Fernando Simeone
Computação
Numérica
1 1 1 1 1… …
Sumário
1. Cálculo de Funções
2. Computação Numérica
3. Operações Sequenciais
4. Criando uma Linguagem de Programação
5. C...
Cálculo de
Funções1
Máquina de Turing
Reconhecimento de Linguagens
MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0)
q0 qs
qn
q1
q2
B a c c b B B B B B B… …Entrada:
Máquina de Turing
Reconhecimento de Linguagens
MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0)
q0 qs
qn
q1
q2
B a c c b B B B B B B… …
x Não aceita
...
Máquina de Turing
Cálculo de Funções
MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf)
q0 qf
Fim da
computação
B a c c b B B B
Entrada:
M
Máquina de Turing
Cálculo de Funções
MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf)
q0 qf
Fim da
computação
B a c c b B B B
Entrada:
B a a B B ...
Máquina de Turing
Cálculo de Funções (Turing computáveis)
MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf)
q0 qf
Fim da
computação
B a c c b B B ...
Máquina de Turing
Cálculo de Funções
MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑*
q0 qfq1 q2
(B, B, ➞)
(B, B, ➞)
(b, b, ➞)...
Máquina de Turing
Cálculo de Funções
MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑*
q0 qfq1 q2
(B, B, ➞)
(B, B, ➞)
(b, b, ➞)...
Máquina de Turing
Cálculo de Funções
MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑*
q0 qfq1 q2
(B, B, ➞)
(B, B, ➞)
(b, b, ➞)...
Máquina de Turing
Cálculo de Funções
MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑*
q0 qfq1 q2
(B, B, ➞)
(B, B, ➞)
(b, b, ➞)...
Máquina de Turing
Cálculo de Funções
MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑*
q0 qfq1 q2
(B, B, ➞)
(B, B, ➞)
(b, b, ➞)...
Máquina de Turing
Cálculo de Funções
MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑*
q0 qfq1 q2
(B, B, ➞)
(B, B, ➞)
(b, b, ➞)...
Máquina de Turing
Lendo argumentos e escrevendo resultado
Máquina de Turing
Lendo argumentos e escrevendo resultado
B a b B B B B B B B B B b a B B
• f(ab) = ba
Entrada Resultado
Máquina de Turing
Lendo argumentos e escrevendo resultado
B a b B B B B B B B B B b a B B
• f(ab) = ba
Entrada Resultado
B...
Máquina de Turing
Lendo argumentos e escrevendo resultado
B a b B B B B B B B B B b a B B
• f(ab) = ba
Entrada Resultado
B...
Cálculo de Funções
Exemplo: concatenando palavras
q0 q1
(B, B, ➞)
q2
q5
q3
q4
q6
qf
(b, b, ➞)
(a, a, ➞)
(B, B, ➞)
(a, B, ←...
Computação
Numérica2
Funções Numéricas
Funções Numéricas
• f: N × N × N × … × N ⟶ N
Funções Numéricas
• f: N × N × N × … × N ⟶ N
• Exemplos
Funções Numéricas
• f: N × N × N × … × N ⟶ N
• Exemplos
• sq(n) = n2
Funções Numéricas
• f: N × N × N × … × N ⟶ N
• Exemplos
• sq(n) = n2
• db(n) = 2n
Funções Numéricas
• f: N × N × N × … × N ⟶ N
• Exemplos
• sq(n) = n2
• db(n) = 2n
• add(x, y) = x + y
Representação
Como representar números na fita
Representação
• n = 1n+1
Como representar números na fita
Representação
• n = 1n+1
• 0 = 1
Como representar números na fita
Representação
• n = 1n+1
• 0 = 1
• 1 = 11
Como representar números na fita
Representação
• n = 1n+1
• 0 = 1
• 1 = 11
• 2 = 111
Como representar números na fita
Representação
Como representar números na fita
Representação
Como representar números na fita
B 1 1 1 B B B B B B B B 1 1 B B
• f(2) = 1
Entrada Resultado
Representação
Como representar números na fita
B 1 1 1 B B B B B B B B 1 1 B B
• f(2) = 1
Entrada Resultado
B 1 1 1 1 B 1 ...
