Upload
georgia-stanley
View
74
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
RAČUNARSKA LOGIKA. Booleova ( logi čka , prekidačka ) algebra. George Boole (1815-1864). sin obućara prekinuo školovanje nakon trećeg razreda postao je briljantan naučnik - predavao latinski i grčki jezik - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
RAČUNARSKA LOGIKA
Booleova (logička, prekidačka) algebra
George Boole (1815-1864).
George Boole (1815-1864).
sin obućara prekinuo školovanje nakon trećeg razreda postao je briljantan naučnik - predavao latinski i
grčki jezik poznati matematičar po doprinosima u oblasti
diferencijalnih jednačina i u algebri pokušao da izvede matematičku analizu mišljenja
(logike) - uspostvio je "logičku algebru" 1854
Claude E. Shanon Claude E. Shanon
1938. god. u svojoj magistarskoj tezi na MIT-u (Massachusetts Institute of Technology - Boston), opisao metod za predstavljanje sklopova od (tada elektromehaničkih) prekidača, skupom matematičkih izraza na bazi Booleove algebre.
Ta metoda se i danas koristi za dizajn i analizu prekidačkih kola
prednosti matematskog opisivanja rada logičkih sklopova - lakše je projektovati pomoću algebarskih izraza koji opisuju prekidačka kola, nego pomoću šema ili logičkih dijagrama
Booleova algebraBooleova algebra
Varijable mogu imati jednu od vrijednosti iz skupa {0,1}skup operacija nad varijablama {+, , }logičko sabiranje - X+Y=Z se može čitati "X ili Y jednako Z" ili "X plus Y jednako Z”logičko množenje - XY=Z se može čitati "X i Y jednako Z" ili "X puta Y jednako Z”Invertovanje X=/Y “X jednako ne-Y”
Logička kolaLogička kola
ULAZ IZLAZ
X Y Z0 0 00 1 11 0 11 1 1
ULAZ IZLAZ
X Y Z
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
NI kolo (invertor)NI kolo (invertor)
ULAZ IZLAZ
X Z
0 1
1 0
NILI koloNILI kolo
ULAZ IZLAZ
X Y Z
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
NI koloNI kolo
ULAZ IZLAZ
X Y Z
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
XOR/XNORXOR/XNOR
ULAZ IZLAZ
X Y Z
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
ULAZ IZLAZ
X Y Z
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Sve logičke operacije!Sve logičke operacije!X Y f0 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 f15
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
Log. op. 0 XZ’ X X’Y Y + Y’ X’ 1
Pravila Booleove algebrePravila Booleove algebreNaziv pravila “I” forma “ILI” forma
Zakon identiteta 1 X = X 0 + X = X
Zakon nultog elementa 0 X = 0 1 + X = 1
Zakon idempotencije X X = X X + X = X
Zakon inverzije X X’ = 0 X + X’ = 1
Zakon komutacije X Y = Y X X + Y = Y + X
Zakon asocijacije (X Y) Z = X (Y Z) (X+Y)+Z = X+(Y+Z)
Zakon distribucije X+YZ=(X+Y)(X+Z) X (Y+Z) = XZ + YZ
Zakon apsorpcije X (X+Y) = X X + XY = X
De Morganov zakon (XY)’ = X’ + Y’ (X+Y)’ = X’ Y’
Važi i ovo!Važi i ovo!
X'' = X
X + X'Y = X + Y
na osnovu zakona distribucije I-forme za Z=X'
Što ne važi u klasičnoj algebri...
Što ne važi u klasičnoj algebri...
(X + Y)(X + Z) = XX + XZ + XY + YZ= X(1 + Y) + XZ + YZ
= X + XZ + YZ= X(1+ Z) + YZ
= X + YZ
Pojednostavljivanje izrazaPojednostavljivanje izraza
(X + Y)(X + Y')(X' + Z) Prva dva umnoška se mogu pojednostaviti:
(X + Y)(X + Y')= XX + XY' + XY + YY' =X + XY' + XY + 0 =
X + 0 a zatim se čitav izraz pojednostavi
X(X' + Z) = XZ
Drugi primjerDrugi primjer
XYZ + XY'Z + XYZ' =X(YZ+Y'Z+YZ')=X[Y(Z+Z’)+Y’Z]=
X(Y + Y'Z) =X(Y + Z) = XY + XZ
De MorganDe Morgan
Pomoću De Morganovih pravila može se naći komplement bilo kojeg Booleovog izraza ili njegovog dijela
(X+YZ)' = X' (YZ)' = X'(Y' + Z')
(W'X+YZ')' = (W'X)'(YZ')' = (W + X')(Y' + Z)na osnovu
X+XY = Xmože se tvrditi:
X(X+Y) = X
IZVOĐENJE BOOLEOVIH JEDNAČINA
IZVOĐENJE BOOLEOVIH JEDNAČINA
standardni logički proizvodi (engl. minterms) m0 , m1 itd. standardne logičke sume (engl. maksterms). M0, M1 itd.
