- •2. Елементарні булеві функції та їх властивості.
- •3. Реалізація булевих функцій формулами.
- •4. Рівносильність та тотожність формул. Принцип двоїстості.
- •5. Диз’юнктивна та кон’юнктивна нормальні форми. Розкладання булевої функції за змінними. Досконалі диз’юнктивна та кон’юнктивна нормальні форми.
- •6. Зображення булевих функцій досконалими диз’юнктивними нормальними формами.
- •Для будь-якої формули і для будь-якого числа справедливий розклад:
- •Алгоритм знаходження дкнф для даної функції:
- •Алгоритм знаходження дкнф для даної функції за допомогою рівносильних перетворень:
- •8. Повні системи булевих функцій.
- •Алгоритм побудови скороченої днф
- •2 Етап мінімізації – побудова тупикової днф
- •Алгоритм побудови тупикової днф
- •10. Реалізація булевих функції схемами з функціональних елементів.
- •11. Аналіз і функціонування схеми з функціональних елементів.
- •12. Структурній синтез схем з функціональних елементів.
10. Реалізація булевих функції схемами з функціональних елементів.
Булеві функції широко застосовуються при описі роботи дискретних пристроїв, при дослідженні деяких електричних ланцюгів, перемикальних схем тощо.
Нехай
є деякий пристрій дискретної дії,
внутрішня структура якого нас не
цікавить, але про який відомо, що він
має
впорядкованих входів, які занумеровані
числами від 1 до
і
вихідів, які занумеровані числами від
1 до
.
На кожний з входів можуть подаватися
сигнали (не обов’язково електричні), і
при кожному наборі сигналів на входах
на виходах також з’являються сигнали.
Будемо вважати, що сигнали можуть мати
два різні рівні, кожному з яких припишемо
символ 0
або
1,
причому набір сигналів на входах
однозначно визначає набір сигналів на
виходах. Такий пристрій називається
функціональним
елементом.
Графічно
такий пристрій зображається у вигляді
-полюсника:



![]()
… …

Ми
детально розглянемо випадок
-полюсника:


![]()
… …
який
є графічним зображенням функціонального
елемента з
входами і одним виходом.
Функціональні елементи та їх композиції називаються схемами з функціональних елементів. Ні в яких двох функціональних елементів схеми виходи не з’єднані і ні в якого функціонального елемента немає зворотного зв’язку, тобто ніякий вхід функціонального елемента не з’єднаний з його виходом навіть через ланцюжок інших функціональних елементів.
Схеми з функціональних елементів будуються за наступними правилами:
1
.
Об’єднання двох схем з функціональних
елементів є схема, входи і виходи якої
є входами і виходами схем, що об’єднуються.


2. Результат ототожнення будь-яких двох входів схеми є схема, вихід якої збігається з виходом початкової схеми, а входами є входи початкової схеми крім одного з ототожнених



...
3. Результат ототожнення виходу однієї схеми з входом іншої є схема, входами якої є входи першої схеми і входи другої, які не ототожнювались з виходом першої, виходом є вихід другої схеми:


4. Результат розгалуження виходу схеми є схема, входами якої є входи початкової схеми, і два виходи, які виникли з виходу початкової схеми:

Означення. Базисом з функціональних елементів називається такій набір функціональних елементів, за допомогою якого можна побудувати будь-яку схему.
Приклад базиса з функціональних елементів:
&


-
кон’юнктор
Значення на виході 1 тоді і тільки тоді, коли всі входи 1.
V
-
диз’юнктор
Значення на виході 0 тоді і тільки тоді, коли всі входи 0.
-
_

Перетворює 0 на вході в 1 на виході і навпаки.
11. Аналіз і функціонування схеми з функціональних елементів.
Поставимо
у відповідність кожному функціональному
елементу булеву функцію
наступним чином: кожному входу відповідає
булева змінна
,
і кожному двійковому набору значень
цих змінних відповідає величина
,
яка набуває значення 0 або 1, в залежності
від того, який сигнал з’являється на
виході при поданні цього набору на входи
функціонального елемента. Функціональний
елемент цілком характеризується булевою
функцією
від
аргументів, де
- кількість входів функціонального
елемента. Виявляється, що для будь-якої
булевої функції можна побудувати
функціональний елемент, який є її
технічною реалізацією.
Під аналізом схеми будемо розуміти знаходження функцій, які реалізуються даною схемою.
Нехай
задані алфавіти змінних
і
.
Припишемо входам і виходам схеми з
функціональних елементів різні букви
з алфавітів
і
.
Таку схему будемо позначати як
.
Зіставимо
схемі
систему рівнянь алгебри логіки:
(1)
яка
визначається системою булевих функцій,
які входять в праві частини рівнянь
системи. Кожна булева функція
характеризує функціональний елемент
схеми.
Повна система булевих функцій, яка використовується для побудови схем в деякій задачі відповідає базису з функціональних елементів.
Надалі будемо використовувати стандартні позначення для булевих функцій , що найбільш часто зустрічаються.
Приклад. Інвертор характеризується булевою функцією запереченням:
_

![]()
Кон’юнктор характеризується булевою функцією кон’юнкцією

Диз’юнктор характеризується булевою функцією диз’юнкцією:

Функціонування схеми з функціональних елементів можна описати наступним чином:
Схема
- це з’єднання функціональних елементів
.
Кожний функціональний елемент
схеми є елементарним перетворювачем,
який перетворює вхідний набір
з нулів і одиниць в вихідне значення
.
В такому випадку, якщо на входи схеми
подати набір
,
то, просуваючись від входів до виходів,
він буде переходити в набір
,
який характеризує стани виходів.
Виявляється, що
(1)
тобто перетворення, що описується рівняннями (1) відповідає нашому інтуїтивному уявленню про функціонування схеми з функціональних елементів.
І
_
різних вхідних комбінацій схеми з
входами в таблиці вказується значення
виходу для схеми.
Приклад. Розглянемо схему:
&
![]()
V![]()
![]()
![]()


Для цієї схеми маємо систему з одного рівняння:
![]()
Функціонування даної схеми описує наступна таблиця комбінацій функціональних елементів:
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