Cálculo Funções Numéricas
Sucessor
q0 q1
(B, B, ➞)
qf
(1, 1, ➞)
(B, 1, ➞)
(1, 1, ←)
B 1 1 1 B B B
Entrada Resultado
B 1 1 ...
Cálculo Funções Numéricas
Zero
q0 q1
(B, B, ➞)
qf
(1, 1, ➞)
(B, B, ←)
B 1 1 1 B B B
Entrada Resultado
B 1 B B B B B
Z:
• z...
Cálculo Funções Numéricas
Adição
q0 q1
(B, B, ➞)
qf
(1, 1, ➞)
(B, 1, ➞)
Entrada Resultado
B 1 1 1 1 B B
A:
• a(n, m) = n +...
Cálculo Funções Numéricas
Decremento
q0 q1
(B, B, ➞)
qf
(1, 1, ➞)
Entrada Resultado
B 1 1 B B B B
D:
• a(n) = n - 1
q2
(1,...
Operações
Sequenciais3
Operações Sequenciais
Com máquinas de Turing
qs,0
qs,1
(B, B, ➞)
qs,f
(1, 1, ➞)
(B, 1, ➞)
(1, 1, ←)
S:
qz,0
qz,1
(B, B, ➞)...
Operações Sequenciais
Com máquinas de Turing
qs,0
qs,1
(B, B, ➞)
qs,f
(1, 1, ➞)
(B, 1, ➞)
(1, 1, ←)
S:
qz,0
qz,1
(B, B, ➞)...
Operações Sequenciais
Com máquinas de Turing
qs,1
(B, B, ➞)
qs,f
(1, 1, ➞) (B, 1, ➞)
(1, 1, ←)
qz,0
qz,1
(B, B, ➞)
qz,f
= ...
Operações Sequenciais
Com máquinas de Turing
qs,1
(B, B, ➞)
qs,f
(1, 1, ➞) (B, 1, ➞)
(1, 1, ←)
qz,0
qz,1
(B, B, ➞)
qz,f
= ...
Operações Sequenciais
Macros
*
f(n) = s( z(n) )
Z * S *F:
Operações Sequenciais
Macros
*
f(n) = s( z(n) )
Z * S *
• Nem todas as computações irão iniciar com a cabeça de leitura na...
Operações Sequenciais
Macros
*
f(n) = s( z(n) )
Z * S *
• Nem todas as computações irão iniciar com a cabeça de leitura na...
Operações Sequenciais
Macros
*
f(n) = s( z(n) )
Z * S *
• Nem todas as computações irão iniciar com a cabeça de leitura na...
Macros
Notação utilizada
B n1 B n2 B … B nk B
Macros
Notação utilizada
B n1 B n2 B … B nk B
k-ésimo número na fita"
(sequência de 1s)
Macros
Notação utilizada
B n1 B n2 B … B nk B
k-ésimo número na fita"
(sequência de 1s)
B 1 1 B 1 1 1 B B
Exemplo:
{
{
n1 n2
Macros
Exemplo
MRk B n1 B n2 B … B nk B
Move Right
B n1 B n2 B … B nk B
Macros
Exemplo
q0 q1
(B, B, ➞)
qf
(1, 1, ➞)
(B, B, ➞)
MR2:
(1, 1, ➞)
MRk B n1 B n2 B … B nk B
Move Right
B n1 B n2 B … B n...
Macros
Exemplo
q0 q1
(B, B, ➞)
qf
(1, 1, ➞)
(B, B, ➞)
MR2:
(1, 1, ➞)
MRk B n1 B n2 B … B nk B
Move Right
B n1 B n2 B … B n...
Macros
MRk B n1 B n2 B … B nk B
Move Right
B n1 B n2 B … B nk B
Macros
MRk B n1 B n2 B … B nk B
Move Right
B n1 B n2 B … B nk B
MLk B n1 B n2 B … B nk B
Move Left
B n1 B n2 B … B nk B
Macros
MRk B n1 B n2 B … B nk B
Move Right
B n1 B n2 B … B nk B
MLk B n1 B n2 B … B nk B
Move Left
B n1 B n2 B … B nk B
FR...
