4601

Основы булевой алгебры. Построение комбинационных схем по структурной формуле на однотипных базовых элементах

Контрольная

Математика и математический анализ

Основы булевой алгебры Для описания работы схем вычислительной техники и автоматики используют булеву алгебру. Булевой функцией называют функцию f(x1, x2, х3,…, xn), аргументы которой x1, x1, x2, xn и сама функция принимают значение 0 или 1. Табл...

Русский

2012-11-23

163 KB

27 чел.

Основы булевой алгебры

Для описания работы схем вычислительной техники и автоматики используют булеву алгебру.

Булевой функцией называют функцию f(x1, x2, х3,…, xn), аргументы которой x1, x1, x2, …, xn и сама функция принимают значение 0 или 1.

Таблицу, показывающую, какие значения принимает булева функция при всех сочетаниях значений её аргументов, называют таблицей истинности. Таблица истинности булевой функции n аргументов содержит 2n строк, n столбцов значений аргументов и 1 столбец значений функций. Например, таблицей 1 задана булева функция Y=f(x1, х2, х3) от трех переменных х1, x2, х3. Она содержит 23 = 8 строк и четыре столбца.

Таблица №1

X1

X2

X3

Y

0

0

1

1

1

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

Булеву функцию y=f(x1, x2), определенную таблицей истинности 2, называют логическим сложением или дизъюнкцией и обозначают символом, т. е. используют такую запись: у=x1x2. На основании таблицы 2 можно записать таблицу 3 логического сложения. Она отличается от обычного сложения только тем, что 1+1 принимают равным 1.

Булеву функцию y=f(x12), определенную таблицей истинности 4, называют логическим умножением или конъюнкцией и обозначают символом, т. е. используют запись у=х1х2. На основании таблицы истинности 4 можно записать таблицу 5 логического умножения. Она полностью совпадает с таблицей умножения для чисел 0, 1.

Логическое сложение обозначают также знаком «+», а логическое умножениезнаком «∙».

Булеву функцию у=f(x), определенную таблицей 6, называют отрицанием и обозначают её чертой, т. е. записывают у=.


Таблица №2       Таблица №3   Таблица №4       Таблица №5        Таблица №6

x1

x2

y

00=0

01=1

10=1

11=1

x1

x2

y

00=0

01=0

10=0

11=1

x

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

На основании таблиц логического сложения, умножения и отрицания можно записать:

а) 1+ x = 1,  в) x + =1,   д) ,  ж) ,

б) 0 + x = x,  г) x + = x,   е) ,  З) .

Для конъюнкции, дизъюнкции и отрицания справедливы следующие законы:

1) переместительный:

x1+ x2 = x2 + x1

2) сочетательный:

,

( x1+ x2) + x3 = x1+ (x2 + x3).

3) первый распределительный закон:

;

второй распределительный:

;

4) инверсный:

,

.

Любой из законов легко проверить путём составления таблиц истинности для обеих частей равенства. Например, проверим правильность закона . Составим таблицы №7 и №8.

Таблица №7      Таблица №8

x1

x2

x1

x2

0

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

1

0

0

0

Сравнивая столбцы значений функций для левой и правой частей равенства, видим, что эти значения совпадают, а следовательно, левая и правая часть равенства равна правой.

Структурная формула

Булево выражение y=f(x1, х2, ...,xn) можно рассмотреть как структурную формулу, определяющую структуру логического устройства, цепь которого состоит из элементов И, ИЛИ, НЕ.

Обычно булева функция задается таблицей истинности, структурная формула которой записывается либо в так называемой совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ), либо совершенной конъюнктивной нормальной форме (СКНФ).

СДНФ представляет собой логическую сумму (дизъюнкцию) нескольких логических произведений (конъюнкций), каждое из которых содержит все переменные или их отрицания. СДНФ булевой функции записывается на основании таблицы истинности следующим образом:

1. Число конъюнкций равно числу строк таблицы истинности, в которых функция равна 1 ( y=1).

2. Знак инверсии ставится над переменными, которые в соответствующих строках равны 0.

Например, для таблицы 1 СДНФ булевой функции будет содержать четыре конъюнкции, соединенные между собой логическим сложением:

Таблица №1

x3

x2

x1

y

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

СКНФ представляет собой конъюнкцию нескольких дизъюнкций, каждая из которых содержит все переменные или их отрицания. СКНФ булевой функции на основании таблицы истинности записывается следующим образом:

1. Число дизъюнкций равно числу строк таблицы истинности, в которых функция равна 0 == 0).

2. Над теми переменными, которые в соответствующих строках равны 1, ставят знак инверсии.

Например, для таблицы 1 СКНФ булевой функции будет содержать четыре дизъюнкции соединенные между собой логическим умножением:

y =()()()()

Структурные формулы могут быть упрощены по законам алгебры логики. Такими преобразованиями пользуются для упрощения (минимизации) числа логических операций. Например, упростим структурную формулу:

y=

=

=

==.

