Základy číslicové techniky. 2 + 1 z, zk

Podobné dokumenty
2. LOGICKÉ OBVODY. Kombinační logické obvody

Základy číslicové techniky z, zk

P4 LOGICKÉ OBVODY. I. Kombinační Logické obvody

Booleova algebra. ZákonyBooleovy algebry Vyjádření logických funkcí

12. Booleova algebra, logická funkce určitá a neurčitá, realizace logických funkcí, binární kódy pro algebraické operace.

STRUKTURA POČÍTAČŮ JIŘÍ HRONEK, JIŘÍ MAZURA KATEDRA INFORMATIKY PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA UNIVERZITA PALACKÉHO

Binární logika Osnova kurzu

Booleovská algebra. Booleovské binární a unární funkce. Základní zákony.

Logické proměnné a logické funkce

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ

DIGITÁLN LNÍ OBVODY A MIKROPROCESORY 1. ZÁKLADNÍ POJMY DIGITÁLNÍ TECHNIKY

4. Elektronické logické členy. Elektronické obvody pro logické členy

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl Tematická oblast ELEKTRONIKA

Y36SAP Y36SAP-2. Logické obvody kombinační Formy popisu Příklad návrhu Sčítačka Kubátová Y36SAP-Logické obvody 1.

LOGICKÉ OBVODY 2 kombinační obvody, minimalizace

Booleovská algebra. Pravdivostní tabulka. Karnaughova mapa. Booleovské n-krychle. Základní zákony. Unární a binární funkce. Podmínky.

Úvod do informačních technologií

Číslicové obvody základní pojmy

. Určete hodnotu neznámé x tak, aby

ZÁKLADY INFORMATIKY 14ZINF. Číselné soustavy

Obsah DÍL 1. Předmluva 11

3. REALIZACE KOMBINAČNÍCH LOGICKÝCH FUNKCÍ

Multimetr: METEX M386OD (použití jako voltmetr V) METEX M389OD (použití jako voltmetr V nebo ampérmetr A)

Číselné vyjádření hodnoty. Kolik váží hrouda zlata?

Úvod do informačních technologií

Doc. Ing. Vlastimil Jáneš, CSc., K620

Architektura počítačů Logické obvody

Architektura počítačů Logické obvody

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Bratislavská 2166, Varnsdorf, IČO: tel Číslo projektu

Karnaughovy mapy. Pravdivostní tabulka pro tři vstupní proměnné by mohla vypadat například takto:

ČÍSELNÉ SOUSTAVY PŘEVODY

Základní jednotky používané ve výpočetní technice

Lenka Zalabová. Ústav matematiky a biomatematiky, Přírodovědecká fakulta, Jihočeská univerzita. zima 2012

HAZARDY V LOGICKÝCH SYSTÉMECH

Číselné soustavy: Druhy soustav: Počítání ve dvojkové soustavě:

Logické řízení. Náplň výuky

VY_32_INOVACE_CTE_2.MA_04_Aritmetické operace v binární soustavě Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing.

Jazyk matematiky Matematická logika Množinové operace Zobrazení Rozšířená číslená osa

Dodatek č. 3 ke školnímu vzdělávacímu programu. Strojírenství. (platné znění k )

Y36BEZ Bezpečnost přenosu a zpracování dat. Úvod. Róbert Lórencz. lorencz@fel.cvut.cz

Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Matematika. Příručka pro přípravu k přijímacím zkouškám

1. Základní pojmy a číselné soustavy

1. 5. Minimalizace logické funkce a implementace do cílového programovatelného obvodu CPLD

Informace, kódování a redundance

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 5

09. seminář logika (úvod, výroková).notebook. November 30, Logika

1. Jaká je závislost proudu polovodičovým přechodem P-N na přiloženém napětí? 2. Co je základním polotovarem na výrobu běžných integrovaných obvodů

KOMBINAČNÍ LOGICKÉ OBVODY

Digitální obvody. Doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D.

Aritmetika s velkými čísly na čipové kartě

LOGICKÉ OBVODY J I Ř Í K A L O U S E K

3 Jednoduché datové typy Interpretace čísel v paměti počítače Problémy s matematickými operacemi 5

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 16. ZÁKLADY LOGICKÉHO ŘÍZENÍ

Neuronové sítě Minimalizace disjunktivní normální formy

Návrh systémů s digitálními integrovanými obvody a mikroprocesory pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO

Složené výroky Jsou tvořeny dvěma nebo více výroky jednoduššími. V : Číslo 8 je liché. V : 0,1 N. V : Paříž je hl. město Španělska.