Macros
MRk B n1 B n2 B … B nk B
Move Right
B n1 B n2 B … B nk B
MLk B n1 B n2 B … B nk B
Move Left
B n1 B n2 B … B nk B
FR...
Macros
MRk B n1 B n2 B … B nk B
Move Right
B n1 B n2 B … B nk B
MLk B n1 B n2 B … B nk B
Move Left
B n1 B n2 B … B nk B
FR...
Macros
CPYk
Copy
B n1 B n2 B … B nk B B B B B … B B B
B n1 B n2 B … B nk B n1 B n2 B … B nk B
Macros
CPYk
Copy
B n1 B n2 B … B nk B B B B B … B B B
B n1 B n2 B … B nk B n1 B n2 B … B nk B
CPYk, i
Copy
B n1 B … B nk B...
Macros
CPYk
Copy
B n1 B n2 B … B nk B B B B B … B B B
B n1 B n2 B … B nk B n1 B n2 B … B nk B
CPYk, i
Copy
B n1 B … B nk B...
Macros
BRN
Branch on zero
B n1 B n2 B … B nk B B n1 B n2 B … B nk B
* BRN
n = 0
n > 0
*
*
INT
Interchange
B n B m B B B
* * E1 * T * MR1 * T * ML1 *CPY1,1
B m B n B B B
Utilizando outras macros
Macros
* * MR1 * * A * ML1 * A *CPY1
Exemplo de utilização
Macros
• f(n) = 3n
CPY1
Exemplo de utilização
Macros
T
*
E1 * ML1 *q
0
(B, B, ➞)
q
1
(1, 1, ➞)
q
2
(B, B, ➞)
E1
*
T
q
3
CPY1
*
q
5
q
4
ML1A *MR1 *...
Criando uma
Linguagem de
Programação
4
Arquitetura
B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B …
Variáveis de
entrada
Variáveis
locais
Registradores e
espaço de ...
B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B …
Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho
Iní...
INIT v Inicializa variável local
B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B …
Variáveis de entrada Variáveis locais Regis...
INIT v Inicializa variável local
HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas.
B v1 B v2 B … B...
INIT v Inicializa variável local
HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas.
LOAD v Carrega ...
INIT v Inicializa variável local
HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas.
LOAD v Carrega ...
INIT v Inicializa variável local
HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas.
LOAD v Carrega ...
INIT v Inicializa variável local
HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas.
LOAD v Carrega ...
INIT v Inicializa variável local
HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas.
LOAD v Carrega ...
INIT v Inicializa variável local
HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas.
LOAD v Carrega ...
INIT v Inicializa variável local
HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas.
LOAD v Carrega ...
INIT v Inicializa variável local
HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas.
LOAD v Carrega ...
INIT v Inicializa variável local
HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas.
LOAD v Carrega ...
INIT v Inicializa variável local
HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas.
LOAD v Carrega ...
Instruções
B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B …
Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de t...
Instruções
B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B …
Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de t...
Instruções
B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B …
Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de t...
Instruções
B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B …
Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de t...
Instruções
B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B …
Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de t...
Exemplo
INIT v2
INIT v3
HOME 3
LOAD v1,1
STOR v2,1
L1 LOAD v2,1
BRN L2,1
LOAD v1,1
INC
STOR v1,1
LOAD v2,1
DEC
STOR v2,1
G...
Considerações
Finais5
Referências
• SUDKAMP, T. A. Languages and Machines: An
Introduction to the Theory of Computer Science
(3rd Edition). Bost...
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Computacao Numérica

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Publicada em

Apresentação sobre Computação Numérica, apresentada no 1º semestre de 2015, como um dos requisitos da disciplina de Teoria da Computação, no Mestrado em Ciência da Computação, pela Universidade Federal de Lavras (UFLA). Disciplina ministrada pelo professor Dr. Sanderson L. Gonzaga de Oliveira.

Publicada em: Tecnologia
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Computacao Numérica

  1. 1. Fernando Simeone Computação Numérica 1 1 1 1 1… …
  2. 2. Sumário 1. Cálculo de Funções 2. Computação Numérica 3. Operações Sequenciais 4. Criando uma Linguagem de Programação 5. Considerações Finais
  3. 3. Cálculo de Funções1
  4. 4. Máquina de Turing Reconhecimento de Linguagens MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0) q0 qs qn q1 q2 B a c c b B B B B B B… …Entrada:
  5. 5. Máquina de Turing Reconhecimento de Linguagens MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0) q0 qs qn q1 q2 B a c c b B B B B B B… … x Não aceita ✓ Aceita Entrada:
  6. 6. Máquina de Turing Cálculo de Funções MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) q0 qf Fim da computação B a c c b B B B Entrada: M
  7. 7. Máquina de Turing Cálculo de Funções MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) q0 qf Fim da computação B a c c b B B B Entrada: B a a B B B B B Resultado: M
  8. 8. Máquina de Turing Cálculo de Funções (Turing computáveis) MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) q0 qf Fim da computação B a c c b B B B Entrada: B B B B B B B B Resultado: q1 q2 (B, B, ➞) (B, B, ➞) (b, b, ➞) (b, b, ➞) (a, a, ➞) (a, a, ➞) (B, B, ➞) (b, B, ➞) (a, B, ➞)
  9. 9. Máquina de Turing Cálculo de Funções MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑* q0 qfq1 q2 (B, B, ➞) (B, B, ➞) (b, b, ➞) (b, b, ➞) (a, a, ➞) (a, a, ➞) (B, B, ➞) (b, B, ➞) (a, B, ➞)
  10. 10. Máquina de Turing Cálculo de Funções MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑* q0 qfq1 q2 (B, B, ➞) (B, B, ➞) (b, b, ➞) (b, b, ➞) (a, a, ➞) (a, a, ➞) (B, B, ➞) (b, B, ➞) (a, B, ➞) • Apenas uma transição partindo do estado q0: δ(q0,B) = [qi, B, ➞];
  11. 11. Máquina de Turing Cálculo de Funções MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑* q0 qfq1 q2 (B, B, ➞) (B, B, ➞) (b, b, ➞) (b, b, ➞) (a, a, ➞) (a, a, ➞) (B, B, ➞) (b, B, ➞) (a, B, ➞) • Apenas uma transição partindo do estado q0: δ(q0,B) = [qi, B, ➞]; • Não há transições que retornam para q0;
  12. 12. Máquina de Turing Cálculo de Funções MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑* q0 qfq1 q2 (B, B, ➞) (B, B, ➞) (b, b, ➞) (b, b, ➞) (a, a, ➞) (a, a, ➞) (B, B, ➞) (b, B, ➞) (a, B, ➞) • Apenas uma transição partindo do estado q0: δ(q0,B) = [qi, B, ➞]; • Não há transições que retornam para q0; • Não há transições na forma δ(qf,B);
  13. 13. Máquina de Turing Cálculo de Funções MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑* q0 qfq1 q2 (B, B, ➞) (B, B, ➞) (b, b, ➞) (b, b, ➞) (a, a, ➞) (a, a, ➞) (B, B, ➞) (b, B, ➞) (a, B, ➞) • Apenas uma transição partindo do estado q0: δ(q0,B) = [qi, B, ➞]; • Não há transições que retornam para q0; • Não há transições na forma δ(qf,B); • A MT com entrada u para com configuração q0 BvB se f(u) = v;
  14. 14. Máquina de Turing Cálculo de Funções MT = (Q, Σ, Γ, δ, q0, qf) computa f: ∑* ⟶ ∑* q0 qfq1 q2 (B, B, ➞) (B, B, ➞) (b, b, ➞) (b, b, ➞) (a, a, ➞) (a, a, ➞) (B, B, ➞) (b, B, ➞) (a, B, ➞) • Apenas uma transição partindo do estado q0: δ(q0,B) = [qi, B, ➞]; • Não há transições que retornam para q0; • Não há transições na forma δ(qf,B); • A MT com entrada u para com configuração q0 BvB se f(u) = v; • A MT não pára se f(u) for indefinido.
