Конспекты лекций по цифровой электронике. Насыров И.А. - 9 стр.

UptoLike

Составители: 

17
отрицание. Операцию отрицания называют инверсией или дополнением. Для ее
обозначения используют черту над соответствующем выражением. Постулаты,
определяющие операцию отрицания, приведены в таблице 2.2.
Для обозначения эквивалентности логических выражений используется знак
равенства «=».
Таблица 2.1 Таблица 2.2
Операции дизъюнкции и конъюнкции. Операция инверсии.
A B F = A+B
F = A
B
0 0 0 0
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 1 1
2.2. Основные аксиомы и законы алгебры-логики
Для рассмотренных логических операций справедлив ряд аксиом (тождеств) и
законов, основные из которых даны в таблице 2.3. Следует отметить, что
алгебраические выражения тождеств и законов в таблице 2.3. заданы парами, и
взаимной заменой операций И, ИЛИ и символов 0 и 1 из одного выражения
получается другое. Используя данные тождества и законы, можно получать новые
логические выражения, а также доказывать справедливость тех или иных законов на
основании других.
Таблица 2.3
Основные аксиомы и законы алгебры-логики
1+A = 1.
0A = 0.
(2.1)
0+A = A
1
A = A
(2.2)
A+A = A
A
A = A
(2.3)
A+
A
= 1
A
A
= 0
(2.4)
Аксиомы (тождества)
AA =
(2.5)
Законы коммутативности
A+B = B+A
A
B = B
A
(2.6)
Законы ассоциативности
A+B+C = A+(B+C)
A
B
C = A
(B
C)
(2.7)
Законы дистрибутивности
A(B+C) = (A
B)+(A
C)
A+(B
C) = (A+B)
(A+C)
(2.8)
Законы дуальности (теоремы
Де-Моргана)
B
A
B
A
=+
B
A
B
A
+=
(2.9)
Законы поглощения
A+A
B = A
A
(A+B) = A.
(2.10)
Например, с помощью второго закона дистрибутивности (2.8) и тождества (2.4)
получаем соотношение:
A
F =
A
0 1
1 0
18
BABAAABAA +=++=+ )()( (2.11)
Используя первый закон дистрибутивности (2.8), тождества (2.1), (2.2) и закон
коммутативности (2.6), получаем доказательство справедливости второго закона
поглощения (2.10)
ABAABAABAABAA
=
+
=
+
=
+
=
+
)1()( .
Применение данных тождеств и законов позволяет производить упрощение
логических функций, т.е. находить для них выражения, имеющие наиболее простую
форму.
Используя законы ассоциативности, любую логическую функцию многих
переменных (k >2) можно представить в виде комбинации функции двух переменных.
Полный набор
162
2
2
= логических функций двух переменных дан в таблице 2.4.
Каждая функция обозначает одну из 16 возможных логических операций над двумя
переменными А, В и имеет собственное название и условное обозначение.
Таблица 2.4
Полный набор логических функций для двух переменных
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
Условное обозначение и
алгебраическое выражение
Название функции
F
0
0 0 0 0 F
0
= 0 Постоянный ноль
F
1
0 0 0 1 F
1
= AB Конъюнкция
F
2
0 0 1 0
BABAF ==
2
Запрет
F
3
0 0 1 1 F
3
= A Тождественность А
F
4
0 1 0 0
BAABF ==
4
Запрет
F
5
0 1 0 1 F
5
= B Тождественность В
F
6
0 1 1 0
BABABAF +==
6
Исключительное ИЛИ
(неравнозначность)
F
7
0 1 1 1 F
7
= A+B Дизъюнкция
F
8
1 0 0 0
BABAF +==
8
Стрелка Пирса
(ИЛИ-НЕ)
F
9
1 0 0 1
BAABBAF +==
9
Равнозначность
(исключительное
ИЛИ-НЕ)
F
10
1 0 1 0
BF =
10
Инверсия В
F
11
1 0 1 1
BAABF +==
11
Импликация от В к А
F
12
1 1 0 0
AF =
12
Инверсия А
F
13
1 1 0 1
BABAF +==
13
Импликация от А к В
F
14
1 1 1 0
ABBAF == /
14
Штрих Шеффера
(И-НЕ)
F
15
1 1 1 1 F
15
= 1 Постоянная единица
•    отрицание. Операцию отрицания называют инверсией или дополнением. Для ее
     обозначения используют черту над соответствующем выражением. Постулаты,
                                                                                                        A + A ⋅ B = ( A + A ) ⋅ ( A + B) = A + B            (2.11)
     определяющие операцию отрицания, приведены в таблице 2.2.                     Используя первый закон дистрибутивности (2.8), тождества (2.1), (2.2) и закон
Для обозначения эквивалентности логических выражений используется знак             коммутативности (2.6), получаем доказательство справедливости второго закона
равенства «=».                                                                     поглощения (2.10)
                         Таблица 2.1                           Таблица 2.2                       A( A + B) = AA + AB = A + AB = A(1 + B) = A .
Операции дизъюнкции и конъюнкции.                Операция инверсии.                       Применение данных тождеств и законов позволяет производить упрощение
  A     B      F = A+B    F = A⋅B                   A           F= A               логических функций, т.е. находить для них выражения, имеющие наиболее простую
  0     0         0          0                      0              1               форму.
  0     1         1          0                      1              0                      Используя законы ассоциативности, любую логическую функцию многих
  1     0         1          0                                                     переменных (k >2) можно представить в виде комбинации функции двух переменных.
                                                                                                   22
  1     1         1          1                                                     Полный набор 2 = 16 логических функций двух переменных дан в таблице 2.4.
                                                                                   Каждая функция обозначает одну из 16 возможных логических операций над двумя
2.2. Основные аксиомы и законы алгебры-логики                                      переменными А, В и имеет собственное название и условное обозначение.