Seminář z IVT Algoritmizace. Slovanské gymnázium Olomouc Tomáš Kühr

V počítači jsou jen jednotky a nuly

Edita Kolářová ÚSTAV MATEMATIKY

Otázka 10 - Y36SAP. Zadání. Logické obvody. Slovníček pojmů. Základní logické členy (hradla)

Sylabus kurzu Elektronika

KOMBINAČNÍ LOGICKÉ OBVODY

LOGICKÉ OBVODY X36LOB

MAT_303 Název: VY_32_INOVACE_01_MAT_303_OZŠ_reálná_čísla_II.docx. MAT_304 Název: VY_32_INOVACE_01_MAT_304_OZŠ_zlomky.docx

PODPORA ELEKTRONICKÝCH FOREM VÝUKY

DUM 02 téma: Elementární prvky logiky výklad

Číselné soustavy. Ve světě počítačů se využívají tři základní soustavy:

Seminář z matematiky. jednoletý volitelný předmět

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

Kódování Obsah. Unikátní identifikátory. Radim Farana Podklady pro výuku. Unikátní identifikátory. Kontrolní číslice, GUI,

Obsah. Vymezení použitých pojmů

Logické operace. Datový typ bool. Relační operátory. Logické operátory. IAJCE Přednáška č. 3. může nabýt hodnot: o true o false

Determinant. Definice determinantu. Permutace. Permutace, vlastnosti. Definice: Necht A = (a i,j ) R n,n je čtvercová matice.

Disjunktivní a konjunktivní lní tvar formule. 2.přednáška

MATEMATICKÁ OLYMPIÁDA

Kombinatorický předpis

Testování a spolehlivost. 6. Laboratoř Ostatní spolehlivostní modely

Minimalizace logické funkce

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Číslicová elektronika. Ondřej Novák a kolektiv autorů

Příklad elektrický obvod se stejnosměrným zdrojem napětí

teorie logických spojek chápaných jako pravdivostní funkce

Přehled učiva matematiky 7. ročník ZŠ

Číselné soustavy a převody mezi nimi

METODICKÉ LISTY Z MATEMATIKY pro gymnázia a základní vzdělávání

ZÁKLADY PROGRAMOVÁNÍ. Mgr. Vladislav BEDNÁŘ , 5.1 a 5.2 8/14

2.7 Binární sčítačka Úkol měření:

Kontrolní test Číslicová technika 1/2. 1.Převeďte číslo 87 z desítkové soustavy z= 10 do soustavy dvojkové z=2

Cíle. Teoretický úvod. BDIO - Digitální obvody Ústav mikroelektroniky Základní logická hradla, Booleova algebra, De Morganovy zákony Student

Hardwarová realizace konečných automatů

3. Matice a determinanty

0. Lineární rekurence Martin Mareš,

Matematika I: Aplikované úlohy

zařízení. :r3 Počítač obsahuje procesor, DMA kanál a operační paměť.

KOMPLEXNÍ ČÍSLA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Návrh synchronního čítače

Otázka TECH číslo 1 Str. 1/7

Informační a komunikační technologie

SČÍTAČKA, LOGICKÉ OBVODY ÚVOD TEORIE

Transkript:

Základy číslicové techniky 2 + 1 z, zk

Ing. Vít Fábera, K614 e-mail: fabera@fd.cvut.cz K508, 5. patro, laboratoř, 2 2435 9555 Ing. Tomáš Musil, Ph.D., K620 e-mail: musil@asix.cz K508, 5. patro, laboratoř, 2 2435 9556 doc. Ing. Vlastimil Jáneš, CSc., K620 e-mail: janes@fd.cvut.cz K508, 5. patro, laboratoř, 2 2435 9555

