|
f3(x) |
|||
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Функция f0(x) называется константой нуля, а функция f3(x) - константой единицы. Функция fi(x), повторяющая значения логической переменной, - тождественная функция (fi(x)=x), а функция f2(x), принимающая значения, обратные значениям переменной х, - логическое отрицание или инверсия (НЕ) (f2(x) =).
Элементы алгебры логики имеют следующие операции:
Конъюнкция (И, логическое умножение) - произведение двух высказываний Р и Q, результатом которого является истина, если оба высказывания истинны и ложь во всех других случаях.
Дизъюнкция (ИЛИ, логическая сумма) - сумма двух высказываний Р и Q; результатом является ложное высказывание, если оба высказывания ложные, и истинное во всех других случаях.
Инверсия (отрицание) - отрицанием высказывания Р называется высказывание истинное, если само высказывание Р ложное, или наоборот.
Для функции двух переменных, согласно ф.(1), существует четыре уникальных набора переменных. Функции отличаются друг от друга набором значений 0 и 1 в четырех разрядах кода значений функции. Общее количество функций на п-местном или п-разрядном наборе переменных равно: (3).
Две функции равносильны друг другу, если они принимают на всех возможных наборах переменных одни и те же значения.
Аналитически это свойство описывается следующей формулой:
f1(xn-1, xn-2, …, x0) = f1(xn-1, xn-2, …, x0) (4)
Обе функции в ф.(4) могут иметь разные формы аналитической записи, но практически наиболее выгодной будет самая простая форма записи.
Система булевых функций W называется функционально полной, если для любой булевой функции п-переменных f(xn-1, хn-2, ..., х0) может быть построена равносильная ей функция комбинированием булевых переменных xn-1, хn-2, ..., х0 и функций системы W, взятых в любом конечном количестве экземпляров каждая. Такая система булевых функций (W) называется базисом.
Таким образом, базис - полная система функций алгебры логики (ФАЛ), с помощью которой любая ФАЛ может быть представлена суперпозицией исходных функций W.
Базисом является система функций И (конъюнкция), ИЛИ (дизъюнкция), НЕ, (инверсия), свойства которых были впервые изучены Дж. Булем.
Базис является минимальным, если удаление из него хотя бы одной функции превращает систему ФАЛ в неполную. Базис И, ИЛИ, НЕ - избыточный.
Для абстрактного математического описания цифрового автомата как кодопреобразователя используется представление 6-элементного множества S = {А, Х,У, d, l, a1,}.
Понятие множества - понятие, которое не имеет определения. Множества имеют свои подмножества, оно может быть конечным и бесконечным. Упорядоченным будет множество, в котором каждый элемент имеет своё место.
Множество будет состоять из следующих элементов:
А = {а1...,ап} -множество состояний автомата,
X = {х1...,хп} - множество входных сигналов,
Y = {у1.. .,уп} - множество выходных сигналов,
d - функция переходов абстрактного цифрового автомата,
l - функция выходов абстрактного цифрового автомата,
a1 - начальное состояние автомата (ai принадлежит А).
Для однозначного управления цифровым автоматом необходимо, чтобы он начинал работу с определённого начального состояния. Автомат является конечным, если А, X и Y не являются бесконечными множествами. Теоретически все элементы множеств А, X, Y могут быть закодированы числами в системе счисления с любым основанием, но на практике всегда используется двоичная система счисления. Согласно структурной схеме (рис.1), коды наборов переменных комбинационных схем определяются в результате конкатенации кодов входных сигналов и кодов состояний блока памяти. Как наборы входных переменных, так и коды состояний блока памяти в общем случае содержат запрещённые комбинации, поэтому системы функций алгебры логики, описывающие комбинационные схемы, не будут полностью определёнными.
Используя понятия и определения алгебры логики, составим таблицу (соответствия) значений входных и выходных сигналов.
Десятичные цифры
Входной код 4311
Выходной код 5311
0
0000
0000
1
0001
0001
2
0010
0010
3
0011
0011
4
0100
0100
5
0101
0101
6
1000
1010
7
1001
1011
8
1100
1110
9
1101
1111
При рассмотрении конечного автомата необходимо рассмотреть условие автоматности, то есть выполнение следующих условий:
1) Длина входного слова должна соответствовать длине выходного слова. В общем случае при несоответствии входного и выходного слов недостающие фрагменты заполняются пустыми символами (0);
2) Минимум три первых символа входных и выходных слов должны соответствовать друг другу. В нашем случае это условие частично не выполняется, поэтому для соблюдения условия автоматности кодопреобразователя к входному и выходному словам добавим пустые символы (0).
При этом таблица соответствия примет вид:
Десятичные цифры
Входной код 4311
Выходной код 5311
0
0000000
0000000
1
0001000
0000001
2
0010000
0000010
3
0011000
0000011
4
0100000
0000100
5
0101000
0000101
6
1000000
0001010
7
1001000
0001011
8
1100000
0001110
9
1101000
0001111
Часто на практике используется две разновидности цифровых автоматов, отличающихся способом формирования выходных сигналов:
- при описании функционирования автомата выражениями:
a(t+l) = 5[a(t),z(t)],
w(t) = l[a(t), z(t)] - он называется автоматом Мили;
- при описании функционирования автомата выражениями:
a(t+1) = d[a(t),z(t)],
w(t) = l[а(t)] - он называется автоматом Мура.
В этих выражениях t - текущий момент дискретного автоматного времени, t+1 -следующий момент дискретного автоматного времени.
Графами называют взаимосвязь двух множеств состоящих из множества вершин и множества рёбер, индуцируемых (связанных) между собой.
Полный граф - это граф, не имеющий петель, кратности ребер, и все его вершины связаны между собой.
Неориентированный граф - граф, не имеющий указания направлений ребер, при переходе из одной вершины в другую.
Ориентированный (полный) граф - граф с ребрами, указывающими конкретное направление при переходе из одной вершины в другую.
Граф-дерево - это слабосвязанный граф, у которого если удалить одно ребро, то он распадается на два графа.
Граф автомата - ориентированный связный граф, вершины которого соответствуют состояниям, а дуги - переходам между ними.
Теория графов имеет большие приложения, так как язык теории, с одной стороны, очевиден, а, с другой стороны, удобен в нормальном исследовании. При полном изображении графа не все детали рисунка имеют одинаковое значение, а именно геометрические свойства рёбер (кривизна, длина и т.д.) и расположение вершин на плоскости относительно друг друга.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.