- •«Самарский государственный технический университет»
- •По курсу «Теория автоматов и формальных языков»
- •Лабораторная работа № 1
- •1. Краткая теория
- •1. Начальные языки описания цифровых автоматов
- •1.1. Начальные языки описания цифровых автоматов.
- •1.1.1. Язык регулярных выражений алгебры событий. Язык регулярных выражений алгебры событий использует следующие понятия:
- •1.1.2. Граф-схемы алгоритмов (гса) функционирования автоматов.
- •1.1.4. Формулы переходов.
- •1.1.5. Матричные схемы алгоритмов (мса).
- •1.1.6. Преобразование гса с помощью формул переходов.
- •1.1.3. Логические схемы алгоритмов (лса).
- •2. Методика выполнения
- •4. Контрольные вопросы
- •1. Краткая теория
- •1.1.7. Объединение гса с помощью мса.
- •2. Методика выполнения
- •Задание на выполнение работы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3
- •1. Краткая теория
- •Тема 2.1. Автоматные языки описания цифровых автоматов.
- •2. Методика выполнения
- •1. Краткая теория
- •Тема 3.1. Определение абстрактного автомата. Соединение
- •2. Методика выполнения
- •1. Краткая теория
- •2. Методика выполнения
- •1. Краткая теория
- •2. Методика выполнения
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 Исследование автомата с магазинной памятью.
- •1. Краткая теория
- •2. Методика выполнения
- •1. Краткая теория
- •Разметка состояний
- •2. Методика выполнения Используя материал из раздела 1, по гса, заданной преподавателем, спроектировать автомат Мура на жесткой логике:
- •3. Задание на выполнение работы
- •Лабораторная работа № 9 Зачетное занятие
- •Начальные языки описания цифровых автоматов.
- •Лабораторная работа № 10 Исследование языков описания цифровых автоматов. Моделирование гса.
- •1. Краткая теория
- •1. Язык регулярных выражений алгебры событий. Язык регулярных выражений алгебры событий использует следующие понятия:
- •2. Граф-схемы алгоритмов (гса) функционирования автоматов.
- •3. Логические схемы алгоритмов (лса).
- •4. Формулы переходов.
- •5. Матричные схемы алгоритмов (мса).
- •2. Методика выполнения
- •3. Задание на выполнение работы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 Исследование языков описания цифровых автоматов. Моделирование микропрограмм
- •1. Краткая теория
- •Автоматные языки
- •2. Микропрограммный управляющий автомат
- •2. Методика выполнения
- •3. Задание на выполнение работы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12
- •1. Краткая теория
- •1) Разметка состояний.
- •2) Прямая таблица переходов.
- •3) Кодирование состояний.
- •4) Обратная структурная таблица.
- •5) Запись функции выходов и переходов автомата.
- •2. Методика выполнения Используя материал из раздела 1, по гса, заданной преподавателем, спроектировать автомат Мура на жесткой логике:
- •3. Задание на выполнение работы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13
- •1. Краткая теория
- •1) Разметка состояний автомата по гса.
- •2) Прямая таблица переходов.
- •3) Кодирование состояний автомата.
- •4) Обратная структурная таблица.
- •5) Запись функций выходов и переходов автомата.
- •6) Построение функциональной схемы автомата Мили (рис.2).
- •2. Методика выполнения Используя материал из раздела 1, по гса, заданной преподавателем, спроектировать автомат Мили на жесткой логике:
- •3. Задание на выполнение работы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 14 Исследование автоматов Мили на плм. Моделирование автоматов Мили плм.
- •1. Краткая теория
- •2. Методика выполнения Используя материал из раздела 1, по гса, заданной преподавателем, спроектировать автомат Мили на плм:
- •3. Задание на выполнение работы
- •4. Контрольные вопросы
- •Исследование автоматов Мура на плм. Моделирование автоматов Мура плм
- •Краткая теория
- •2. Методика выполнения Используя материал из раздела 1, по гса, заданной преподавателем, спроектировать автомат Мура на плм:
- •3. Задание на выполнение работы
- •4. Контрольные вопросы
- •1. Краткая теория
- •3) Краткое описание работы автомата:
- •2. Методика выполнения
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 17
- •1. Краткая теория
- •Формат микрокоманды:
- •Оглавление
- •3) Краткое описание работы автомата:
- •2. Методика выполнения
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 18
1.1.3. Логические схемы алгоритмов (лса).
ЛСА – это более компактная, но менее наглядная форма представления ГСА. В ЛСА используют:
символы операторных вершин Yj
символы условных вершин Xj
I, I –верхние и нижние стрелки. Верхние стрелки I ставятся после символов условных вершин Xj и их надстрочный индекс I указывает номер нижней стрелки I , к которой надо перейти, если Xj = 0)
W I – безусловный переход, где i - номера переходов к нижней стрелке I.
Для правильной записи ЛСА отметим на ГСА (рис.1) номерами 1, 2 и 3 вершины, к которым подходят более одной стрелки. Перед символами этих вершин в ЛСА ставятся нижние стрелки с отмеченными на ГСА номерами.
Если возникают затруднения при записи ЛСА, можно вводить дополнительные нижние и верхние стрелки и использовать безусловный переход W I.
ЛСА, соответствующая ГСА на рис.1 имеет вид:
Yн 1 X1 1 Y12 Y2 X22 Y4 X33 Y3 3 Yk
1.1.4. Формулы переходов.
Формулы переходов описывают все пути между операторными вершинами в ГСА . Они имеют вид:
Ym U bmsּYs – и описывают все возможные переходы из вершины Ym в вершины Ys, где:
bms = ∩ Xsj – произведение логических условий, записанных в условных
j вершинах ГСА, лежащих на пути из Ym в Ys . Если выход из условной вершины Xk по стрелке «1», то в ∩ записывается Xk, если «0» – то записывается Xk ( - символ операции «инверсия»).
Формулы переходов, соответствующие ГСА на рис.1 имеют вид:
Yн X1Y1 X1Yн
Y1 Y2
Y2 X2Y2 X2Y4
Y3 Yк
Y4 X3Y3 X3Yк
1.1.5. Матричные схемы алгоритмов (мса).
МСА – это табличное представление формул переходов, где число строк соответствует количеству формул переходов, а число столбцов равно числу операторных вершин, в которые возможны переходы. В следующей таблице приведена МСА, построенная по формулам переходов из п.1.1.4.
Ym\ Ys |
Yн |
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Yк |
Yн |
X1 |
X1 |
|
|
|
|
Y1 |
|
|
1 |
|
|
|
Y2 |
|
|
X2 |
|
X2 |
|
Y3 |
|
|
|
|
|
1 |
Y4 |
|
|
|
X3 |
|
X3 |
1.1.6. Преобразование гса с помощью формул переходов.
Преобразование основано на разложении булевых функций переменным.
Например.
Дан фрагмент ГСА (рис.2а). Запишем формулу перехода Y4U b4sּYs:
Y4 X2 X1 Y5 X2 X1 Y1 X2 X1 Y1 X2 X1 Y7.
Данному фрагменту ГСА соответствует следующее разложение формулы перехода по переменным X1 и X2:
Y4X2(X1Y1X1Y5)X2(X1Y1X1Y7).
Разложим исходную формулу по переменной X1:
Y4X1(X21Y1X2Y1)X1(X2Y5X2Y7)
X1Y1X1(X2Y5X2Y7).
Этому разложению соответствует фрагмент ГСА, приведенный на рис.2б.
