ФАЛ от двух переменных. 16 элементарных функций.




Количество функций определяется по формуле

Эти функции носят название элелинтарных

Х1 Х2 Fx F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
                                   
                                   
                                   
                                   
Название условное обозначение Никогда f=0 «Н» ^& коньюнция «нет запрет То же f3-X1 Запрет по Х1 Повтор f5=X2 Альтернатива + «или» V дизьюнкция «или не» стр ПИРСА равнозначность «не» f12= =X2 «Если…, то импликация «не» F12= «если…, то импликация «И – не» Всегда F15=1

1) 0 const «0»

2) X1^X2 = X1*X2 логическое умножение

3) = Х1=Х2=Х1* запрет по Х2

4) повторение по Х1

5) =X1=X2= *X2 запрет по Х1

6)

7) X1⊕X2 = X1 V *Х2= неоднозначность сумма по модулю 2

8) = X1 V Х2 – дизьюнкция (логическое сложение или)

9) X1↓Х2 = Стрелка Пирса (ИЛИ НЕ)

10) = Х1≡Х2 = Х1*Х2 V (тождество (равнозначность)

11) отрицание по Х2

12) = Х1←Х2 = Х1 V импликация по Х2

13) отрицание по Х1

14) = Х1 → Х2 = V Х2 импликация по Х1

15) Х1⟂Х2 = = V Гитрих Шеффера (И-НЕ)

16) =1 const «1»

 

 

 

4. Основные законы алгебры логики. Основные законы алгебры логики используются для преобразований тех ФАЛ, которые выражены через операции И, ИЛИ, НЕ; Сложения: x + 0 = x; x + 1 = 1; x + x + … + x = x; x + = 1; Умножение: x·0 = 0; x· 1 = x; x·x· … ·x = x; x· = 0. Переместительный закон x1+x2=x2+x1; x1·x2=x2·x1; (x1+x2)+ x3 = x1+(x2+ x3); x1·(x2·x3) = (x1·x2)·x3. Распределительный закон (x1+x2) (x1+x3) = x1+x2x3; x1 x2 + x1 x3 = x1 (x2 +x3 ); x1 +x1x2= x1; x1·(x1 + x2) = x1. x1 + ·x2 = x1+x2; + x1 ·x2 = + x2; = · ; = + ; = x. Для решения задач полезны также законы, вытекающие из выражений: x1+x1 x2 + x1 x3 + x1 x4+ … + x1 xn = x1; x1+ ·x2 + ·x3 + … + ·xn = x1+x2 + … +xn; правило де Моргана (закон двойственности) = · ·…· ; = + + …+ . Кроме того, применяя принцип суперпозиции ФАЛ /1...3/ (т.е. считая некоторую ФАЛ аргументом другой ФАЛ), можно получить ряд модификаций указанных законов. Например, обозначив в формулах (1.21, 1.23) = x1; = x2, имеем: a+ b =a+b; = ab.Доказательство основных законов алгебры логики производится построением таблиц истинности для обеих частей равенства или другими способами /1...6/.

 

5. Представление функции в ДСНФ. Алгоритм перехода от табличного задания к форме записи в ДСНФ. ДСНФ – Дизъюнктивная совершенная нормальная форма записи функции – дизъюнкция конъюнкций или сумма произведений. Следствие Теоремы 1: Любую функцию от ‘n’ переменных за исключением const ‘0’ можно представить как , где V – в сумму входят только те наборы, где ф-я = 1. Записать в ДСНФ ф-ю K=n=3 3 единичных набора.  
       
       
       
       
       
       
       
       

 

 

Проверка:

Алгоритм перехода

1. По таблице истинности определяется те наборы входных переменных, на которых значение функции равно 1.

2. Записываются произведения (конъюнкции) всех входных переменных, которым соответствуют единичные наборы по правилу: если значение = 0 => инверсное значение, если значение = 1, то прямое.

3. Все произведения (конъюнкции) соединяются знаком дизъюнкции (логическое сложение)

Например, ;

Проверка

     
     
     
     

 

6. Представление функции в КСНФ. Алгоритм перехода от табличного задания к форме записи в КСНФ. Коньюктивная совершенная нормальная форма записи функции – коньюнкция дезьюнкций или произведений сумм 2 следствие теоремы: · Любую ФАЛ за исключением const 1 можно представить в виде суммируются только коньюнкции, для которых значение функции =0 Проиньертируем обе части т.к. , получим - КСНФ Алгоритм перехода 1. Определяется по таблице истинности те наборы входных переменных, на которых знач. Функции = 0 2. Записывается дизьюнкции для каждого аргументов по правилу, если знач. Переменных = 0, то берется переменное значение, если значение переменной =1, то берется инверсное значение 3. Вес дизьюнкции аргументов соединяются знаками коньюнкций (логического умножения) Например: по таблице истинности записать функцию в виде КСНФ
Х1 Х2 f
0 0 0
0 1 0
1 0 1
1 1 0

