_×

Проектирование микропрограммного автомата по заданной графической схеме алгоритма

Проектирование микропрограммного автомата

Теория автоматов, часть теоретической кибернетики, объектом исследова­ния которой являются различные преобразователи дискретной информации; воз­никла в начале 50-х гг. 20 в. в связи с требованиями практики проектирования вы­числительных машин и с разработкой математических моделей процессов перера­ботки информации в биологических, экономических и других системах. Теория автоматов — самостоятельный раздел математики, имеющий разнообразную про­блематику и приложения.

Основными понятиями теория автоматов являются понятия абстрактного автомата и понятие композиции автоматов. Эти понятия являются разумными аб­стракциями реально существующих дискретных устройств — автоматов. Понятие абстрактного автомата позволяет характеризовать устройство с точки зрения ал­горитма его функционирования, т. е. алгоритма переработки информации, кото­рый оно реализует. Понятие композиции автоматов позволяет характеризовать устройство с точки зрения его структуры, иными словами, даёт представление, каким образом данное устройство построено из других, более элементарных.

Теория автоматов состоит из ряда разделов. Один из разделов: абстрактно-алгебраическая Теория автоматов В этом разделе абстрактные автоматы изучают­ся с точки зрения исследования их свойств и различных способов задания. Абст­рактным автоматом называют объект А = A (U, X, Y, d, 1), состоящий из трёх не­пустых множеств: U — состояний, X — входных сигналов, Y — выходных сигна­лов, и двух функций, осуществляющих однозначное отображение множества U'X  в U, d (а, х) переходов и множества U'X в Y, 1 (а, х) выходов. Абстрактный авто­мат называется конечным, если множества U, X, Y — конечны. В абстрактно-алгебраической теория автоматов можно выделить теорию конечных автоматов и теорию бесконечных автоматов. Основные вопросы теории конечных автоматов можно считать решенными. Наиболее интересными результатами теории конеч­ных автоматов являются: теорема анализа и синтеза конечных автоматов, которая даёт характеристику событий, представленных в конечных автоматах, теоремы об определяющих соотношениях в алгебре регулярных событий, оценки длины экс­периментов с конечными автоматами, а также ряд результатов по исследованию алгебраических свойств абстрактных автоматов. В теории бесконечных автоматов рассматриваются различные концепции бесконечных автоматов, точнее выделя­ются классы бесконечных автоматов специального вида. Этот раздел важен тес­ной связью с общей теорией формальных языков и грамматик (см. Математиче­ская лингвистика), а также с теорией алгоритмов (см. Алгоритмов теория). В рам­ках абстрактно-алгебраической теория автоматов наметился (конец 60-х гг.) под­ход к решению проблемы создания алгебры алгоритмов и построения аппарата для формальных преобразований выражений в этой алгебре, что позволяет со­вершенно по-новому подойти к решению такого рода задач, как эквивалентность схем алгоритмов, и даёт возможность эффективно решать оптимизационные зада­чи в проектировании дискретных устройств.

Другим разделом теория автоматов является структурная теория автоматов. Здесь автомат представляется в виде сети, элементы которой выбираются из неко­торой заданной совокупности элементарных автоматов, соединены между собой некоторым специальным образом и осуществляют запоминание и преобразование элементарных сигналов. Основными результатами структурной теория автоматов являются: практическая методика построения сложных логических сетей, иссле­дования по асимптотическим оценкам сложности их, решению проблемы полноты системы элементарных автоматов, кодированию состояний автоматов, оптималь­ной реализации логических сетей в различных элементных структурах и т. д. Структурная теория автоматов тесно связана с теорией кодирования, общей тео­рией переключательных функций, теорией комбинационных схем, теорией ин­формации, теорией надёжности дискретных устройств и т. п.

Третьим разделом теория автоматов является теория вероятностных авто­матов и самоорганизующихся систем.

Основные приложения теория автоматов имеет в практике проектирования и автоматизации проектирования дискретных устройств и, в частности, вычисли­тельных машин. Она приобретает всё более важное значение для таких классиче­ских математических дисциплин, как теория алгоритмов, с одной стороны, и та­ких современных теорий в математике и кибернетике, как теория формальных систем, теория программирования, теория формальных языков и грамматик — с другой.

Исходные данные:    

  1. Схема алгоритма функционирования автомата Мура приведена в Приложении А;
  2. Элементы памяти: JK-триггер и регистр сдвига.

 

Разработать:          

1) цифровой автомат, в качестве элементов памяти использовать JK-триггер, а в качестве комбинационной схемы использовать логические элементы и дешифраторы.

 2) цифровой автомат, в качестве элементов памяти использовать регистр, а в качестве комбинационной схемы – логические элементы.

Проектирование микропрограммного автомата

Теги: курсовые 11.05.2014