф схем. Варианты заданий возьмите из файла «Задание на КП по ОРГ ЭВМ»

  8. Опишите операционное устройство для выполнения операции умножения с помощью языка VHDL. Применяйте для этого поведенческий стиль описания архитектуры. Для хранения преобразуемых слов информации используйте переменные. Опишите процесс, содержащий последовательность операторов преобразования переменных с целью вычисления результата (произведения). Задавая различные значения операндов, убедитесь, с помощью моделирования, в правильности формируемого результата.

  9. Выполните декомпозицию операционного устройства по принципу Глушкова. Напишите на языке VHDL модель операционного автомата. В зависимости от управляющих сигналов операционный автомат выполняет соответствующие микрооперации и формирует сигналы признаки. Проверьте модель ОА, подавая на него последовательность, подготовленных вручную, для некоторых операндов, управляющих сигналов.

  10. Решите задачу интерпретации закодированного графа микропрограммы автоматом МУРА. Для этого выполните соответствующую разметку графа, а затем перейдите к графу переходов автомата.

  11. Составьте модель управляющего автомата на языке VHDL. Состыкуйте эту модель с моделью операционного автомата и выполните комплексную отладку операционного устройства.

  12. Решите задачу интерпретации закодированного графа микропрограммы автоматом МИЛИ. Для этого выполните соответствующую разметку графа, а затем перейдите к графу переходов автомата.

  13. Составьте модель управляющего автомата на языке VHDL. Состыкуйте эту модель с моделью операционного автомата и выполните комплексную отладку операционного устройства.

  14. Реализуйте управляющий автомат по принципу хранимой в памяти логики. Напишите модель автомата на языке VHDL . Модель должна содержать управляющую память и схему управления ею.


3.3.2. Расчетно-графические (РГР) или расчетно-проектировочные (РПР) работы   0 часов

Расчётно-графические работы учебным планом не предусмотрены.



3.3.3. Рефераты   0 часов

Рефераты учебным планом не предусмотрены.



3.3.4. Контрольные работы (Кр)   4 часа

В процессе изучения дисциплины выполняются две контрольных работы.





Кр

Тема контрольной работы

Объем

часов

Раздел

дисциплины

Рекомендуемая

литература

1

Системы счисления и минимизация логических функций (по вариантам)

2

2,3

1-3

2

Представление чисел в разрядной сетке, выполнение арифметических действий (по вариантам)

2

4

1-3

3.3.4.1. Контрольная работа № 1 включает следующее задание.

1. Выполните перевод заданного числа из десятичной системы счисления в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную систему счисления с заданной точностью.

2. Целую часть числа переведите в другие системы счисления по схеме

3. Составьте таблицу истинности для функций a,b,c...,управляющих работой соответствующего сегмента индикатора десятичной цифры, представленной в коде Д1 для нечётных вариантов, и в коде Д2 для четных вариантов

4. Доопределите функцию и представьте её в СДНФ и СКНФ.

5. Выполните минимизацию функции из п.4 методом Квайна, Квайна-мак-Класки.

6. Минимизируйте функцию из п.3 методом Карно. Найдите тупиковую ДНФ, тупиковую КНФ.

7. Выполните синтез функции в базисах: основном, Шеффера, Пирса.



3.3.4.2. Контрольная работа № 2 включает следующее задание.

1. Представьте в восьмиразрядной сетке ЭВМ числа А и В, используя прямой, обратный и дополнительный коды.

2. Выполните умножение чисел А и В на 2 в степени -2, +2, +3.

3. Вычислите А+В в дополнительном коде.

4. Вычислите -А-В в обратном коде.

5. Вычислите А*В в прямом коде, с младших разрядов множителя со сдвигом суммы частичных произведений вправо.

6. Вычислите А*В в прямом коде, с младших разрядов множителя со сдвигом множимого влево.

7. Вычислите А*В в прямом коде, со старших разрядов множителя со сдвигом множимого вправо.

8. Вычислите А*В в прямом коде, со старших разрядов множителя со сдвигом суммы частичных произведений влево.

9. Вычислите А*В или В*А, используя умножение одновременно на два разряда множителя.

10. Вычислите А*В в дополнительном коде с корректирующим шагом.

11. Вычислите А*В в дополнительном коде, используя анализ двух смежных разрядов множителя.

12. Вычислите А*В в обратном коде с корректирующим шагом.

