 
        
        книги из ГПНТБ / Василенко, Ю. А. Синтез дискретных структур учеб. пособие
.pdfЮ . А. ВАСИЛЕНКО
СИНТЕЗ ДИСКРЕТНЫХ СТРУКТУР
(учебное пособие)
У Ж ГО Р О Д -1973
МЖИСТЕРСТЭО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УССР
УЖГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра теоретической кибернетики и математической логики
Ю. А. В А С И Л Е Н К О
С И Н Т Е З Д И С К Р Е Т Н Ы Х С Т Р У К Т У Р
( у ч е б н о е п о с о б и е )
У Ж Г О Р О Д - 1973
Г*с. публичная
и»учно-твхк:і с чая бибЛИО fc- ' ‘.'Г*
ѲКЭЕМШ'Г*' SSM ? ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА
w - / я $ о
Подписано к печати 28.У7.1973.Разрешено к печати 9.07.1973 г.
| ББ00837. | Зк.654. | 
 | Тир.ЛЮ . | |
| Форма60 X 84. | О б 'ем | 9,125 | пл. | 1/16 . | 
| 
 | Пена | одного | Экз. | 63 коп. | 
Печатная лаборатория УжГУ.г.Ужгород.ул, Горького,46.
- 2 -
Данное учебное пособие возникло на основе использова
ния фрагментов курсов, которые читались автором в Харьков
ском институте радиоэлектроники для студентов специальности
"Электронные вычислительные машины", а также для студентов
Ужгородского госуниверситета / специальность"теоретическая
кибернетика"/.
Четвертая глава написана кан д .тех . наук Н.Я.Какуриным,
| а § 2 главы | ІУ написан Н. Я.іакуриным совместно с А.К.Барино | 
| вым, который | выполнил также ряд расчетов на ЭЦВИ "Урал-І4-Д" | 
| и "Проминь- | М", потребовавшихся для анализа структур много | 
| значных дешифраторов и цифровых функциональных преобразова | |
| телей. | 
 | 
В подготовке работы к печати автору оказали существен
ную помощь Д.А.Швец, Е.Р.Дуыницкая, Л.И.Ильина и С.И.Пилюгин.
| Ужгород, | май, 1973 | Ю.А.Василенко | 
| Отзывы и | пожелания просим направлять | по адресу : | 
г . Ужгород, ул. Октябрьская, 54, ауд. 23, кафедра теорети ческой кибернетики и математической логики.
| Ответственный | за выпуск | 
| ст. преп | О.Т.Трофимлюк | 
3
С О Д Е Р І А Н И Е
| ГЛАВА I. Синтез | комбинационных атоматов | в неклассических | 
 | 
| базисах на основе логического | дерева | 
 | |
| §1. О путях минимизации функций в неклассических базисах............ | 4 | ||
| §2. Идея метода логического дерева.Самое сложное дерево.............. | 5 | ||
| §3. Сложность | логического дерева. Сходности функции и | 
 | |
| их вычисления.................................................................................................. | 
 | 14 | |
| §4. Алгоритмы выбора переданных в вершинах логического | 
 | ||
| дерева . | .............................................................................................................19 | ||
ГЛАВА П. Частные случаи применения логического дерева.
| §1. Использование | логического дерева для распознавания | 
 | 
 | |||
| 
 | симметричности | булевых функций............................................................. | 
 | 35 | ||
| §2. Алгоритмы | минимизации со склеиванием, использу | 
 | 
 | |||
| 
 | ющие логическое дерево . . . . ........................................................ | 40 | ||||
| §3. | Алгоритмы | минимизации с максимальным склеиванием ...................... | 
 | 43 | ||
| 
 | 0 | синтезе | многовыходных схем /К « 2 /.................................................... | 
 | 58 | |
| ГЛАВА S. | О блочно-индуктивном методе синтеза логических | 
 | 
 | |||
| 
 | автом атов | .......................................................................................................... | 
 | 
 | 67 | |
| Задачи на применение блочно-индуктивного метода синтеза..................... | 
 | 85 | ||||
| ГЛАВА | ІУ. | Синтез | многозначных узлов дискретной техники. | 
 | 
 | |
| §1. Задача синтеза структуры многозначного автомата........................ | 
 | 86 | ||||
| §2. Анализ и синтез многозначных дешифраторов . . . . . . . | . | 90 | ||||
| §3. | Многозначные цифровые функциональные преобразо | 
 | 
 | |||
| 
 | ватели ............................................................................................................... | 
 | 
 | 
 | ІІ6 | |
| §4. | Синтез микропрограммных ав то м ато в ............................................... | 131 | ||||
| ЛИТЕРАТУРА...................................................................................................................... | 
 | 
 | 
 | 14* | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | - | 
 | 
 | ч | - | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | Г | Л | А | В | 
 | А | 
 | I | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | СИНТЕЗ | К01ШИНАНИОННЫХ | 
 | АВТОМАТОВ | В | НЕКЛАССИЧЕСКИХ | 
 | |||||||||||||||
| 
 | БАЗИСАХ НА ОСНОВЕ | 
 | 
 | ЛОГИЧЕСКОГО | 
 | ДЕРЕВА | 
 | 
 | 
 | |||||||||||||
| I | I . | О | ПУТЯХ МИНИМИЗАЦИИ | 
 | ФУНШЙ | В | НЕКЛАССИЧЕСКИХ | БАЗИСАХ | ||||||||||||||
| 
 | Задачи комбинационного синтеза в таких базисах, как | стрелка Пир | ||||||||||||||||||||
| са, | штрих Шеффера и некоторых других,, | нередко решает в два | этапа: | |||||||||||||||||||
| 
 | I / | синтез | в базисе | 
 | 
 | ♦ | 
 | «• | , | 
 | — | fr | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | л | « | , | * | V | * | I | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 7 | 
 | 
 | 
 | . * V | 
 | |||
| 
 | 2 / | переход | по | соответствующим формулам от | базис» «<£ | , *— | ||||||||||||||||
| к используемому | базису. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||||
| 
 | При этом на первом этапе использует такие известные методы ми | |||||||||||||||||||||
| нимизации функций алгебры логики как метод | неопределенных коэффици - | |||||||||||||||||||||
| ентов, метод Хвайив-Йак-Класки, | метод Блейка-Порецкого, метод логичес | |||||||||||||||||||||
| кого | дерева и другие. | 
 | р Л | 
 | 
 | /• | 
 | 
 | ** | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||
| 
 | Переход от | базиса | ¥ | — | к базису | штрих Шеффера осно- | ||||||||||||||||
| 
 | <* | , | , | 
 | ||||||||||||||||||
| ван | на | тождестве / 3 | / | * | 
 | 
 | t, | 
 | *t | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||
| 
 | 
 | 
 | X | ,f, | V Я ft | 
 | 
 | * | 
 | Ar t | 
 | f, У t ((**&■)*ft, ), | 
 | 
 | ||||||||
| где | * | - | символ операции штрих Шеффера. | Переход к другим | базисам | |||||||||||||||||
| ооиован на аналогичных тождествах; | например, | для | базиса стрелка | Пир | ||||||||||||||||||
| са /операция Вебба/ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| 
 | 
 | 
 | x f t | V 2 Уж ш ( ( о ф х ) i f , ) é ( х t f g ) , | 
 | 
 | ||||||||||||||||
| где У- символ операции стрелка Пирса; | для | базиса Іегалкина с | опера | |||||||||||||||||||
| циями | <£ | и | © | /сложение | 
 | по модулю 2 | / | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||||||
| 
 | 
 | 
 | v x | f t | т | x | f i | « | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | , | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| Кроме этого пути минимизации функций | 
 | в неклассических базисах ; возмо | ||||||||||||||||||||
| жен еще один путь: | это | минимизация функций в | данном неклассической | |||||||||||||||||||
| базисе | с использованием характерных свойств и специфик операций дан | |||||||||||||||||||||