Для рассмотренных логических операций справедлив ряд аксиом (тождеств) и
                                                                                                                                                         Таблица 2.4
законов, основные из которых даны в таблице 2.3. Следует отметить, что
                                                                                             Полный набор логических функций для двух переменных
алгебраические выражения тождеств и законов в таблице 2.3. заданы парами, и
взаимной заменой операций И, ИЛИ и символов 0 и 1 из одного выражения               A     0   0    1     1      Условное обозначение и
                                                                                                                                               Название функции
получается другое. Используя данные тождества и законы, можно получать новые        B     0   1    0     1     алгебраическое выражение
логические выражения, а также доказывать справедливость тех или иных законов на    F0     0    0    0       0   F0 = 0                        Постоянный ноль
основании других.
                                                                                   F1     0    0    0       1   F1 = AB                       Конъюнкция
                                                                    Таблица 2.3
                  Основные аксиомы и законы алгебры-логики                         F2     0    0    1       0    F2 = A → B = AB              Запрет
                              1+A = 1.                                             F3     0    0    1       1   F3 = A                        Тождественность А
                                                                           (2.1)
                              0⋅A = 0.
                              0+A = A                                              F4     0    1    0       0    F4 = B → A = A B             Запрет
                                                                           (2.2)
                              1⋅A = A                                              F5     0    1    0       1   F5 = B                        Тождественность В
Аксиомы (тождества)           A+A = A                                                                                                         Исключительное ИЛИ
                                                                           (2.3)   F6     0    1    1       0   F6 = A ⊕ B = AB + A B
                              A⋅ A = A                                                                                                        (неравнозначность)
                              A+ A = 1                                             F7     0    1    1       1   F7 = A+B                      Дизъюнкция
                                                                           (2.4)
                              A⋅ A = 0                                                                                                        Стрелка Пирса
                                                                           (2.5)
                                                                                   F8     1    0    0       0    F8 = A ↓ B = A + B           (ИЛИ-НЕ)
                              A=A
                              A+B = B+A                                                                                                       Равнозначность
Законы коммутативности                                                     (2.6)   F9     1    0    0       1    F9 = A ⊕ B = AB + A B        (исключительное
                              A⋅B = B⋅A
                              A+B+C = A+(B+C)                                                                                                 ИЛИ-НЕ)
Законы ассоциативности                                                     (2.7)   F10    1    0    1       0   F10 = B                       Инверсия В
                              A⋅B⋅C = A⋅(B⋅C)
                              A(B+C) = (A⋅B)+(A⋅C)                                 F11    1    0    1       1    F11 = B → A = A + B          Импликация от В к А
Законы дистрибутивности                                                    (2.8)
                              A+(B⋅C) = (A+B)⋅(A+C)
                                                                                   F12    1    1    0       0   F12 = A                       Инверсия А
Законы дуальности (теоремы    A+ B = A ⋅B                                  (2.9)   F13    1    1    0       1   F13 = A → B = A + B           Импликация от А к В
Де-Моргана)
                              A⋅ B = A + B                                                                                                    Штрих Шеффера
                              A+A⋅B = A                                            F14    1    1    1       0    F14 = A / B = AB             (И-НЕ)
Законы поглощения                                                         (2.10)
                              A⋅(A+B) = A.                                         F15    1    1    1       1   F15 = 1                       Постоянная единица
Например, с помощью второго закона дистрибутивности (2.8) и тождества (2.4)
получаем соотношение:

                                       17                                                                                    18