13. Вычислите А*В в обратном коде, используя преобразование разрядов множителя, если множитель отрицательный.

14. Вычислите В:А в прямом коде с восстановлением остатка.

15. Вычислите В:А в прямом коде без восстановления остатка со сдвигом делителя.

16. Вычислите В:А в прямом коде без восстановления остатка со сдвигом остатка.

17. Вычислите В:А в дополнительном коде.



3.3.5. Другие виды самостоятельной работы (Др)   0 часов

Другие виды самостоятельной работы учебным планом не предусмотрены.



4. Текущий и промежуточный контроль изучения дисциплины

4.1. Текущий контроль результатов изучения дисциплины

Для оценки текущей успеваемости в 3 семестре выполняются две контрольных работы.

Студенты, не выполнившие работы в полном объеме установленных требований, не допускаются к итоговому контролю по данной дисциплине, как не выполнившие график учебного процесса по данной дисциплине.
4.2. Промежуточный контроль изучения дисциплины

Для оценки результатов изучения дисциплины используются следующие формы рубежного и промежуточного контроля:



Семестр

Разделы

дисциплины

Форма промежуточного контроля

Проставляется ли оценка в приложение к диплому

3

1-4

зачет

нет

4

5-7

КП

да

4

5-7

Экзамен

да

5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

5.1. Рекомендуемая литература

5.1.1. Основная и дополнительная литература

Основная литература:

1. Савельев А.Я. Прикладная теория цифровых автоматов. Учебник для вузов-М.: Высшая школа, 1987- 272стр.

2. Ефремов Н.В. Логические основы цифровых автоматов. Учебное пособие- 3-е изд.-М.: МГУЛ, 2008 – 40стр.

3.Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем. Учебник для вузов –СПб.:Питер, 2007 – 667стр.
Дополнительная литература:

4. Бибило П.Н. Основы языка VHDL. Изд. 3-е. доп.- М.: Издательство ЛКИ.2007.-328с.

5. Самофалов К.Г. и др. Прикладная теория цифровых автоматов.-К.: Вища школа. Головное издательство 1987 –375стр.

6. Древс Ю.Г. Организация ЭВМ и вычислительных систем : Учебник для студ. вузов, обуч. по напр. "Информатика и вычислительная техника". - М. : Высшая школа, 2006. - 500 с.

7. Грушвицкий Р.И., Мурсаев А.X. Угрюмов Е.П. Проектирование систем на микросхемах с программируемой структурой. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 736с

5.1.2. Учебные и учебно-методические пособия для подготовки к аудиторным занятиям и для самостоятельной работы студентов

8. Ефремов Н.В. Введение в систему автоматизированного проектирования Quartus II. Учебное пособие. – М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2011.-147с.



5.1.3. Нормативные документы

9. IEEE Standard VHDL Language Reference Manual, IEEE Std 1076 – 1987.

10. IEEE Standard VHDL Language Reference Manual, IEEE Std 1076 – 1993.

11. Verilog HDL Reference Manual. – IEEE Std 1364 – 1997.


5.1.4. Интернет-ресурсы и другие электронные информационные источники

  1. DE2-70 Development and Education Board. Описание учебного стенда DE2-70 Интернет ресурс.

http://www.altera.com/education/univ/materials/boards/de2-70/unv-de2-70-board.html?GSA_pos=1&WT.oss_r=1&WT.oss=de-270

  1. Quartus II Handbook Version 11.1. Описание САПР Quartus II. Интернет ресурс. http://www.altera.com/literature/lit-qts.jsp

  2. «Тренажер по теории автоматов»

  3. «Программный стенд для тестирования проектов студентов»

  4. www.bsuir.by/vhdl/ - учебный русскоязычный сайт по VHDL

  5. www/vhdl.org - интернет- сервер международного форума пользователей VHDL



5.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

При изучении данной дисциплины используются следующие средства обеспечения освоения дисциплины:





п/п

Средство обеспечения освоения дисциплины

Раздел

дисциплины

Вид аудиторных занятий и самостоятельной работы

1

Обучающая и тестирующая программа для

проверки знаний студентов по различным разделам дисциплины «Тренажёр по ТА»



2-4

СР

2

Система автоматизированного проектирования «QUARTUS II»

5-7

СР, КП

3

Стенд для тестирования проектов студентов

5-6

СР,КП

4

Учебно- исследовательский стенд «Altera® DE2-70»;

6

СР,КП

Тренажёр позволяет студенту ознакомиться с теоретическим материалом, рассмотреть алгоритмы выполнения различных арифметических действий на примерах, а также проверить свои знания. Причем примеры могут задаваться как самим студентом, так и генерироваться тренажером. В случае необходимости студент может воспользоваться помощью тренажёра. Тренажер также может оценить уровень подготовки студента.