Fábera, V. : Úvod do hardware počítačů, skriptum FD ČVUT, Vydavatelství ČVUT, Praha 2005 Douša, J., Jáneš, V. : Logické systémy, skriptum FEL ČVUT, Vydavatelství ČVUT,Praha 1998 Pluháček, A. a kol.: Úvod do počítačových systémů, přednášky slidy, katedra počítačů, FEL ČVUT, Praha 1995-2004 Janeček, J. : Projektování mikropočítačových systémů, skriptum FEL ČVUT, Vydavatelství ČVUT, Praha 1999 Informace a materiály ke stažení na WWW: http://www.fd.cvut.cz/personal/xfabera

Podmínky zápočtu přiměřená docházka na cvičení povolena 1 absence absolvování laboratorních cvičení odevzdání semestrální práce návrh kombinačního obvodu z 1. laboratorního cvičení

Zkouška písemný test návrh kombinačního obvodu návrh sekvenčního obvodu otázky, příklady (převody, ) doba vypracování cca 90 min.

Počítač počítač je matematický stroj, který zpracovává programy a data pracuje na určitém fyzikálním principu mechanické počítače Vinci, Pascal elektronické počítače období 2. světové války zpracovává : programy - systémové a aplikační data původně jen numerická data matematické úlohy numerické řešení diferenciálních rovnic výpočet dráhy střely pro vojenské účely apod. texty, obrázky, zvuk, multimediální aplikace,

zpracování dat, tj. Počítač transformuje vstupní data na výstupní vstupní data Počítač výstupní data

Počítač a zobrazení dat počítač reprezentuje data (zobrazuje) pomocí určitých fyzikálních veličin možnosti: dva základní principy zobrazení dat: 1. spojité zobrazení (analogové) fyzikální veličina může nabývat libovolných hodnot, zpravidla z určitého intervalu 2. diskrétní zobrazení (číslicové) fyzikální veličina může nabývat diskrétních (izolovaných, oddělených) hodnot, zpravidla z určitého rozsahu mechanické: natočení kolečka elektrické: napětí, proud

Příklady zobrazení dat Jaké je toto zobrazení? Spojité neboli analogové

Příklady zobrazení dat A toto? Diskrétní neboli číslicové

Příklady zobrazení dat říkáme také, že u číslicového zobrazení je hodnota zobrazena určitým stavem; při změně hodnoty dochází ke skokové změně stavu změna musí být dostatečně rychlá odolnost změnám parametrů systému Zajímavost: elektromechanický číslicový počítač -programátor v automatické pračce - typový váleček se zářezy mechanický čísl. systém - hrací strojky, flašinet

Zobrazení dat v počítači v číslicových počítačích se data zobrazují pomocí dvojkové soustavy, tj. čísel 0,1 číslice 0,1 se také označují jako logické hodnoty (nepravda, pravda, no, yes, false, true), protože se jimi v matematické logice ohodnocuje pravdivost výroků matematický aparát pro práci s 0 a 1 existuje již od 19. století 1848: anglický matematik George Bool: Booleova algebra

Zobrazení dat v počítači Proč dvojková soustava? mechanické systémy již v 19. stol. první číslicový počítač byl reléový, které dokáže rozlišit 2 stavy (rozepnuto, sepnuto 0,1) informace o velikosti 0 nebo 1 se nazývá 1 bit bit = binary digit (dvojková číslice) ale 1 bit (1b) není jednotkou informace, je to shannon, který je pro dvoustavovou logiku totožný s bitem

Zobrazení dat v počítači - jednotky 8 bitů = 1 Byte (bajt), 1B, správně česky slabika 16 bitů = 1 Word (slovo) 32 bitů = 1 DoubleWord (dvojslovo) Násobky slabiky: 1 KB = 1 KiloByte - 1 KB = 1024 B 1 MB = 1 MegaByte - 1 MB = 1024 KB Proč 1KB = 1024 B? 2 10 = 1024 (nejblíže hodnotě 1000)

Zobrazení dat v počítači - jednotky Poznámka: v některé literatuře se rozumí: 1 kb (kilobyte)= 1000 B 1 KB (KiloByte) = 1024 B nově podle IEC: 1KB = 1 KiB (KibiByte) = 1024 B Kibi = kilo binary my budeme chápat vždy "kilo" = 1024 B

Číselné soustavy Používané v běžném lidském životě standardní polyadické soustavy charakteristika: základ soustavy z cifer zápisčísla vyjadřuje hodnotu