)*(

= X1(1V

 

7. Алгоритм перехода от ДНФ к ДСНФ. 1. Определяются те слагаемые, в которых есть отсутствующие переменные 2. Эти слагаемые домножаются на сумму прямого и инверсного значения недостающей переменной 3. Раскрываются скобки и провдятся подобные слагаемые Например: =Х1Х2 V Х1Х3 = Х1Х2 (Х3+ V Х1Х3 (Х2 V = V X1 Дезьюнкцией нормальной формой ДНФ называется такая форма записи ФАЛ, когда функция представляет собой сумму произведенной входных переменны, но в отличие от ДСНФ в произведении некоторые переменные могут отсутствовать. Теорема 6: любую ФАЛ от n переменных можно представить в виде: f(X1 … Xn Доказательство: Х1=1, f(1.0; Xn Следствии 1 X1+f (X1 Следствие 2 X1+f (X1 Вывод: Если параллельной схеме включен контакт Х1, то все одноименные контакты можно оборвать, а инверсные - закоротить

 

 

8. Алгоритм перехода от КНФ к КСНФ. Коньюктивной нормальной формой (КНФ) ФАЛ называется такая запись функции, когда она представляет собой произведение сумм, причем в каждый сомножатель могут входить не все переменные Алгоритм перехода 1. Определяются сомножители с недостающими слагаемыми 2. К сомножителям добавляется произведение прямого и инверсного значения недостающей переменной. 3. На основании формулы склеивания выполняется преобразование. 4. Объединение подобных сомножителей Функция склеивания (Х1 V X2) (X1 V Например: (X2 V X3 V X1) * (X2 V X3 V

 

 

9. Способы минимизации ФАЛ. Минимилизация – получение определённой формы записи ФАЛ в соответствии с заданными критериями оптимальности Задачи минимилизации: необходимо получить принципиальную схему автомата, содержащую минимальное число контактов или элементов (т.е. нужно получить функцию min длины), каждой переменной соответствует линейный вход или линий контакт, а каждой операции (или линии соединение в контактной схеме) т.е. надо получить функцию логических операций и min переменных Методы: 1. Аналитический – выражение упрощается с помощью законов алгебры логики 2. Табличный – наша функция разбивается на ряд отдельных операций и результаты операций заносятся в таблицу 3. С помощью карт Карно – используются при количестве переменных до 5ц. 4. Метод Кайна – Мах - Класка

 

 

10. Карты Карно. Свойства карт Карно. Заполнение карт. Определение ДСНФ и КСНФ по картам Карно. Карта Карно представляет собой прямоугольник, разделенный на клетки, каждая из которых соответствует некоторому двоичному набору (или коньюнкции). Проводя аналогично с таблицами истинности, можно сказать, что каждая клетка карты Карно соответствует определенной строке таблицы истинности. Свойства карт Карно 1. Соседними значениями клетки отличаются одной переменной 2. Соседними также являются крайние левые клетки и крайние правые. Заполнение карт Заполнение карты Карно выполняется либо по таблице истинности либо по аналитическому выражению функции. Если ФАЛ задана табл. Истинности, то берутся те значения переменных, на которых заданные функции равны «1» и эти 1 просто записываются в Карту Карно Если ФАЛ задана аналитически, то заполнение карты производится в следующем порядке 1. По числу переменных, входящих в аналитических выражениях стоится карта Карно и располагаются переменные. 2. Заданные алгебраические выражения привязываются к ДСНФ 3. В карте Карно для каждой конституэеты 1 с ДНФ находятся клетка, в которой записывается 1, в остальные клетки записывают 0. Определение ДСНФ по карте Карно 1. Для каждой клетки, в которой стоит значение «1» записываются коньюнкция всех переменных (прямых и инверсных), соответствует этой клетке. 2. Составляется дизьюнкция этих коньюнкций, которая и представляет собой ДСНФ данной функции Определение КСНФ по карте Карно: 1. Для каждой клетки, в которой стоит знак «0» записывается дизьюнкция всех переменных (прямых и инверсных), соответствует этой клетки 2. Составляется коньюнкция этих дизьюнкий которая и представляет собой КСНФ данной функции.

 

11. Минимизация функций с помощью карт Карно. 1. Все единичные ДНФ или КНФ должны быть заключены в прямоугольные контуры единичные контуры не должны содержать внутри себя нулей., и наоборот одноименные контуры могут накладыаться друг на друга. 2. Число клеток в контуре д.о. = т.е. число клеток будет равным 1,2,4,8,16 3. Объединение чисел начинать с тех, которые могут войти в единственный контур. 4. В контур можно объединить только соседние клетки, содержащие единицы (нули). 5. Каждой единичной клетке соответствует коньюнкция входных переменных, определяющих данную клетку. Каждой нулевой клетке – дизьюнкция инверсии входных переменных 6. Выражение может быть записано в ДНФ и КНФ ДНФ – дизьюнкция коньюнкций, соответствует единичным контурам КНФ – коньюнкция дизьюнкций, соответствует нулевые контуры. 7. При переходе границы переменных между прямым и инверсным значением в контуре, она исключается из выражения контура, которое представляется всеми остальными переменными. 8. Самое простое логическое выражение получается при наибольшем объединение контуров   = (c V d)* ( Метод наиболее эффективен при линейных значений функции 4х переменных, менее эффективен для 3х переменных т.к. они проще упрощаются по законам алгебры логики.