  15. 15. Máquina de Turing Lendo argumentos e escrevendo resultado
  16. 16. Máquina de Turing Lendo argumentos e escrevendo resultado B a b B B B B B B B B B b a B B • f(ab) = ba Entrada Resultado
  17. 17. Máquina de Turing Lendo argumentos e escrevendo resultado B a b B B B B B B B B B b a B B • f(ab) = ba Entrada Resultado B a b B c c B b a c B B a b B B • f(ab, cc, bac) = ab Entrada Resultado
  18. 18. Máquina de Turing Lendo argumentos e escrevendo resultado B a b B B B B B B B B B b a B B • f(ab) = ba Entrada Resultado B a b B c c B b a c B B a b B B • f(ab, cc, bac) = ab Entrada Resultado B a b B B b a c B B B B B B B B • f(ab, λ, bac) = λ Entrada Resultado
  19. 19. Cálculo de Funções Exemplo: concatenando palavras q0 q1 (B, B, ➞) q2 q5 q3 q4 q6 qf (b, b, ➞) (a, a, ➞) (B, B, ➞) (a, B, ←) (B, a, ➞) (b, B, ←) (B, b, ➞) (B, B, ➞) (B, B, ←) (B, B, ←) (b, b, ←) (a, a, ←) B a b B b a B Entrada Resultado B a b b a B B
  20. 20. Computação Numérica2
  21. 21. Funções Numéricas
  22. 22. Funções Numéricas • f: N × N × N × … × N ⟶ N
  23. 23. Funções Numéricas • f: N × N × N × … × N ⟶ N • Exemplos
  24. 24. Funções Numéricas • f: N × N × N × … × N ⟶ N • Exemplos • sq(n) = n2
  25. 25. Funções Numéricas • f: N × N × N × … × N ⟶ N • Exemplos • sq(n) = n2 • db(n) = 2n
  26. 26. Funções Numéricas • f: N × N × N × … × N ⟶ N • Exemplos • sq(n) = n2 • db(n) = 2n • add(x, y) = x + y
  27. 27. Representação Como representar números na fita
  28. 28. Representação • n = 1n+1 Como representar números na fita
  29. 29. Representação • n = 1n+1 • 0 = 1 Como representar números na fita
  30. 30. Representação • n = 1n+1 • 0 = 1 • 1 = 11 Como representar números na fita
  31. 31. Representação • n = 1n+1 • 0 = 1 • 1 = 11 • 2 = 111 Como representar números na fita
  32. 32. Representação Como representar números na fita
  33. 33. Representação Como representar números na fita B 1 1 1 B B B B B B B B 1 1 B B • f(2) = 1 Entrada Resultado
  34. 34. Representação Como representar números na fita B 1 1 1 B B B B B B B B 1 1 B B • f(2) = 1 Entrada Resultado B 1 1 1 1 B 1 B B B B B 1 1 1 B • f(3, 0) = 2 Entrada Resultado
  35. 35. Cálculo Funções Numéricas Sucessor q0 q1 (B, B, ➞) qf (1, 1, ➞) (B, 1, ➞) (1, 1, ←) B 1 1 1 B B B Entrada Resultado B 1 1 1 1 B B S: • s(n) = n + 1
  36. 36. Cálculo Funções Numéricas Zero q0 q1 (B, B, ➞) qf (1, 1, ➞) (B, B, ←) B 1 1 1 B B B Entrada Resultado B 1 B B B B B Z: • z(n) = 0 q2 (1, B, ←) (B, B, ➞) (B, 1, ←) q3
  37. 37. Cálculo Funções Numéricas Adição q0 q1 (B, B, ➞) qf (1, 1, ➞) (B, 1, ➞) Entrada Resultado B 1 1 1 1 B B A: • a(n, m) = n + m q2 (1, 1, ➞) (B, B, ←) (1, B, ←) q3 (1, B, ←) q4 (1, 1, ←) B 1 1 B 1 1 1 B
  38. 38. Cálculo Funções Numéricas Decremento q0 q1 (B, B, ➞) qf (1, 1, ➞) Entrada Resultado B 1 1 B B B B D: • a(n) = n - 1 q2 (1, 1, ➞) (1, 1, ➞) (B, B, ←) q3 (B, B, ←) q4 (1, 1, ←) B 1 1 1 B B B B (1, B, ←)
  39. 39. Operações Sequenciais3
  40. 40. Operações Sequenciais Com máquinas de Turing qs,0 qs,1 (B, B, ➞) qs,f (1, 1, ➞) (B, 1, ➞) (1, 1, ←) S: qz,0 qz,1 (B, B, ➞) qz,f (1, 1, ➞) (B, B, ←) Z: qz,2 (1, B, ←) (B, B, ➞) (B, 1, ←) qz,3 Zero Sucessor z(n) = 0 s(n) = n + 1
  41. 41. Operações Sequenciais Com máquinas de Turing qs,0 qs,1 (B, B, ➞) qs,f (1, 1, ➞) (B, 1, ➞) (1, 1, ←) S: qz,0 qz,1 (B, B, ➞) qz,f (1, 1, ➞) (B, B, ←) Z: qz,2 (1, B, ←) (B, B, ➞) (B, 1, ←) qz,3 Zero Sucessor z(n) = 0 s(n) = n + 1
  42. 42. Operações Sequenciais Com máquinas de Turing qs,1 (B, B, ➞) qs,f (1, 1, ➞) (B, 1, ➞) (1, 1, ←) qz,0 qz,1 (B, B, ➞) qz,f = qs,0 (1, 1, ➞) (B, B, ←) qz,2 (1, B, ←) (B, B, ➞) (B, 1, ←) qz,3 s( z(n) ) = 0 + 1 = 1
  43. 43. Operações Sequenciais Com máquinas de Turing qs,1 (B, B, ➞) qs,f (1, 1, ➞) (B, 1, ➞) (1, 1, ←) qz,0 qz,1 (B, B, ➞) qz,f = qs,0 (1, 1, ➞) (B, B, ←) qz,2 (1, B, ←) (B, B, ➞) (B, 1, ←) qz,3 s( z(n) ) = 0 + 1 = 1
  44. 44. Operações Sequenciais Macros * f(n) = s( z(n) ) Z * S *F:
  45. 45. Operações Sequenciais Macros * f(n) = s( z(n) ) Z * S * • Nem todas as computações irão iniciar com a cabeça de leitura na posição 0 da fita; F:
  46. 46. Operações Sequenciais Macros * f(n) = s( z(n) ) Z * S * • Nem todas as computações irão iniciar com a cabeça de leitura na posição 0 da fita; F:
  47. 47. Operações Sequenciais Macros * f(n) = s( z(n) ) Z * S * • Nem todas as computações irão iniciar com a cabeça de leitura na posição 0 da fita; • Toda computação deve iniciar lendo o símbolo branco (B) da fita. F:
  48. 48. Macros Notação utilizada B n1 B n2 B … B nk B
  49. 49. Macros Notação utilizada B n1 B n2 B … B nk B k-ésimo número na fita" (sequência de 1s)
  50. 50. Macros Notação utilizada B n1 B n2 B … B nk B k-ésimo número na fita" (sequência de 1s) B 1 1 B 1 1 1 B B Exemplo: { { n1 n2
  51. 51. Macros Exemplo MRk B n1 B n2 B … B nk B Move Right B n1 B n2 B … B nk B
  52. 52. Macros Exemplo q0 q1 (B, B, ➞) qf (1, 1, ➞) (B, B, ➞) MR2: (1, 1, ➞) MRk B n1 B n2 B … B nk B Move Right B n1 B n2 B … B nk B
  53. 53. Macros Exemplo q0 q1 (B, B, ➞) qf (1, 1, ➞) (B, B, ➞) MR2: (1, 1, ➞) MRk B n1 B n2 B … B nk B Move Right B n1 B n2 B … B nk B q0 q1 (B, B, ➞) qf (1, 1, ➞) (B, B, ➞) MRk: (1, 1, ➞) (B, B, ➞) qk-1 (1, 1, ➞) … (B, B, ➞)
  54. 54. Macros MRk B n1 B n2 B … B nk B Move Right B n1 B n2 B … B nk B
  55. 55. Macros MRk B n1 B n2 B … B nk B Move Right B n1 B n2 B … B nk B MLk B n1 B n2 B … B nk B Move Left B n1 B n2 B … B nk B
  56. 56. Macros MRk B n1 B n2 B … B nk B Move Right B n1 B n2 B … B nk B MLk B n1 B n2 B … B nk B Move Left B n1 B n2 B … B nk B FR B B B n1 B n2 B B Find Right B B B n1 B n2 B B
  57. 57. Macros MRk B n1 B n2 B … B nk B Move Right B n1 B n2 B … B nk B MLk B n1 B n2 B … B nk B Move Left B n1 B n2 B … B nk B FR B B B n1 B n2 B B Find Right B B B n1 B n2 B B FL Find Left B BB n1 B n2 B B B BB n1 B n2 B B
  58. 58. Macros MRk B n1 B n2 B … B nk B Move Right B n1 B n2 B … B nk B MLk B n1 B n2 B … B nk B Move Left B n1 B n2 B … B nk B FR B B B n1 B n2 B B Find Right B B B n1 B n2 B B FL Find Left B BB n1 B n2 B B B BB n1 B n2 B B Ek Erase B B B B B … B B BB n1 B n2 B … B nk B
  59. 59. Macros CPYk Copy B n1 B n2 B … B nk B B B B B … B B B B n1 B n2 B … B nk B n1 B n2 B … B nk B
  60. 60. Macros CPYk Copy B n1 B n2 B … B nk B B B B B … B B B B n1 B n2 B … B nk B n1 B n2 B … B nk B CPYk, i Copy B n1 B … B nk B B nk+i… B B B … B B B B n1 B … B nk B B nk+i… B n1 B … B nk B
  61. 61. Macros CPYk Copy B n1 B n2 B … B nk B B B B B … B B B B n1 B n2 B … B nk B n1 B n2 B … B nk B CPYk, i Copy B n1 B … B nk B B nk+i… B B B … B B B B n1 B … B nk B B nk+i… B n1 B … B nk B T B B B n1 B B B B Translate B BBn1 B B B B
