Математические основы теории цифровых устройств. Градусов В.Н. - 4 стр.

UptoLike

Составители: 

9 10
()
r
xx
k
σ
σ=+
mod
при
()
σ
=−12 1,...k (2.1)
Зеркальный инвертор
()
Nk x
x
=−1 (2.2)
Пороговая функция
x
k
σ
σ
σ
=
≥+
1
005
при x < +0.5;
при x .
при
(
)
σ
=
12 2, ... k
(2.3)
Алфавитный детектор (характеристическая функция)
δ
σ
σ
σ
=
3 при x = ;
0 при x
для
(
)
σ
=
12 1, ... k (2.4)
Для четырехзначной логики сведем функции (2.1) - (2.4) в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Функции одной переменной четырёхзначной логики
x
r
x
1
r
x
2
r
x
3
N
x
0
x
1
x
3
δ
0
δ
1
δ
2
δ
3
0 1 2 3 3 3 3 3 3 0 0 0
1 2 3 0 2 0 3 3 0 3 0 0
2 3 0 1 1 0 0 3 0 0 3 0
3 0 1 2 0 0 0 0 0 0 0 3
Наиболее важные функции двух независимых переменных представ-
лены в табл. 2.2.
2.3. Компьютерный практикум
В каталоге K-LOGIC программа k--logic.exe позволяет моделиро-
вать схемы многозначной логики, используя файлы *. k.
Каталог MINFAL содержит программы минимизации логических
функций различными методами ( Карно, Квайна, Блека и др. ).
Программа multi.exe и файлы описания схем * . soe из
каталога
MULTIPL позволяют отлаживать схемы индикации на мультиплексо-
рах.
Моделирование логических схем, включая минимизацию булевых
функций, удобно проводить с использованием программы EWB [21].
Таблица 2.2
Функции двух переменных четырёхзначной логики
Название Обозначение Вычисление
Минимум
x
x
12
&
x
x
x
xxx
121
212
,
,
если
если
>
Максимум
x
x
12
x
x
x
xxx
112
221
,
,
если
если
>
Произведение
x
x
12
(
)
x
x
12
×
mod
k
Сумма
x
x
12
(
)
x
x
12
+
mod
k
2.4. Типовые примеры
2.4.1. Используя теорему разложения, упростить функцию
(
)
(
)
fxxxxxxxx=⊕
21 3 1 31 2 1
(2.5)
Решение.
(
)
(
)
(
)
(
)
[][]
fxx x x x
xx x x x
xxxxxx
xx
=⋅
∨⋅
=
=⊕ =
=⋅=
12 3 3 2
12 3 3 2
1 12332
11
000 0
111 1
0101
111
(2.6)
2.4.2. Минимизировать функцию
ФАВСDE( ) ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
=
0123451011131415162021242526293031 (2.7)
Решение. Используя минимизацию по картам Карно на четыре пере-
менные (рис. 2.1, а) , и с учетом теоремы разложения
(
)
(
)
ФАВСDE E Ф ABCD E Ф ABCD()=⋅ 10 (2.8)
получим первый вариант решения
r
x σ = ( x + σ ) mod            при       σ = 1,2...( k − 1)                           (2.1)     • Моделирование логических схем, включая минимизацию булевых
                      k                                                                         функций, удобно проводить с использованием программы EWB [21].
Зеркальный инвертор                                                                                                                                   Таблица 2.2
N x = ( k − 1) − x                                                                     (2.2)                 Функции двух переменных четырёхзначной логики
Пороговая функция                                                                                       Название                    Обозначение                    Вычисление
     ⎧k − 1 при x < σ + 0.5;                                                                         Минимум
xσ = ⎨
                                                                                                                                 x1 & x2
            при x ≥ σ + 0 .5
                                                      при        σ = 1,2...( k − 2)     (2.3)                                                               x1 , если x2 ≥ x1
     ⎩0                                                                                                                                                     x2 , если x1 > x2
Алфавитный детектор (характеристическая функция)                                                     Максимум                    x1 ∨ x2
                                                                                                                                                            x1 , если x1 ≥ x2
     ⎧3 при x = σ ;                                                                                                                                         x2 , если x2 > x1
δσ = ⎨0 при x ≠ σ                    для          σ = 1,2...( k − 1)                   (2.4)         Произведение                x1 ⋅ x2                    ( x1 × x2 )mod k
     ⎩
                                                                                                     Сумма                       x1 ⊕ x2                    ( x1 + x2 )mod   k
Для четырехзначной логики сведем функции (2.1) - (2.4) в табл. 2.1.
                                                    Таблица 2.1                                                                  2.4. Типовые примеры
         Функции одной переменной четырёхзначной логики
                                                                                                2.4.1. Используя теорему разложения, упростить функцию
            r             r          r                                δ0   δ1   δ2    δ3
     x      x1            x2         x3       N       x0    x1   x3                              f = x2 x1 ⊕ ( x3 ∨ x1 ) ⊕ x3 x1 ⊕ ( x2 ∨ x1 )                                    (2.5)

     0      1             2          3        3       3     3    3     3    0    0    0         Решение.
     1      2             3          0        2       0     3    3     0    3    0    0                 ⎢⎣        (          )
                                                                                                 f = x1 ⎡ x2 ⋅ 0 ⊕ x3 ∨ 0 ⊕ x3 ⋅ 0 ⊕ x2 ⊕ 0 ⎤ ∨
                                                                                                                                             ⎥⎦(        )
     2
     3
            3
            0
                          0
                          1
                                     1
                                     2
                                              1
                                              0
                                                      0
                                                      0
                                                            0
                                                            0
                                                                 3
                                                                 0
                                                                       0
                                                                       0
                                                                            0
                                                                            0
                                                                                 3
                                                                                 0
                                                                                      0
                                                                                      3
                                                                                                         (               )                 (
                                                                                                ∨ x1 ⎡ x2 ⋅ 1 ⊕ x3 ∨ 1 ⊕ x3 ⋅ 1 ⊕ x2 ∨ 1 ⎤ =
                                                                                                     ⎢⎣                                  ⎥⎦         )                              (2.6)

Наиболее важные функции двух независимых переменных представ-
                                                                                                     [                  ] [
                                                                                                = x1 0 ⊕ 1 ⊕ 0 ⊕ 1 ∨ x1 x2 ⊕ x3 ⊕ x3 ⊕ x2 =             ]
                                                                                                = x1 ⋅ 1 ∨ x1 ⋅ 1 = 1
лены в табл. 2.2.
                          2.3. Компьютерный практикум                                           2.4.2. Минимизировать функцию
                                                                                                Ф( АВСDE ) = ∨0 ,1,2 ,3 ,4 ,5 ,10 ,11,13 ,14 ,15 ,16 ,20 ,21,24 ,25 ,26 ,29 ,30 ,31 (2.7)
• В каталоге K-LOGIC программа k--logic.exe позволяет моделиро-
вать схемы многозначной логики, используя файлы *. k.                                           Решение. Используя минимизацию по картам Карно на четыре пере-
• Каталог MINFAL содержит программы минимизации логических                                      менные (рис. 2.1, а) , и с учетом теоремы разложения
функций различными методами ( Карно, Квайна, Блека и др. ).
                                                                                                Ф( АВСDE ) = E ⋅ Ф( ABCD1) ∨ E ⋅ Ф( ABCD0)                                         (2.8)
• Программа multi.exe и файлы описания схем * . soe из каталога
MULTIPL позволяют отлаживать схемы индикации на мультиплексо-                                   получим первый вариант решения
рах.

                                                  9                                                                                                10