Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Василенко, Ю. А. Синтез дискретных структур учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4.65 Mб
Скачать

59 -

Далее мы приводим все этапы преобразования заданной систе­

мы функций з искоцуя функциональную схему в том виде, в котором

это проделано в книге Д.А.

Поспелова

p t l .

Разлагаем

tf>( ,

 

и

^

:

І

[ т*л *

 

 

ѵ

 

'

{„ *

Ъ

ѵ х ,* х г

•***

/* , У ? ' ) *

-*Ь

^ ^ * /*« /« >

У %

 

 

*1 >

 

 

 

__

 

»*Г _

'

At* =

jr,

У, v'

 

 

( * i

Узе, I

» 5 ^

=

3Tg

(äCfSCg vsCgi&t

 

 

 

f j z ~

x i x * y *< (ті-

У ^г } = -aV^V У

= 3 ;

На рис.

2a

изображена

структура последовательного разложения,

а на рис. 2 б приведена искомая функциональная схема.

6 0

Как я х т » для реализации потребовалось 13 элементов /ГО Дфжюдошх элементов "И", "ШИ" к 3 элемента "НЕ"/.

Рассмотрим применение метода логического дерева для син­

теза задаток функциональной схемы.

Алгоримт работы о деревом и все предыдущие соображения

ваочет его яоотроения остается теми же, что и в случае использо­

вания его для одно выходовых схем.

Во имептся и некоторые отличия:

 

1.

На выходе дерева уже будет стоять не одна

строка длины

2 * /значения функции на

2 Л

наборах аргументов/,

а столько

строк, сколько функций имеет

система.

 

2.

У каждой вершины графа число меток будет равно числу

функций системы / в данном случав

и дальше метки будем разделять

занятыми/.

 

 

 

 

3 .

Вершина

первого

яруса также будет иметь несколько выход

ных функций. Процесс расстановки меток остается прежний, но про­ водится последовательно для каждой функции. После расстановки меток записываются последовательно все функции.

Для дальнейшего упрощения записанных функций можно приме­ нить скобочные преобразования, 2-ой дистрибутивный закон и пр.

Раскрыв скобка, можно подучить милммадыше джзадвктивцые нор­ мальные формы /м м близкие к ним/,

9 вашем случае деревоимеет следующий вид:

-

6 1

-

 

 

о

V c tjc t^ a e ося

 

 

* » - J t > f = X z ’ M = * * f

 

 

5 T = ^ ; ^ Д = г , ^

 

 

 

 

Запись

системы

функций:

 

 

 

=

y * , f = * , *л ^ t' *# ^ - л ; < 4 i / - ^ ;

^ = x , Я ѵ а г , ы = * , ъ

 

=

;

Ь

=

V * '

*1 * з

У x t *1. * i

- *J (** •'•r* )

 

П р и м е ч а н и е .

На рисунке дерева против каі -

дой строки зн ачени й фунции

f i *

І , с , 3 /

стоит соотзетот

оная

функция.

 

 

 

 

 

Функциональная

с е м а

ладанной

системы

,пзнз на следу-

вдай

страниц .

 

 

 

 

-

6 2

-

Как видим, схема

содержит на Ь эле цента меньше, чем в слу­

чае применение методов

каскадов, т .е , преимущества метода дерева

видны уже при

синтезе

сравнительно несложных функциональных

схем

/число входов и выходов невелико/. При увеличении

числа входов

и

выходов эффективность использования метода дерева выростаѳт еще

 

больше, т. к.

наибодэз

оптимально используются общие компоненты.

 

На первый взгляд

может показаться,

что метод дерева аналоги­

чен методу каскадов. Действительно, и тот

и другой

основаны

на

форъ

муле іеннона для разложения произвольной

функции

f f a ,

 

 

 

по переменным . Однако это

не так, и вот

почему. 3

методе

каскадов

процесс разложения функции

начинается как

бы сверху, т .е .

сапой

 

заданной функции, далее отсутствует строгая алгоритмизация этапов разложения. Довольно сложно /громоздко/ использовать метод для большего числа входных /выходных / переменных.

В графо-аналитическом мстзоде дерева вышеуказанные трудности отсутствуют, Зо-первых , процесс разложения Функции /функций/ начи­ нается с простейших /функции Г-го аргумента и констант: 1,0, X, X/.