| ного | базиса, | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ' | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | В работе [Ь] | рассматриваются некоторые | вопросы минимизации | |||||||||||||||||||
| переключательных функций | в шеФферогой и | Пирсовой | алгзбрах. | 
 | ||||||||||||||||||
| 
 | 
 | 5 | - | 
 | 
 | 
| Шефферовой /Пирсовой / | алгеброй называется совокупность | I Р „ М , л | |||
| где Р ~ | множество переключательных функций, а М г - | множество, | |||
| над элементами которого | задана операция штрих Шеффера /Стрелка Пирса/ | ||||
| Процесс получения минимальных форм переключательных функций | |||||
| в Шефферовой /Пирсовой/ | алгебре состоит | из двух этапов. | На первом | ||
| этапе находятся все простые импликенты заданной переключательной | |||||
| функции или, что фактически | то же самое, | ее сокращенная Шѳфферовая | |||
| /Пирсовая/ нормальная форма. | 
 | 
 | 
 | ||
| На | в^ом этапе ищутся приведенные | системы простых имплицант, | |||
строятся тупиковые нормальные формы, из числа которых отбираются ми нимальные. ■
| При этом используются такие законы, | как закон поглощения / в | |||
| Шефферовой алгебре/: | 
 | 
 | ||
| ( X t і ( х , * х г ) ) ~ (x t Н * а * х л | * > , | |||
| закон полного | склеивания: | 
 | 
 | |
| ' f f ( x t | ) t | ( x t * Х г + (Хл фХа ) ) ) ъ ( ( Х € # х л ) | ||
| и другие. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| § 2. | ИДЕЯ | МЕТОДА ЛОГИЧЕСЕОГО | ДЕРЕВА. САМОЕ | |
| 
 | 
 | СЛОІНОЕ | ДЕРЕВО. | 
 | 
Метод логического дерева для минимизации функций булевой ал-
| гебры | в классическом | базисе | А | , | * | ~ | # | 
 | 7 J | |||
| & | У , | описан в работах [в, | ||||||||||
| 
 | Напомним, что основывается метод логического дерева на фор - | |||||||||||
| муле | разложения функции f | по ее | существенной | переменной X | , | |||||||
| например | , | по | 
 | ; | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| f | f | * | / | , | fa,ъ . | о-л ) ^ | f | r o | , * , , Ѵзьі/ц | 
 | ||
Графически это разложение изображается так:
6
| 
 | 
 | Рис. I | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | Функции | ftO .K * ,...,# * ) | И | f ( 1 , -Xj, | 
 | X„ ) | f | в свою очередь J | |||
| можно разложить по их существенных переиенных по фориуле | / I / . | 
 | |||||||||
| 
 | Если же функцию | х *. | рассматривать в базисе | штрих | |||||||
| Шеффера, то граф на рис.І | изображает разложение | функции | /л * * , | .,ф | |||||||
| по формуле | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | ... /2/ | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| где | f t - f( o t агг ...... sen ) | и | f t - f / / , ^ | , | ..., | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | В базисе стрелка Пирса /операция Вебба/ | граф на рио.І изобра | |||||||||
| жает | разложение функции | f( Z t , | ,.v a r j | по формуле | 
 | 
 | |||||
| 
 | f (* t. | 
 | * f i ) t ( t o * x t ) t £ ) t | 
 | /3 / | ||||||
| а в базисе Кегалкина по формуле | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ® | * t f 2 . | ' | /Ѵ | 
 | ||
| 
 | В формулах / 2 / . / 3 / | и / ц / | переменная | X . | считается | существен- | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | * | 
 | О • | 
 | 
 | 
| ной переменной. Аналогично разложение можно производить по лобок | |||||||||||
| существенной | переменной | X - . | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 'jr | Рассматриваем базис | штрих Шеффера. | В этом базисе граф вида | ||||||||
| 
 | |||||||||||
представляет функцию f »0
Граф вида
Рис. 3
представляет функцию / * X .
Граф вида
| 
 | О | 
| представляет функцию ~f~ X / | , аналитическое выражение которой | 
| записано | с помощью одного символа операции штрих Шеффера f , одной | |
| константы | I и одной переменной | . | 
| Граф вида | 
 | |
представляет функцию /
Граф вида
| изображает функцию | f ■= / / і | + л ' ) t U f ) } / | 1 , аналитическое | выражение | 
| которой записано с | помощью | аналитического | выражения функции | . | 
| 
 | - 8 | 
| двух констант | I , трех символов операции штрих Шеффера, одной буквы | 
| /переменной/ и трех пар скобок. | |
| Граф вида | „ | 
| 
 | 
 | .. | . | Л | . | 
 | 
| изображает | функции | f m і | 4 (ЗС/ f 0 ) | . Аналитическое выражение | ||
| функции | f | записано | с помощьи ан алтч еского выражения функции | |||
| j* , двух пар | скобок | , одной буквы, одной констаны I и двух символов | ||||
| операции | штрих Шеффера. | 
 | 
 | |||
| Граф | вида | 
 | 
 | 
 | 
 | |
представляет функции f ={(J f x j t ( 0 ) t f a + i ) .
Граф вида
Рис. 9
Представляет функции /•«= X /* ( X f { у>)}
о Граф вида