Zajímavost dělení číselných soustav polyadické soustavy hodnotu čísla lze vyjádřit polynomem označují se jako poziční hodnota číslice je dána pozicí v čísle standardní: jeden celočíselný základ z nestandardní: více číselných základů, např. soustava časová: 24h 60m 60s

Zajímavost dělení číselných soustav nepolyadické soustavy označují se jako nepoziční hodnota číslice není dána její pozicí v čísle, ale nějakým speciálním postupem Příklad: soustava římských číslic VI x IV =1 =-1

Standardní polyadické číselné soustavy desítková soustava dvojková soustava

Standardní polyadické číselné soustavy osmičková soustava šestnáctková soustava

Hornerovo schéma slouží k vyhodnocení polynomu bez výpočtu mocnin

Převody mezi číselnými soustavami převod do dvojkové soustavy počítáme zbytky po dělení číslem 2 (%) a celočíselné podíly ( ) převedeme 75 10 do dvojkové soustavy

Převody mezi číselnými soustavami převod do dvojkové soustavy jiná metoda: číslo vyjádříme jakou součet mocnin dvou ve dvojkové soustavě napíšeme jedničky do řádů, jejichž mocniny jsou v součtu zastoupeny

Převody mezi číselnými soustavami převod do šestnáctkové soustavy počítáme zbytky po dělení číslem 16 (%) a celočíselné podíly ( ) převedeme 936 10 do šestnáctkové soustavy

Převody mezi příbuznými soustavami dvě číselné soustavy o základech z 1, z 2 z 1 < z 2 příbuzné soustavy: z 2 = z 1 k příbuzné soustavy jsou dvojková a šestnáctková: 2 4 = 16 dvojková a osmičková: 2 3 = 8 převádíme přímo k-tice bitů

Převod mezi dvojkovou a šestnáctkovou soustavou 1. Doplň zleva dvojkové číslo nevýznamnými nulami tak, aby byl celkový počet cifer roven nějakému násobku čísla 4 2. Jednotlivé čtveřice dvojkových cifer přepiš na šestnáctkové cifry dle následující tabulky

Převod mezi dvojkovou a šestnáctkovou soustavou

Převod mezi dvojkovou a šestnáctkovou soustavou Převeďte číslo 1101011 2 z dvojkové soustavy do šestnáctkové 1. doplníme nevýznamnými nulami: 01101011 2. rozdělíme na čtveřice: 0110 1011 3. převedeme: 6 B 1101011 2 = 6B 16

Převod mezi dvojkovou a osmičkovou soustavou 1. Doplň zleva dvojkové číslo nevýznamnými nulami tak, aby byl celkový počet cifer roven nějakému násobku čísla 3 2. Jednotlivé trojice dvojkových cifer přepiš na osmičkové cifry dle následující tabulky

Převod mezi dvojkovou a osmičkovou soustavou

Převod mezi dvojkovou a osmičkovou soustavou Převeďte číslo 1101011 2 z dvojkové soustavy do osmičkové 1. doplníme nevýznamnými nulami: 001101011 2. rozdělíme na trojice: 001 101 011 3. převedeme: 1 5 3 1101011 2 = 153 8

LOGICKÉ OBVODY Kombinační logické obvody

Logické obvody digitální obvody dvojková soustava hodnoty 0,1 = logické hodnoty log. 0, log. 1 reprezentace pomocí napětí, např. log. 0-0V - 0,4V, log. 1-2,4V - 5V nebo log. 0-0V - 0,99V, log. 1-2,3V 3,3V 2,5V logika, 1,8V logika

Logické obvody logické obvody zpracovávají diskrétní log. hodnoty 0 a 1 logické systémy matematické modely a popisy těchto obvodů na úrovni logiky

Logické obvody Dělení logických obvodů podle způsobu realizace mechanické, elektrické, pneumatické, použitých prvků (součástek) reléové, elektronkové, obvody s tranzistory, integrovanými obvody technologie výroby zejména u integrovaných obvodů TTL (bipolární), CMOS, HCMOS, BiCMOS

Logické obvody Dělení logických obvodů podle chování kombinační logické obvody hodnoty výstupních proměnných závisejí pouze na aktuálních hodnotách vstupních proměnných sekvenční logické obvody hodnoty výstupních proměnných závisejí na okamžitých hodnotách vstupních proměnných a také na historii jejich hodnot

Kombinační logické obvody vstupní vektor = vstupní písmeno výstupní vektor = výstupní písmeno matematický vztah mezi vstupem a výstupem kombinační zobrazení

Booleova algebra Booleova algebra je asociativní, distributivní, komutativní a komplementární svaz s binárními operacemi logického součtu, logického součinu a unární operací negace, resp. inverze, s proměnnými a s konstantami 0, 1.