63

Во-вторых, имеется вполне определенный порядок всех этапов

работы /строгая алгоритмизация процесса/,

 

 

 

В

третьих, сложность

метода дерева не возрастает с ростом

числа аргументов /большая часть временигидет лишь на построение

самого графа, что весьма не

сложно устранить применением специаль­

ных шаблонов,

например, сделанных на кальке

до 10 переменных;

шаблон имеет прорези возле вершин, он накладывается на чистую

бумагу, и после этого расставляются метки в прорези, далее он

уже не нужен/.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В четвертых,

алгоритм

синтеза по дереву поддается простой

машинной реализации

/програю ой реализации/,

что даст

возможность

полней

автоматизации

предложенного

метода.

Рассмотрим

еще один

пример, приведенный у Д.А.Поспелова

{ і ] н а

стр. ІІ2 .

 

Построить

функциональную схему для

системы собственных

функций, заданных в виде таблицы:

 

 

 

 

 

 

 

щ ж

I*,

 

ь

f t

ft

 

ft-

 

 

 

 

0

0 N

I

1

0

I

1

 

0

 

 

 

 

0

0

 

I

0

0

I

 

0

 

 

 

 

0

I

 

0

I

0

0

0

0

 

 

 

 

0

I

 

I

I

0

0

0

0

 

 

 

 

I

0

0

I

г

0

I

 

0

 

 

 

 

I

0

 

I

0

I

0

0

r

 

 

 

 

т

т

 

0

0

0

I

0

I

 

 

 

 

I

г

 

I

I

т

0

0

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

___

 

 

 

 

 

 

Записывая

 

в ІС(Я\

а остальные

функции в ДСП?,

получаем;

 

 

 

 

 

\/ з !і

)

& (âët

V

 

i/

x j )

 

 

~

 

 

 

V

 

 

V zr, JCt

u-j

 

f s - Ъ Ъ T, И дг, ^ ^

6 4

 

f

v

«

55,

V *t X*

 

 

 

 

 

 

 

 

ccs

V *, ^ 3Fj

V Ttxa st3

 

Раскрывая скобки и. производя

склеивание

и поглощение в

\

¥

fs

, поучаем:

 

 

 

 

 

 

уѵ -

 

КЗ», ^

V ее, сс, Ѵ Х ,о с л

V сег д*л У ^

 

=

г ,

ѵдр,*-,

і / ^ ^ л

і

 

 

 

 

 

^ = X t x a v x f x t i

 

 

 

 

 

 

% ~ Щ

Ѵ х і * г * з )

- * , x t v X , * 3 ;

 

f ¥ = X 1 x l V х * XJ '

f s

 

 

 

 

 

 

Далее

последовательно получаем:

 

 

 

f t * * f

 

V x * *л ■>

(Д = 5 \

f*V и

 

 

f „ =

 

ar,

( x t

v * j )

J

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

fti

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

</,=

x t

(scf * t v x t xt ) )

 

= «*,

Угг,

к

 

'«--- yv — -•

f-M

+SI

Схема, соответствующая этому разложение, показана на рис. 3.

65

Как Видии, на п о стр о ен и е схемы в данном случает р е б у е т с я

17 э л е м е н то в "Ии ," Ю Т " " Н Е " .

Применим метод дерева для синтеза заданной системы функций.

Дерево1^ имеет вид:

ы - г ;

 

 

 

V

£= а*,

V fr;

X ы - о \

. JC, ^

,

f 3 *

T

/ y t '

Ä'.Ä';

 

$(<*-,?)= 'Щ, Х 3

V * t

X j =

У

;

J^=

i/a ;

 

 

 

ä*

V * , ;

 

X , IІ .

#•=

xj ;

 

 

 

 

 

 

i - X 3

V x t >

 

 

 

 

 

 

* / а данном случае значение функций системы сосредоточены

по группам, соответствующим определенному набору аргументов.

66

Запишем функции

Vs

через аргумен­

ты x t ,x Al xs,x t ,

 

 

 

f fl * X, Ѵ^хл хл v x t xs

 

%

= X, **

v x , x 3

 

-

 

*3

V * t a* x 's

 

%

= г 4 (X,

V

) - * г У, ^ 3

 

Количество элементов "И","ИЛИ","НЕ" для

реализации

системы

 

if>i t f t , f i , f v f s

равно Іб, т .е

. на один

элемент

мень­

ше чем при использовании метода каскада. Таким образом, и в этом случае мы получили более экономное построение функциональном схемы.