С помощью пакета «QUARTUS II», установленного на персональном компьютере, студент может создавать модели абстрактных автоматов МИЛИ и МУРА и выполнять их моделирование. С помощью схемного редактора, входящего в состав пакета, студент может ввести описание синтезированных им структурных автоматов и с помощью средстваQsim выполнить их моделирование.

Содержащаяся в стенде «Altera® DE2-70» программируемая интегральная логическая схема, используется для реализации синтезированных студентами структурных автоматов. С помощью переключателей и светодиодов, входящих в состав стенда, студент может выполнить отладку и тестирование своих проектов.

Стенд для тестирования проектов студентов представляет собой аппаратно-программный комплекс, позволяющий по заданному варианту синтезировать эталонные автоматы и сравнивать их поведение с синтезированными студентами автоматами.



5.3. Раздаточный материал

При изучении данной дисциплины раздаточный материал не используется.



5.4. Примерный перечень вопросов к экзамену

При проведении итогового контроля для оценки результатов изучения дисциплины вынесены следующие вопросы:

1. Системы счисления. Позиционные, непозиционные, однородные, неоднородные.

2. Кодированные позиционные системы счисления. Коды Д1 иД2.

3. Системы счисления специального назначения.



4. Системы счисления с непостоянными весами разрядов. Код Грея.

5. Перевод целых чисел из одной системы счисления в другую.

6. Перевод правильных дробей из одной системы счисления в другую.

7. Перевод чисел в системы с кратным основанием.

8. Выбор системы счисления для ЭВМ.

9. Способы представления чисел в ЭВМ. Представление чисел с фиксированной запятой. Диапазон и точность представления чисел.

10. Способы представления чисел в ЭВМ. Представление чисел с фиксированной точкой. Диапазон и точность представления чисел.

11. Способы представления чисел в ЭВМ. Представление чисел с плавающей запятой. Диапазон и точность представления чисел.

12. Представления отрицательных чисел в ЭВМ. Прямой, обратный и дополнительный коды.

13. Алгебраическое суммирование чисел с использованием обратного кода.

14. Алгебраическое суммирование чисел с использованием дополнительного кода.

15. Модифицированные коды. Их использование для алгебраического суммирования чисел.

16. Умножение чисел, представленных в прямом и обратном кодах на два в степени +-К

17. Умножение чисел, представленных в прямом и дополнительном кодах на два в степени +-К.

18. Умножение чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде с младших разрядов множителя со сдвигом сумм частичных произведений вправо.

19. Умножение чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде с младших разрядов множителя и сдвигом множимого влево.

20. Умножение чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде со старших разрядов множителя и сдвигом множимого вправо.

21. Умножение чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде со старших разрядов множителя со сдвигом сумм частичных произведений влево.

22. Умножение чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде одновременно на два разряда множителя.

23. Умножение чисел с фиксированной запятой, заданных в дополнительном коде с одним корректирующим шагом.

24. Умножение чисел с фиксированной запятой, заданных в дополнительном коде используя анализ двух смежных разрядов множителя.

25. Умножение чисел с фиксированной запятой, заданных в обратном коде.

26. Аппаратные методы ускорения умножения.



27. Деление чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде с восстановлением остатка.

28. Деление чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде со сдвигом остатка и автоматическим его восстановлением.

29. Деление чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде со сдвигом делителя и автоматическим восстановлением остатка.

30. Деление чисел с фиксированной запятой, заданных в дополнительном коде.

31. Алгебраическое суммирование чисел с плавающей запятой.

32. Умножение и деление чисел с плавающей запятой.

33. Булева функция и переменная. Основные элементарные логические функции.

34. Основные законы алгебры логики. Коммутативный, ассоциативный, дистрибутивные и законы отрицания. Следствия из них.

35. Элементарное логическое произведение (сумма), конституента единицы (нуля), ранг. Правила алгебры логики: склеивания, развёртывания, поглощения.