  62. 62. Macros BRN Branch on zero B n1 B n2 B … B nk B B n1 B n2 B … B nk B * BRN n = 0 n > 0 * *
  63. 63. INT Interchange B n B m B B B * * E1 * T * MR1 * T * ML1 *CPY1,1 B m B n B B B Utilizando outras macros Macros
  64. 64. * * MR1 * * A * ML1 * A *CPY1 Exemplo de utilização Macros • f(n) = 3n CPY1
  65. 65. Exemplo de utilização Macros T * E1 * ML1 *q 0 (B, B, ➞) q 1 (1, 1, ➞) q 2 (B, B, ➞) E1 * T q 3 CPY1 * q 5 q 4 ML1A *MR1 *CPY1,1 q 8 q 7 q 6 * MULT: (1, X, ➞) (1, 1, ➞) (B, B, ➞) (B, B, ←) (X, B, ←) (B, B, ➞) (X, B, ←) (1, B, ←) (1, 1, ←) (1, 1, ←) (X, X, ➞)(1, X, ➞) (1, 1, ➞) (B, B, ➞)
  66. 66. Criando uma Linguagem de Programação 4
  67. 67. Arquitetura B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho home
  68. 68. B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  69. 69. INIT v Inicializa variável local B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  70. 70. INIT v Inicializa variável local HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas. B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  71. 71. INIT v Inicializa variável local HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas. LOAD v Carrega a variável B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  72. 72. INIT v Inicializa variável local HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas. LOAD v Carrega a variável STOR v Armazena o valor do registrador B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  73. 73. INIT v Inicializa variável local HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas. LOAD v Carrega a variável STOR v Armazena o valor do registrador RETURN v Limpa todas as variáveis deixando o valor de B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  74. 74. INIT v Inicializa variável local HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas. LOAD v Carrega a variável STOR v Armazena o valor do registrador RETURN v Limpa todas as variáveis deixando o valor de CLEAR t Limpa o valor do registrador t B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  75. 75. INIT v Inicializa variável local HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas. LOAD v Carrega a variável STOR v Armazena o valor do registrador RETURN v Limpa todas as variáveis deixando o valor de CLEAR t Limpa o valor do registrador t BRN L, t Vai para a instrução L se o valor do registrador t é 0. B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  76. 76. INIT v Inicializa variável local HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas. LOAD v Carrega a variável STOR v Armazena o valor do registrador RETURN v Limpa todas as variáveis deixando o valor de CLEAR t Limpa o valor do registrador t BRN L, t Vai para a instrução L se o valor do registrador t é 0. GOTO L Executa a instrução L. B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  77. 77. INIT v Inicializa variável local HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas. LOAD v Carrega a variável STOR v Armazena o valor do registrador RETURN v Limpa todas as variáveis deixando o valor de CLEAR t Limpa o valor do registrador t BRN L, t Vai para a instrução L se o valor do registrador t é 0. GOTO L Executa a instrução L. NOP “No operation” (utilizada em conjunto com a instruçõ GOTO) B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  78. 