2.5 Модель «Машины Поста»
Модель разработана с целью демонстрации одной из традиционных формализаций понятия процессор наряду с такими формализациями, как машина Тьюринга и т.п.
Управление моделирующей программой осуществляется в диалоговом режиме экранного редактирования путем выбора соответствующего пункта меню. Пояснительные надписи, комментирующие смысл необходимых действий, выводятся на экран.
Результаты работы программ представлены на экране в виде динамических картинок состояния элементов, узлов и устройств машины в процессе интерпретации команд программы пользователя.
При создании программной модели машины Поста в структуру обучающей системы были введены следующие ограничения:
состав машины Поста определен минимальной конфигурацией, которая включает в себя: процессор, детализированный до уровня: триггер, регистры, мультиплексор, счетчик, шины; оперативное запоминающее устройство, детализированное до уровня: элемент памяти, матрица запоминающих элементов, адресные дешифраторы столбцов и строк матрицы, порт ввода-вывода, регистры и шины; пультовый терминал; системная магистраль, детализированная до уровня шина адреса, шина данных, сигнал управления записи/чтения;
система команд (в смысле Поста) должна быть минимальной (не более шести), но достаточной для построения алгоритмических структур следования, ветвления и циклов;
адресное пространство программной памяти – 99 десятичных слов (в модели ограничено 32 адресами, что достаточно для учебных целей), а регистр данных, т.е. лента в смысле Поста – 32-разрядный;
формат команды содержит поле кода операции и поле адреса следующей команды, причем это поле представляет совокупность двух полей (в смысле Поста – верхняя и нижняя отсылки для команды «Решение»);
режимов работы моделирующей программы – 2. Первый режим – ручной ввод программы пользователя и ввод исходных данных (соответствующий пункт «Меню») с возможностью сохранения введенной программы в памяти моделирующей ЭВМ и вызова ее в оперативную память, а также с возможностью редактирования программы и данных. Второй режим – исполнение программы в пошаговом или автоматическом режиме. Команды программы разделены символом 'P' – продолжение.
На первом этапе работы с обучающей системой предусмотрено изучение разделов: анализ системы команд (6 команд); организация ветвлений и циклов; примеры программирования.
На втором этапе, многоуровневая система меню предлагает исследователю:
получить справочную информацию по работе и организации машины Поста;
ознакомиться с примерами решения типовых задач (например, тест системы команд) и, при желании, повторить их на демонстрационных динамических рисунках;
При этом, система подсказок позволяет закрепить последовательность и содержание шагов решения задачи, а динамические рисунки отражают ситуации на объекте и создает эффект работы с реальной средой.
2.6 Алгоритм и программа, имитирующие работу логического элемента
Необходимо создать программу и алгоритм, которые бы имитировали работу логического элемента – 3И-не. Элемент имеет такую таблицу истинности, что 0 получается только в том случае, когда на выходы подают 3 единицы, в остальных случаях получается 1.
Изначально каретка находится на нулевой ячейке. Соответственно первый-третий входы – это нулевая-вторая ячейки. Результат будет выводиться в третей ячейке. Тогда получим алгоритм, который изображен на рисунке 4.
Рисунок 4 – Алгоритм
Код для машины Поста имеет следующий вид:
1. 50207
2.30303
3. 30404
4.30505
5.10606
6.00000
7.30808
8. 50309
9.31010
10. 50406
11.00000
12.00000
13.00000
14.00000
15.00000
16.00000