36. Функционально полные системы элементарных логических функций. Канонические формы представления логических функций. СДНФ, СКНФ.

37. Базис «Шеффера». Представление логических функций в базисе «Шеффера».

38. Базис «Пирса». Представление логических функций в базисе «Пирса».

39. Задача анализа и синтеза логических функций. Минимизация функций алгебры логики. Этапы минимизации.

40. Минимизация логических функций методом Квайна.

41. Числовое и геометрическое представление функций алгебры логики.

42. Минимизация логических функций методом Квайна-мак-Класки.

43. Минимизация логических функций методом Карно.

44. Не полностью определенные логические функции и их минимизация.



45. Методика выполнения сложения в D кодах.

46. Методика выполнения вычитания в D кодах.

47. Методика выполнения умножения в D кодах.

48. Выполнение деления в D кодах с восстановлением остатка.

49. Выполнение деления в D кодах без восстановления остатка.

50. Основные понятия и определения: абстрактные и структурные автоматы, конечные автоматы, полностью определенные и частичные автоматы, синхронные и асинхронные автоматы.

51. Автоматы МИЛИ и МУРА. Закон функционирования и способы задания автоматов МУРА.

52. Автоматы МИЛИ и МУРА. Закон функционирования и способы задания автоматов МИЛИ.

53. Эквивалентные автоматы. Преобразование автомата МУРА в автомат МИЛИ.

54. Эквивалентные автоматы. Преобразование автомата МИЛИ в автомат МУРА.

55. Совмещенная модель автомата (С автомат). Закон функционирования и способы задания С автоматов.

56. Последовательное соединение автоматов. Таблицы переходов и выходов результирующего автомата. Пример.

57. Параллельное соединение автоматов. Таблицы переходов и выходов результирующего автомата. Пример.

58. Соединение автоматов с обратной связью. Таблицы переходов и выходов результирующего автомата. Пример.

59. Задача структурного синтеза автоматов. Теорема о структурной полноте.

60. Элементарные полные автоматы с одним и двумя входами.

61. Основные этапы канонического метода структурного синтеза автоматов. Пример.

62. Состязания и гонки в автоматах. Способы устранения критических состязаний в автоматах.

63. Противогоночное кодирование состояний автомата.

64. Кодирование состояний автомата и сложность комбинационных схем, реализующих функции выходов и возбуждения элементов памяти.

65. Принцип микропрограммного управления. Модель дискретного преобразователя Глушкова.

66. Функции операционного и управляющего автоматов.

67. Функциональная микропрограмма. Язык функционального микропрограммирования.

68. Классы микроопераций. Функциональная и структурная совместимость микроопераций.

69. Содержательный и закодированный графы микропрограммы.

70. Структурная организация операционных автоматов. Структурный базис. Каноническая структура операционного автомата.

71. Управляющие автоматы с жесткой и программируемой логикой. Интерпретация микропрограммы автоматом МУРА.

72. Интерпретация микропрограммы автоматом МИЛИ.

73. Управляющие автоматы с программируемой логикой. Принудительная и естественная адресация микрокоманд.


6. Материально-техническое обеспечение дисциплины

При изучении данной дисциплины используется следующее материально-техническое обеспечение дисциплины:





п/п

Материально-техническое обеспечение дисциплины

Раздел

дисциплины

Вид

аудиторных

занятий и

самостоятельной

работы

студентов

1

Специализированный компьютерный класс с предустановленным САПР «QUARTUS II», оборудованный учебно- исследовательскими стендами «Altera® DE2-70»;


5-7

СР, КР













Протокол

о временном разрешении использования литературы

при изучении учебной дисциплины

« »

(наименование дисциплины в соответствии с рабочей программой, ГОС ВПО и учебным планом)

На заседании кафедры ___________________________________________________

(наименование обеспечивающей кафедры)

(протокол № _____  от “ __ ”  ___________   200_ г.) рассмотрена и одобрена возможность продления на один год (до ____ года) использования в учебном процессе следующей литературы, приведенной в подразделе 5.1 «Рекомендуемая литература» данной рабочей программы, изданной раньше сроков предусмотренных действующими нормативами:



п/п
















1
















1
















2
















3
















в соответствии с п.п. 5.1 рабочей программы

Заведующий кафедрой  


(подпись) (Ф.И.О.)
Согласовано:

Начальник методического отдела

(подпись) (Ф.И.О.)




База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница