... konulu sunumlar: "Lojik Devreleri 3.1 Lojik Fonkisyonların Yalınlaştırılması (İndirgenmesi) Bir lojik fonksiyonun birçok cebirsel ifadesi vardır. İndirgemede amaç, belli."— Sunum transkripti:
1
Lojik Devreleri 3.1 Lojik Fonkisyonların Yalınlaştırılması (İndirgenmesi) Bir lojik fonksiyonun birçok cebirsel ifadesi vardır. İndirgemede amaç, belli bir maliyet kriterine göre bu cebirsel ifadeler içinden en uygun olanını seçmektir. Maliyet kriteri uygulamaya göre değişebilir. Örneğin tasarım aşamasında istenen özellikler şunlar olabilir: İfadenin az sayıda monom (monal) içermesi, her monomda az sayıda değişken olması, devrenin aynı tip bağlaçlar (örneğin TVE) ile tasarlanabilmesi, elde var olan bağlaçların kullanılabilmesi gibi. Yalınlaştırma İle İlgili Tanımlar Temel İçeren: Bir fonksiyonun 1. kanonik açılımını oluşturan monomlar bu fonkisyonun içerenidirler. Buradaki her monom sadece bir "doğru" noktaya karşı gelir. Bu monomlardan bazılarının bölenleri de o fonkisyonun içerenidir. Buna göre 1. kanonik açılımda yer alan bazı monomlar birleştirerek daha az değişken içeren ve birden fazla "doğru" noktaya karşı gelen yeni monomlar elde edilebilir.
2
Lojik Devreleri 3.2 ABCF ABCF F(A, B, C)= m(1,3,5,6,7) 1. kanonik açılım = A'B'C + A'BC + AB'C + ABC' + ABC Bu monomlar temel içerenler değildir çünkü onlardan daha az değişkene sahip olan bölenleri de bu fonksiyonun içinde yer almaktadır. Bu durum indirgeme sonucu görülmüştü ve fonksiyon için aşağıdaki ifade elde edilmişti. F= AB+C Buna gören temel içeren kendi bölenleri fonksiyonda yer almayan monomlardır. Örneğin yukarıdaki örnekte ABC' bir temel içeren değildir, çünkü onun böleni olan AB de fonksiyonu içermektedir. AB monomu ise bir temel içerendir, çünkü onun bölenleri A ve B fonksiyonu içermez (fonksiyonun ifadesinde yer alamaz). Dersin bundan sonraki kısmında da görüleceği gibi, yalınlaştırma işlemi 2 aşamadan oluşacaktır: 1. Tüm temel içerenlerin bulunması 2. Fonksiyonun tüm "doğru" noktalarını örtecek şekilde, temel içerenlerden en uygun olanların seçilmesi.
3
Lojik Devreleri 3.3 Temel İçerenlerin Bulunması: Monomları birleştirmek için Boole cebrinden yararlanılabilir. Diğer bir yöntem ise doğruluk tablosunda "1" üreten kombinezonları inceleyerek, bir veya daha fazla değişkenin sabit kaldığı kombinezonları birleştirmektir. Değeri sabit kalan değişkenler monomda kalır, değişenler monomdan çıkarılır. Örnek: ABF ABF B sabit. Her ikisinde de B=0 – B değişkeni yeni monomda yer alacak A nın değeri değişiyor – A yeni monomda olmayacak = (A'+A)B' = B' F = A'B'+AB' B=0 olduğu için yeni monom B'
4
Lojik Devreleri 3.4 ABF ABF Boyutu 0 olan iki nokta birleştirilerek boyutu 1 olan bir çizgi elde edildi. Bu çizgi B=0'ı yani B nin tümleyenini temsi etmektedir B A Bu tür gruplamaları Karnaugh diyagramları ile yapmak daha kolaydır. Bitişiklilik özelliğinden yararlanılarak komşu noktalar gruplanabilir. Yukarıda gruplamanın yapıldığı sütunda B=0 (sabit), A ise değişkendir. Bu sütun B nin tümleyenini temsil etmektedir. A B
5
Lojik Devreleri BC A A C B zGruplamalarda 2'den daha fazla nokta da birleştirilebilir. Örnek: F(A,B,C) = m(4,5,6,7) A=1 ve sabit. B ve C ise değişiyor. Kübün bu yüzü A yı temsil ediyor. A B C