Построение комбинационных схем по структурной формуле на однотипных базовых элементах

Рассмотрим логическую функцию , используя инверсный закон получим . Полученное выражение представляет собой логическую функцию элемента ИЛИНЕ на входы которого поданы переменные  и . Переменную  можно представить, как  тогда исходную функцию можно записать . То есть заданная функцию можно собрать на двух логических элементах ИЛИНЕ рис. 1.

Рис. 1

Элементы И-НЕ часто используются в качестве элементов других типов. На рисунке 2 показано как элементы И-НЕ могут быть использованы для создания других функций.

Рисунок 2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15024. Ғ.Мүсіреповтің туғанына - 105 жыл 1.01 MB
  Ғ. Мүсірепов атындағы Солтүстік Қазақстан облыстық балаларжасөспірімдер кітапханасы Ғ.Мүсіреповтің туғанына 105 жыл толуына арналған Кемеңгер қаламның құдіреті істәжірибеден Петропавл 2007 ж. ...Әлі де талайталай заманд...
15025. Дала уалаяты, Түркістан уалаяты газеттеріндегі көтерілген мәселелер 144.5 KB
  Дала уалаяты Түркістан уалаяты газеттеріндегі қоғамдықсаяси және ағарту мәселелері. XIX ғасырдың екінші жартысында қазақ елін жерін патшалы Ресейдің толықтай билеп алуына байланысты Қазақстаның Ташкент Орынбор Омбы Орал сияқты кейбір ірі қалаларында патш...
15026. Дүлдүлдер өткен, дүбірлі даланы тербеп (Жамбыл) 69.5 KB
  ДҮЛДҮЛДЕР ӨТКЕН... ДҮБІРЛІ ДАЛАНЫ ТЕРБЕП Жыл сайын ақпанның соңғы күндері Жамбыл мұражайында жыр алыбының туған күніне орай жиын өтеді. Ұлы ақынның ұрпақтары қаламгерлер бас қосып ата жайлы оның телегей теңіз мұрасы жайлы ғибратты сөз естеліктер айтылады. Дастар...
15027. Дүние сөзден басталады (Мұхтар Әуезов) 39 KB
  ДҮНИЕ СӨЗДЕН БАСТАЛАДЫ Мұхтар Әуезовтің бар ғұмыры ғасырлар қойнауынан жеткен қара сөз бен өлең сөздің құпия қатпарларын зерттеп танып көкеймен қабылдап оның туған этносына ғана ерекше сұлу сырлы терең көрінетін жұмбақ қасиетіне қасиет қосып құнарлы тілдің тұқы
15028. Ежелгі қазақ әдебиетінің тарихы және оның зерттелуі 76.5 KB
  Ежелгі қазақ әдебиетінің тарихы және оның зерттелуі Әдебиет өмір шындығының көркем бейнесі десек әдебиет тарихы да халық тарихымен тығыз байланысты. Еліміздің рухани өмірінің жарқын көрінісі елеулі бір саласы ретінде көркем сөз өнері ел тарихымен бірге қалыптасы
15029. Есенберлин романындағы Алаш рухы 83 KB
  Халық ғұмыры – тарихи дамудың диалектикалық заңдылығын құрайтын жалғыз нысана. Дәуірлер сипатынан табиғи дамудың бел-белестерін, алған асу, шыққан биігін пайымдап, кешегі мен бүгіннің арақатынасын ажыратуға, өзгенің өресі жетпес..
15030. Ә.Нұрпейісовтың Қан мен тер романына салыстырмалы-салғастырмалы талдау 68.5 KB
  УДК 828.215.121.22 ЄБДІЖЄМІЛ НҰРПЕЙІСОВТЫЊ ЌАН МЕН ТЕР РОМАНЫНА САЛЫСТЫРМАЛЫСАЛЃАСТЫРМАЛЫ ТАЛДАУ Жиенхан Айжан Коржунбаева Меруерт Қанапияқызы Б.Ахметов атындағы Павлодар педколледжі Қан мен тер трилогиясының сюжеттік композициялық желілері де бір...
15031. Әдеби жанрлар 64 KB
  Әдеби жанрлар Әдеби жанрлар фр. тілінде genre түр тек жанр [346 246] ауызша және жазбаша шығармалардың көркем даму процесінде қалыптасады. Шығарма жанры дәстүрлі түрде мынадай негізгі белгісі бойынша анықталады бір жанрдағы шығармаларды біріктіретін және ай
15032. Әдеби шығарма, көркем мәтінді проблемалық талдай оқыту жолдары 42 KB
  Қазіргі педагогтың кәсіби біліктілігі. Қарағанды қалалық білім басқармасы Білім дамыту Орталығы V қалалық ғылымиәдістемелік конференциясының жадығаттары 28 сәуір 2003ж.Қарағанды 2003ж. 35 бет Әдеби шығарма көркем мәтінді проблемалық талдай оқыту жолдары Ахано...