Можно попытаться использоваться еще перестановку ярусов дерева для более экономного построения схемы. Вполне возможно,

что соответствусщей перестановкой ярусов удастоя получить еще более оптимальнув схему, чем получена / .

67

ГЛАВА В. О БЛОЧЮ-ЙНДУКХИВКОІІ МЕТОДЕ ОШТЕЗА ЛОГИЧЕСКИХ АВТОМАТОВ.

бурное развитие средств вычислительно! техник* требует вое более и более аффективных методов синтезе логических автоматов, ftp*

чем« характерная особенность автоматов - увеличение числа входных и выходных сигналов.

Существующие методы синтеза в большинстве случаев основ«»

на том, что из некоторых канонических /таблчкых / представлюим!

функции /СКНФ.СДНФ или др. / мы получаем минимальные формы функиміі в каком-либо базисе /чеде всего этот базис включает т р функции; І

коньшхдмв.двэымкцив в отрицание / .

Характерные особенности такого подхода к синтезу след:’щиѳ:

1. Elp количества входов, большем 6-8 нетодм минимизации

Функций очень громоздка, тех как в больаинетіе случаев основавы на ,

прямом или косвенном переборе всех наборов аргументов задано! Функ

ции /или системы функции / , /хе сеймво /а в будущей тем белее / возникает необходимость

построения оптимальных комбинационных автоматов, икашщх от ІО до

2ü и более входов. Поэтому можно себе вредставить, какие размеры

займут таблицы /или аналитические записи / для таких случаев даже

с использованием машинной техники.

2. Существующие методы синтеза характерны тем, что после про­ ведения этапа минимизации строится сразу вся логическая схема из элементарных блоков /логических элементов/"«","или","не".

3 , Некоторые задачи практически нельзя выполнить при таком весьма не оптимальном подходе / сейчас мы не будем приводить при­ мерь таких задач / ,

68

Особенности предлагавного ниже блочно-индуктивного метода

синтеза

дискретных автоматов состо (гг в том«

что схема синтезирует­

ся как

бы по частям, причем, исходная база - не элементарные авто­

маты /

элемента

"и"."или", "не"/* а целые

блоки,

сколь угодно слож­

ной структуры /

в данном случав ограадченнй на сложность структуры

исходных блоков не накладывается никаких ! /.

 

 

 

 

 

 

Изложим кратко сущность блочно-индуктивного метода синтеза.

 

 

Пусть имеется некоторый, /как-то упорядочений/ набор исходных

логических блоков,

выполнявших определенные

преобразования информа-

 

 

 

S b i

, a b .

 

-5b„

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Упорядочение

магет ,

вообще г о в о р е ,

быть произведено

по любым приз­

накам ИСХОДНЫХ б л о к о в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Например,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X.

і -

величество

входов

блока

 

.

 

 

 

 

 

 

 

с,

і -

количество

пар /

££, У /

входов

блока

< ^ ,

т .е . в

данном случае всего фактических входов

2 г /

такое рассмотрение

удобно

при

синтезе

сумматоров, когда под< 2-мя

входными слагаемы­

ми /

 

Х,У

/

мы понимаем ‘одни вход

2

. ,

 

 

 

 

 

 

 

Э*

f i t }

входов ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Идея ватсда состоит в том, что

имея блок

 

 

,

мы строим по некото­

рому

алгоритму

блок

 

 

.6 ,

блок, фуыКЦЙОоИруВЩлЙ по тому закону,

что и

 

 

,

но вмѳ<и«ий/с+і/

входов.

Действительно,

мо»;;о написать,

что

 

 

 

 

 

)

 

, где

 

некоторый оператор, связывавщий

олок

Я

 

. Главная цель в индуктивном методе, по существу,

и состоит в

том, чтобы найти оператор

&

,

но

при определенных

навыках

это почти

всегда удается

сделать

и весьма

эффективно.

Действительно,

если

мы

к блоку

<56t-

добавим

один вход, то

нетруд­

но у вязать его

логику

работы с

ь*Ѵ .

По

входу

i t і

входной сигнал

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