Booleova algebra negace NOT log. součin AND log. součet OR

Booleova algebra - zákony 1. Komutativní zákon duální forma a + b = b + a a b = b a 2. Asociativní zákon ( a + b) + c = a + ( b + c) ( a b) c = a ( b c) 3. Zákon idempotence a + a = a a a = a 4. Zákon absorpce + ( a b) a a ( a + b) = a a = 5. Zákon agresivnosti nuly a jedničky a 0 = 0 a + 1 = 1

Booleova algebra - zákony 6. Zákon neutrálnosti nuly a jedničky a + 0 = a a 1 = a 7. Distributivní zákon a ( b + c) = a b + a c a + b c = ( a + b) ( a + c) 8. Zákon sporu a vyloučeného třetího a a = 0 a + a = 1 9. Zákon involuce neboli dvojí negace a = a 10. Zákon absorpce negace a ( a + b) = a b a + a b = a + b

Booleova algebra - zákony 11. De Morganovy zákony a + b + c + L+ z = a b c L z a b c K z = a + b + c + L+ z 12. Shannonův expanzní teorém - rozklad logické funkce a) verze součtová: F(x1, x2,, xn ) = x1. F( 1, x2,, xn ) + x1. F( 0, x2,, x n ) b) verze součinová: [ x + F( 0, x,, x )] [ x + F(, x,, x )] F(x1, x2,, xn ) = 1 2 n 1 1 2 Každá logická funkce se dá realizovat v součtové nebo součinové formě. n

Booleova algebra - zákony D U A L I T A F U N K C Í F D (x 1, x 2,, x n, 0, 1, +,.) = F(x 1, x 2,, x n, 1, 0,., + ) Poznámka: pořadí operací + a. je důležité: jde o záměnu, totéž platí pro logické konstanty 0 a 1

Booleovská funkce booleovská funkce n proměnných y = f (x 1, x 2,,x n ) f { 0,1} n { 0,1} : booleovských funkcí n proměnných je n 2 2

Boooleovské funkce k odvození počtu booleovských funkcí

Booleovská funkce pro n = 2 proměnné dostáváme: 2 2 2 = 2 4 = 16 funkcí kompletní tabulka viz skripta a cvičení

Booleovské funkce některé další důležité (booleovské) logické funkce pravdivostní tabulka

1. Kombinační logické obvody základní logické funkce Některé základní logické funkce (k tabulce): 1. Vylučovací nebo, XOR [exclusive OR], součet modulo 2, nonekvivalence X Y = X. Y + X. Y 2. Funkce ANI, NOR, Pierceova funkce, X Y = X + Y 3. Funkce NAND, Shefferova funkce, X Y = X. Y 4. Ekvivalence X Y = X. Y + X. Y 5. Implikace X Y = X + Y

1. Kombinační logické obvody operace nebo Funkce nebo 1. Uveďme příklad výroku: bude-li číslo dělitelné 2 nebo 3 není to prvočíslo. Tedy : číslo X - je dělitelné 2 číslo Y - je dělitelné 3... pak X nebo Y = pravda, neboli 1 nebo 1 = 1 Hovoříme o tzv. obyčejném nebo zápis X + Y 2. Uveďme jiný příklad: chlapec bude hodný nebo dostane pár facek Tedy : A - bude hodný B - dostane par facek A nebo B : 1 nebo 1 = 0 jedná se o tzv. vylučovací nebo Zapisujeme jako : A B - součet modulo 2 Závěr: nebo nebo

Zápis logických funkcí pravdivostní tabulka booleovský výraz seznam vstupních (stavových) indexů mapa jednotková krychle

Pravdivostní tabulka, log. výraz f ( c, b, a) = ab + bc f ( c, b, a) = b( a + c)