78. INIT v Inicializa variável local HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas. LOAD v Carrega a variável STOR v Armazena o valor do registrador RETURN v Limpa todas as variáveis deixando o valor de CLEAR t Limpa o valor do registrador t BRN L, t Vai para a instrução L se o valor do registrador t é 0. GOTO L Executa a instrução L. NOP “No operation” (utilizada em conjunto com a instruçõ GOTO) INC t Incrementa o valor do registrador t. B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  79. 79. INIT v Inicializa variável local HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas. LOAD v Carrega a variável STOR v Armazena o valor do registrador RETURN v Limpa todas as variáveis deixando o valor de CLEAR t Limpa o valor do registrador t BRN L, t Vai para a instrução L se o valor do registrador t é 0. GOTO L Executa a instrução L. NOP “No operation” (utilizada em conjunto com a instruçõ GOTO) INC t Incrementa o valor do registrador t. DEC t Decrementa o valor do registrador t. B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  80. 80. INIT v Inicializa variável local HOME t Move a cabeça de leitura para home quando há t variáveis alocadas. LOAD v Carrega a variável STOR v Armazena o valor do registrador RETURN v Limpa todas as variáveis deixando o valor de CLEAR t Limpa o valor do registrador t BRN L, t Vai para a instrução L se o valor do registrador t é 0. GOTO L Executa a instrução L. NOP “No operation” (utilizada em conjunto com a instruçõ GOTO) INC t Incrementa o valor do registrador t. DEC t Decrementa o valor do registrador t. ZERO t Substitui o valor do registrador t por 0. B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho Início
  81. 81. Instruções B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho home
  82. 82. Instruções B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho home HOME t MR t
  83. 83. Instruções B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho home INIT vi MR i - 1 ZR ML i - 1 HOME t MR t
  84. 84. Instruções B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho home INIT vi MR i - 1 ZR ML i - 1 HOME t MR t STOR vi, t MR t - 2 INT ML1 INT MR1 INT MR 1 ER 1 ML t - 1 ( ) ( ) t + n - i - 1 t + n - i - 1
  85. 85. Instruções B v1 B v2 B … B vk B vk+1 B vn B … B B B… B … Variáveis de entrada Variáveis locais Registradores e espaço de trabalho home INIT vi MR i - 1 ZR ML i - 1 HOME t MR t STOR vi, t MR t - 2 INT ML1 INT MR1 INT MR 1 ER 1 ML t - 1 ( ) ( ) t + n - i - 1 t + n - i - 1 LOAD vi, t ML n - i + 1 CPY 1, n - i + 1 + t MR n - i + 1
  86. 86. Exemplo INIT v2 INIT v3 HOME 3 LOAD v1,1 STOR v2,1 L1 LOAD v2,1 BRN L2,1 LOAD v1,1 INC STOR v1,1 LOAD v2,1 DEC STOR v2,1 GOTO L1 L2 LOAD v1,1 INC STOR v1,1 RETURN v1 Início • f(n) = 2n + 1
  87. 87. Considerações Finais5
  88. 88. Referências • SUDKAMP, T. A. Languages and Machines: An Introduction to the Theory of Computer Science (3rd Edition). Boston, MA, USA: Addison- Wesley Longman Publishing Co., Inc., 2005. ISBN 0321322215.
  89. 89. Obrigado Dúvidas ??

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