I i II kanonska forma funkcija
Prvo se mora znatiPrvo se mora znati
koja su moguća stanja na ulazima, i
željeni odziv na svako stanje na ulazu
Na osnovu tih podataka se formira tabela istine
Primjer tabele istinePrimjer tabele istine
ULAZ IZLAZ Standardni logički proizvodi
X Y Z
0 0 1 X’Y’
0 1 0 X’Y
1 0 1 XY’
1 1 1 XY
prva kanonska forma date funkcije
X'Y' + XY' +XY = Z što se može pojednostaviti kako slijedi:
X'Y' + XY' + XY = ZX'Y' + X(Y' + Y) = Z
X'Y' + X = ZX + Y' = Z
i sa 3 ulazne varijablei sa 3 ulazne varijableULAZI IZLAZ Standardni logički
proizvodi
X Y Z A
0 0 0 1 m0=X’Y’Z’
0 0 1 0 m1=X’Y’Z
0 1 0 1 m2=X’YZ’
0 1 1 0 m3=X’YZ
1 0 0 1 m4=XY’Z’
1 0 1 0 m5=XY’Z
1 1 0 1 m6=ZYZ’
1 1 1 0 m7=XYZ
SUMA PROIZVODA I PROIZVOD SUME
SUMA PROIZVODA I PROIZVOD SUME
logički proizvod (engl. product term) je varijabla ili logički proizvod više varijabli (koplementiranih ili ne)
Logička suma (engl. sum term) je varijabla ili logička suma više varijabli (koplementiranih ili ne)
Suma proizvoda Suma proizvoda
- je logički proizvod ili više logičkih proizvoda, logički sabranih.
XXY + Z
X'Y' + X'Y'Z'X + Y
Proizvod sumaProizvod suma
- je logička suma, ili više njih međusobno logički pomnoženih.
(X + Y)(X + Y')(X' + Y')(X + Y + Z)(X + Y')(X' + Y')
(X' + Z)X'
(X + Y)X
pisanje izrazapisanje izrazaULAZI IZLAZ Standardni logički
proizvodiStandardne
logičke sume
X Y Z A
0 0 0 0 m0=X’Y’Z’ M0=X+Y+Z
0 0 1 0 m1=X’Y’Z M1=X+Y+Z’
0 1 0 1 m2=X’YZ’ M2=X+Y’+Z
0 1 1 1 m3=X’YZ M3=X+Y’+Z’
1 0 0 0 m4=XY’Z’ M4=X’+Y+Z
1 0 1 0 m5=XY’Z M5=X’+Y+Z’
1 1 0 1 m6=XYZ’ M6=X’+Y’+Z
1 1 1 0 m7=XYZ M7=X’+Y’+Z’
Prva forma se može pojednostaviti ovako: X'YZ' + X'YZ + XYZ' = X'(YZ'+YZ)+XYZ' = ("ILI" forma zakona
distribucije )X'Y+XYZ' = ("ILI" forma zakona inverzije)Y(X'+XZ') = ("ILI" forma zakona distribucije )X'Y+YZ' ("I" forma zakona distribucije) a druga ovako: (X+Y+Z)(X+Y+Z')(X'+Y+Z)(X'+Y+Z')(X'+Y'+Z') =(X+Y)(X'+Y)(X'+Z') = /* jer je (X+Y+Z)(X+Y+Z') =(X+Y) itd.*/Y(X'+Z')
što je isto!
I i II kanonska forma logičke jednačine izgledaju ovako:
A = (m0, m2 , m4 , m6 )A = (M1 , M3 , M5 , M7 )
Jednačina izlaza A je:
A = X'Y'Z' + X'YZ' + XY'Z' + XYZ' a može biti pojednostavljena kako slijedi:
A = X'(Y'Z' + YZ') + X(Y'Z' + YZ')= (X' + X)(Z'(Y + Y')) = Z'
KontureKonture
Y 1 0
1 1
pa se sabiranjem jednačina te dvije konture dobije
Z = X + Y'
X
0 1
Y
0 1
X 0 0 0 1
Z
pa je zbir te dvije kontureA = X'Y + YZ'
KARNAUGHOVE MAPE KARNAUGHOVE MAPE Y
m0 m1
X m2 m3
Y
m0 m1 m3 m2
X m4 m5 m7 m6
Z
Y
m0 m1 m3 m2
m4 m5 m7 m6 W
X m12 m13 m15 m14
m8 m9 m11 m10
Z