Seznam vstupních indexů seznam vstupních kombinací (chápané jako dvojkové číslo), kdy funkce nabývá hodnoty 1 f ( c, b, a) = (0,4,5) seznam vstupních kombinací (chápané jako dvojkové číslo), kdy funkce nabývá hodnoty 0 f ( c, b, a) = Π ( 1,2,3,6,7 )

Jednotková krychle sousední vstupní písmena (liší se v jediném bitu) Hammingova vzdálenost = 1 nabývá log. 1 pro vstup 000

Jednotková krychle

Schématické značky hradel hradlo (gate) součástka realizující log. funkci

Výrazy uvažujme n proměnných součinový term x 1, x 2, x 3,, x n výraz obsahující pouze operaci log. součinu termů je 3 n -1 minterm součinový term obsahující všechny uvažované proměnné v přímé nebo negované formě nabývá hodnoty log. 1 pouze pro právě jednu kombinaci vstupních písmen

Výrazy součtový term výraz obsahující pouze operaci log. součtu termů je 3 n -1 maxterm součtový term obsahující všechny uvažované proměnné v přímé nebo negované formě nabývá hodnoty log. 0 právě pro jednu kombinaci vstupních proměnných

Vyjádření booleovské funkce výrazem Podle tvaru výrazu součtová forma (disjunktivní) výraz je ve tvaru součtu součinových termů úplná normální disjunktivní forma výraz je ve tvaru součtu mintermů součinová forma (konjunktivní) výraz je ve tvaru součinu součtových termů úplná normální konjunktivní forma výraz je ve tvaru součinu maxtermů smíšená forma

Příklad mintermy maxtermy c b a f c b a c + b+ a c b a c + b+ a c b a c + b+ a c b a c + b+ a c b a c + b+ a c b a c + b+ a c b a c + b+ a c b a c + b+ a 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0

Vytvoření úplné součtové formy vybereme řádky, kde nabývá funkce hodnoty log. 1 a zapíšeme součet odpovídajících mintermů f( c, b, a)= c b a+ c b a+ c b a

Vytvoření úplné součinové formy vybereme řádky, kde nabývá funkce hodnoty log. 0 a zapíšeme součin odpovídajících maxtermů ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ),, ( a b c a b c a b c a b c a b c c b a f + + + + + + + + + + =

Minimální forma minimalizujeme úplné formy pomocí zákonů Booleovy algebry nepohodlné ( ) ( ) b c a b a a b c a b c c a b c a b c a b c a b c a b c a b c a b c f + = + + + = = + + + = + + = zákon idempotence 1 1

Minimalizace pomocí map mapa grafická, resp. tabulková forma vychází z Vennových diagramů rozdělíme určitou oblast na podoblasti a každé podoblasti přiřadíme určitý bod stavového prostoru Vennův diagram pro tři proměnné

Mapy mapy pro 3 proměnné 8 kombinací mapa má 2 x4 políček

Mapy mapy pro 4 proměnné 16 kombinací mapa má 2 x 8 políček nebo 4 x 4 políček

Grayův kód kód, kde každá dvě po sobě jdoucí dvojková čísla jsou sousední, tj. liší se v jediném bitu tvoříme jej zrcadlovou metodou z kratšího kódu n bitový Grayův kód vytvoříme z (n-1) bitového zrcadlením jednobitový kód je posloupnost 0, 1

Grayův kód zrcadlení přidám 0 a 1 jednobitový dvoubitový tříbitový

Mapy Karnaughova mapa vstupní proměnné jsou kódovány Grayovým kódem Svobodova mapa vstupní proměnné jsou kódovány binárním kódem

Mapy Zobrazení logických funkcí do mapy :

Mapy Pravidla pro tvorbu smyček při hledání minimální součtové formy hledáme co nejmenší počet co největších smyček obsahujících pouze 1 každá 1 musí být v alespoň jedné smyčce, smyčky se mohou překrývat smyčka musí obsahovat takový počet jedniček, který se rovná určité mocnině čísla 2, tj. musí obsahovat 1 nebo 2 nebo 4 nebo 8 atd. jedniček! smyčka musí obepínat takovou množinu vstupních písmen (podoblast v mapě), která tvoří podkrychli ve stavovém prostoru vstupních písmen