6
Lojik Devreleri 3.6 A B C A B C D Temel İçerenlerin Karnaugh Diyagramları İle Bulunması: Karnaugh diyagramlarındaki bitişiklilik ve çevrimlilik özelliği nedeniyle komşu gözler arasındaki geçişlerde sadece 1 değişken (giriş) değer değiştirir diğerleri sabit kalır. Girişlerin sabit kaldığı komşu gözlerdeki "doğru" noktaları 2'li, 4'lü, 8'li … gruplarda toplamak mümkündür. Aşağıda 3 ve 4 değişkenli Karnaugh diyagramları için girişlerin sabit kaldıkları alanlar gösterilmiştir AB C C B A BC A Aynı diyagram, değişkenler farklı şekillerde yerleştirilerek de yandaki gibi oluşturulabilir AB CD
7
Lojik Devreleri 3.7 Örnek: Aşağıda verilen fonksiyonun temel içerenlerinin bulunması F(A,B,C,D) = m(0,2,5,8,9,10,11,12,13,14,15) C B A AB F CD D F=A +B'D' +BC'D Temel içerenler bulunurken fonksiyonun "doğru" noktaları mümkün olan en büyük gruplara yerleştirilirler. Örneğin ayrı ayrı 4 'lü gruplarda bulunan iki nokta birleştirilerek 2'li yeni bir grup oluşturmaya gerek yoktur. Ancak noktalardan biri daha büyük bir gruba ait değilse (yukarıdaki 0101 gibi) o nokta gruptaki başka bir nokta ile kümelenebilir.
8
Lojik Devreleri BC A A C B Tüm Temel İçeren Tabanının Bulunması: Lojik devre tasarımında indirgeme işlemi o fonksiyonun bütün temel içerenlerinin bulunmasıyla başlar. Bütün temel içerenlerin oluşturduğu kümeye tüm temel içeren tabanı denir. İndirgemenin 2. aşamasında fonksiyonun bütün doğru noktalarını örtecek şekilde, tüm temel içeren tabanından uygun temel içerenler seçilir. Fonksiyonun bütün doğru noktalarını örten temel içerenlerin oluşturduğu kümeye yeterli taban denir. Yeterli tabandan bir içeren kaldırılırsa fonksiyonun tüm doğru noktaları örtülmemiş olur. F(A,B,C)=BC'+ A'B + A'C+ AB' + B'C + AC' Buna göre bir fonksiyonu yalınlaştırma işlemi en uygun (ucuz) yeterli tabanı bulmak demektir. Örnek: Aşağıdaki fonksiyonun tüm temel içeren tabanını bulunuz.
9
Aynı fonksiyonun bir çok yeterli tabanı olabilir BC A A C B F(A,B,C)=BC'+ A'C+ AB' BC A A C B A'B+ B'C+ AC'F(A,B,C)= BC A A C B A'B+ BC'+ AB'+ B'C BC A A C B F(A,B,C)= BC' + A'C+ B'C+ AC' Yeterli tabandan bir temel içeren kaldırıldığında tüm doğru noktalar kapsanmamış olur.
10
Lojik Devreleri 3.10 Başlıca Nokta, Gerekli Temel İçeren: Bazı fonksiyonlarda bazı doğru noktalar sadece bir temel içeren tarafından örtülürler. Bu noktalara başlıca nokta denir. Bu noktaları örten temel içerenlere de gerekli temel içeren denir. Gerekli temel içerenler fonksiyonun yeterli tabanında mutlaka yer alırlar. Çünkü başlıca noktaların başka içerenler tarafından örtülmesi mümkün değildir. Örnek: C B A AB F CD D Tüm Temel İçeren Tabanı: C'D, BC', AC', BD', A'CD', AB'D Başlıca NoktalarGerekli İçerenler 0001C'D 0010A'CD' 1000AC' 1110BD' 1011AB'D Buradaki gerekli temel içeren fonksiyonun tüm doğru noktlarını örtmektedir. F= C'D + A'CD' + AC' + BD' + AB'D
11
Lojik Devreleri 3.11 C B A AB F CD D Örnek: Bir fonksiyonun tüm temel içeren tabanının, başlıca noktalarının ve gerekli içerenlerinin bulunması. Tüm Temel İçeren Tabanı: CD, AB, A'C, BC, BD', A'D' Başlıca NoktalarGerekli İçerenler 0000A'D' 1101AB 1011CD