- •Логические основы построения эвм. (методические указания к контрольному заданию 3)
- •1. Физические формы представления информации в компьютерах.
- •2. Алгебра логики и ее элементы.
- •Представление эвм как сложной структуры с множествами входов и выходов (по Пятибратову)
- •2.1. Основные операции алгебры логики.
- •2.2. Прочие операции алгебры логики.
- •2.3. Таблицы истинности.
- •2.4. Свойства алгебры логики.
- •2.5. Законы алгебры логики.
- •3. Логический синтез вычислительных схем
- •Словесное описание работы схемы.
- •Формализация словесного описания.
- •Представление полученных выражений в выбранном логически полном базисе элементарных функций.
- •4. Решение примера.
- •1. Словесное описание работы схемы
- •2. Таблица истинности логического сумматора на два входа.
- •5. Функции логического сумматора на два входа (после операций по п.П 3 и 4):
2.4. Свойства алгебры логики.
Х1 V 1 = 1 Х1 • 0 = 0 Х1 V Х1 V ….V Х1 = Х1
Х1 V Х1= 1 Х1 • 1 = Х1 Х1 • Х1 …. • Х1 = Х1
Х1 V 0 = Х1 Х1 • Х1 = 0
Х1 V Х1 = Х1 Х1 • Х1 = Х1
2.5. Законы алгебры логики.
Операции в алгебре логики выполняются по определенным правилам согласно некоторым аксиомам, теоремам и следствиям.
Сочетательный закон: (Х1 V Х2 ) V Х3 = Х1 V (Х2 V Х3 ) ; (Х1 • Х2 ) • Х3 = Х1 • (Х2 • Х3 )
Переместительный закон: (Х1 V Х2 ) = (Х2 V Х1) ; (Х1 • Х2 ) = (Х2 • Х1 )
Распределительный закон: Х1 • (Х2 V Х3 ) = Х1 • Х2 V Х2 • Х3 ; (Х1 V Х2 ) • Х3 = Х1 • Х3 V Х2 • Х3
Кроме того, в алгебре логики установлен целый ряд других законов, с помощью которых возможно преобразование логических функций:
-
коммутативный (переместительный),
-
ассоциативный (сочетательный),
-
дистрибутивный (распределительный),
-
закон поглощения,
-
законы склеивания,
-
закон свертки,
-
правило де Моргана,
Используя данные законы, можно преобразовывать исходные выражения в более простые (минимизировать их). По упрощенным выражениям можно построить техническое устройство, имеющее минимальные аппаратурные затраты.
3. Логический синтез вычислительных схем
Техническая интерпретация логических функций (по Пятибратову).
По логическим выражениям проектируются схемы ЭВМ. При этом следует придерживаться следующей последовательности действий:
-
Словесное описание работы схемы.
-
Формализация словесного описания.
-
Запись функций в дизъюнктивной (конъюнктивной) совершенной нормальной форме по таблицам истинности.
-
Минимизация логических зависимостей с целью их упрощения.
-
Представление полученных выражений в выбранном логически полном базисе элементарных функций.
-
Построение схемы устройства.
-
Проверка работоспособности полученной схемы.
В нижеприведенном примере представлены шаги 1,2,5,6 и 7, выделенные в списке жирным шрифтом.
Пример. Логический синтез (создание) вычислительных схем на примере одноразрядного двоичного сумматора, имеющего два входа (Х1 и Х2) и два выхода (S и Р) и выполняющего операцию сложения в соответствии с заданной таблицей истинности.
4. Решение примера.
1. Словесное описание работы схемы
Логический сумматор на два входа осуществляет одноразрядное сложение значений с двух входов (имеются четыре возможные комбинации – 0+0, 0+1, 1+0, 1+1). Результатная информация получается на выходе S, а при появлении на входах комбинации значений 1+1 результатная информация получается и на выходе Р.
2. Таблица истинности логического сумматора на два входа.
-
Х1
Х2
S –
сумма
Р - перенос в старший разряд
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
1