Mapy Mapy pro 3 a 4 logické proměnné a sousední termy :

Mapy

Mapy

Mapy

Mapa vs. krychle smyčka v mapě musí obepínat podkrychli v jednotkové krychli

Mapy II Karnaughova mapa pro 5 proměnných podle Grayova cykl. kódu

Kombinační logické obvody úplné norm. formy a) Úplná normální disjunktní forma (úndf) - součtová V úplné normální formě je každá jedničková hodnota zadané logické funkce pokrývána jedním termem resp. implikantem. Takový součinový term obsahuje všechny proměnné zadané logické funkce jako přímé nebo negované (minterm). Na příklad u majority ze tří (funkce je dána třemi proměnnými) jsou implikanty délky 3 tj. xyz, xyz, xyz, xyz,atd. Prvotní popis majoritní funkce ze 3 je zapsán úplnou normální formou. b) Úplná normální konjunktní forma (únkf) - součinová Konjunktní forma pokrývá nulové hodnoty zadané logické funkce svými součtovými termy např. (maxtermy obsahuje opět všechny proměnné ).

Kombinační logické obvody - mndf c) Minimální normální disjunktní forma (mndf) Minimální normální disjunktní forma (mndf) obsahuje nejmenší možný počet nejkratších implikantů(součinových termů), tj. přímých implikantů. Kriteria minimality tedy jsou: 1) má minimální délku formy (tj. počet přímých implikantů) 2) má minimální délku implikantů(tj. s min.počtem prom.) 3) eventuelně obsahuje minimální počet negací Minializace pomocí mapy: Pokrýváním jedničkových stavů zadané logické funkce vytvoříme nejmenší počet co největších smyček! Řešení nemusí být jediné. Ukázka viz Karnaughova resp. Svobodova mapa pro 4 proměnné řešení jsou dvě 1. F 1 (a,b,c,d) = 2. F 2 (a.b.c.d) = ac + abc + bcd + abd

Kombinační logické obvody Příklad na tabulku pokrytí Je daná následující logická funkce 4 proměnných

Kombinační logické obvody pokrytí musím vybrat zelenou a tmavě-modrou smyčku: (nesporné implikanty) pak si mohu vybrat mezi: růžovou a oranžovou smyčkou šedou a světle modrou smyčkou rozhoduji se podle počtu proměnných v termu a počtu negací Existují dvě nejvýhodnější řešení: F (a, b, c, d) F 1 2 (a, b, c, d) = a.d + a.d = a.d + a.d + + c.d c.d + + a.b.c b.c.d Obě funkce jsou pro realizaci rovnocenné mají stejný počet termů (implikantů), termy jsou stejně dlouhé a je potřeba všechny proměnné negovat.

1. Kombinační logické obvody - realizace Ekvivalence logických členů NAND AND - NOT

1. Kombinační obvody realizace s členy NAND

1. Kombinační obvody návrh KO s členy NAND Výchozí podmínky: - minimální forma logické funkce - jsou dané typy logickýchčlenů, resp. se volí pro danou technologii - je daná rychlost logického obvodu --------------------------------------------------------------------------------------------- - požaduje se snadná diagnostika a oživování - bere se ohled na konstrukčnířešení a další I. OBECNÁ a KLASICKÁ STRUKTURA AND OR Uvažujme realizaci dané logické v minimálním tvaru: F 3 (a, b, c, d) = a. b + a. d + a. b. d + a. c. d + a. b. c Tuto minimální součtové funkci (mndf) můžeme zakreslit ve struktuře AND - OR

Kombinační obvody realizace AND - OR

Kombinační obvody realizace se členy NAND Úprava minimální logické funkce pro realizaci s členy NAND Použijeme zákona dvojí negace (involuce) a De Morganových pravidel Z této úpravy lze již snadno nakreslit schéma se členy NAND neboť každé závorce odpovídá logický člen NAND a negace celého výrazu odpovídá pětivstupovému NAND výstupnímu

Kombinační obvody realizace NAND

Kombinační obvody výsledné schéma Výsledné schéma se členy NAND max. třívstupovými - bylo třeba nahradit výstupní log. člen pětivstupový

Kombinační obvody náhrada pětivstupového hradla: a b c d e = ( ) ( ) ( ) ( ) a b c e f = a b c e f