 

12. Базис функции И-НЕ. Основные свойства. Полная система функций алгебра логики называется базисом И-ИЛИ-НЕ – основной базис Минимальный базис – состоит из такого набора функций, исключение из которого любой функции превращают этот набор в неполную систему функций И-НЕ – минимальный базис Функция выражение через Х1*Х2 * Х1↔Х2 Х1⊕Х2 1. Операция с const Х⟂1 = Х⟂0 = Х⟂Х = Х⟂Х = Гитрих Гиеффера = Х1⟂Х2= 2. Связь с коньюнкцией Х1*Х2=Х1*Х2+Х1*Х2 = = = = (Х1⟂Х2) ⟂1 В общем случае Х1*Х2… Xn = (Х1⟂Х2⟂…⟂Хn) ⟂1 3. Связь с дизьюнкцией Х1+Х2 = (Х1 V 1) V (X2 V 1) В общем случае Х1+Х2+… Xn = (X1 V 1) V (X2 V 1) V … (Xn V 1) 4. Формулы упрощения 1) Х1⟂(Х1⟂Х2) = + Чтобы перевести любую ФАЛ в базис И-НЕ необходимо выполнить: 1) Представить функцию в ДНФ 2) Все знаки сложения и умножения заменить на знак И-НЕ (⟂) 3) Все слагаемые заключить в скобки Например: ⟂( ⟂Х3) ⟂(Х1⟂ Проверка: + = Х1*

 

13. Базис функции ИЛИ-НЕ. Основные свойства. Полная система функций алгебра логика называется базисом И-ИЛИ-НЕ Минимальный базис – состоит из такого набора функций исключение из которого любой функции превращает этот набор в неполную систему функций ИЛИ-НЕ – минимальный базис и Функция выражение через Х1*Х2 Х1↔Х2 Х1⊕Х2 1. Опреация с const Х↓0= = Х↓1 = 0 Х↓Х = Х↓ Стрелка Пирса * 2. Связь с коньюнкцией Х1*Х2 = В общем смысле Х1*Х2…Хn = (X1↓X1) ↓ (X2↓X2)↓…↓ (Xn↓Xn) = (X1↓0)↓ (X2 ↓ 0)↓… (Xn↓0) 3. Связь с дизьюнкцией Х1+Х2=(Х1+Х2)*(Х1+Х2) = *( = = В общем смысле Х1+Х2+…Хn = (Х1↓Х2↓…↓Хn) ↓0 4. Формулы упрощения: 1) 2) Вывод: чтобы любую ФАЛ представить в базисе ИЛИ-НЕ надо выполнить следующее: 1) Записать ФАЛ в КНФ 2) Все знаки сложения и умножения заменить на ↓ 3) Все сомножители заключить в скобки Например:

 

14. Анализ комбинационных схем. Пример. Анализ выполняют для определения функциональных зависимостей схемы. _ для отыскания неисправностей при повреждениях схемы, (в схемах обеспечивающих безопасность движения любые изменения или повреждения не должны приводить к изменению алгоритма функционирования) нарушающего безопасность движения, к-р с желтого на красный, но не зеленый. - минимизация устройства. Последовательность анализа 1. Удаляться все нелогические элементы 2. Для контактных схем записывается функция соответствующая схеме. Для бесконтактных схем еще 3 этапа - выявляются общие участки или элементы схемы - записываться аналитические выражения для участков - формируется функциональная зависимость для всей схемы. 3. пример контактная схема.

 

 

15. Синтез комбинационных схем. Пример. Последовательность синтеза: 1. По описанию задать ФАЛ любым способом 2. Минимизировать полученную функцию 3. Перейти к заданному базису 4. Построить принципиальную схему Пример: Синтез комбинационной схемы с одним входом Задана ФАЛ, построить схему в базисе «И-НЕ» Z=f(X1 X2 X3 X4) = [(X1+X2)→(X3+ =X2 Z=( = =X2 * X3 +X2 4 (X1+X2)= X2X3+X2 +X1 Перейдем ФАЛ в базис «И-НЕ», для этого надо: 1) Представить функцию в ДНФ 2) Все знаки сложения и умножения заменить на знак И-НЕ (⟂) 3) Все слагаемые заключить в скобки Тогда, Z=(X2⟂X3) ⟂(X2⟂ Синтез комбинационных схем со многими выходами Пример: синтезировать схему автомата Выполним преобразование Z1*Z2=X1*X2*X3=Z3 Z1+Z2=X1+X2=Z4  

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-09-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Обратная связь