СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Синтез комбинационных схем

1.1 Постановка задачи

1.2 Теоретические сведения

1.3 Расчёты и полученные результаты

1.4 Выводы по разделу

2 Синтез конечных автоматов

2.1 Постановка задачи

2.2 Теоретические сведения

2.3 Расчёты и полученные результаты

2.4 Выводы по разделу

3 Сети Петри

3.1 Постановка задачи

3.2 Теоретические сведения

3.3 Расчёты и полученные результаты

3.4 Выводы по разделу

Заключение

Литература

Приложение А

ВВЕДЕНИЕ

Работа посвящена синтезу дискретных устройств с “памятью” (конечных автоматов) и “без памяти” (комбинационных схем), а также анализу реально протекающих процессов с помощью сетей Петри.

В первой части рассмотрена минимизация булевых функций, заданных в виде СДНФ, с помощью двух различных способов : карт Карно и метода склеивания Квайна – МакКласки. Полученные в виде минимизированных ДНФ функции были приведены к базисам, состоящим всего из одной функции : И – НЕ и ИЛИ – НЕ , а затем реализованы в виде комбинационных схем на соответствующих логических элементах.

Во второй части заданный по условию в функциональном виде конечный автомат был минимизирован по числу состояний. Для полученного автомата был построен граф состояний. Затем, перейдя к двоичному представлению входных, выходных сигналов и сигналов состояния, в автомате были выделены элементы памяти и комбинационная часть, которая затем была минимизирована по числу переменнных. Автомат был реализован в базисе И – ИЛИ – НЕ с использованием D - триггера и задержки.

В третьей части была проанализирована заданная сеть Петри с помощью двух способов: матричного и основанного на построении дерева покрываемости, а также написана программа для её моделирования.

1 Синтез комбинационных схем

1.1 Постановка задачи

Для двух булевых функций, построенных по варианту задания в виде

(1.1.1)

, (1.1.2)

где gi, zi – десятичные числа из диапазона от 0 до 15 в двоичном виде,

сделать следующее:

а) представить F1 и F2 в виде СДНФ.

б) минимизировать (по количеству переменных в ДНФ) F1 с

помощью карт Карно, F2 – методом Квайна-МакКласки.

в) реализовать в виде комбинационной схемы на логических элементах F1 – в базисе И – НЕ, F2 – в базисе ИЛИ – НЕ, предварительно приведя F1 и F2 к соответствующим базисам.

gi и zi вычислять по выражениям:

(1.1.3)

(1.1.4)

при g0 = A, z0 = B . Параметр изменять от 1 до тех пор, пока не будет получено 9 различных значений gi и zi.

1.2 Теоретические сведения.

Булевой алгеброй называется множество S объектов A, B, C…, в котором определены две бинарные операции (логическое сложение – дизъюнкция(+) и логическое умножение – конъюнкция(∙)) и одна унарная операция(логическое отрицание()). Оно обладает следующими свойствами:

а) Для A, B, C S

1) , (замкнутость);

2) (коммутативные законы);

3) (ассоциативные законы);

4) (дистрибутивные законы);

5) (свойства идемпотентности);

6) в том и только том случае, если

(свойство совместимости);

7) S содержит элементы 1 и 0 такие, что для всякого элемента

;

8) для каждого элемента A класс S содержит элемент Ã (дополнение элемента A, часто обозначаемое символами Ā или 1- A ) такой, что

, .

В каждой булевой алгебре

(законы поглощения),

(законы склеивания),

(двойственность, законы де Моргана).

Если даны n булевых переменных X1, X2,…, Xn, каждая из которых может быть равна любому элементу булевой алгебры, то булевой функцией называется выражение

(1.2.1)

В каждой булевой алгебре существует ровно различных булевых функций n переменных.

Система булевых функций называется полной (базисом), если любая функция может быть представлена в виде суперпозиции функций выбраной системы.

Под критерим минимизации (упрощения) булевых функций будем понимать достижение минимума букв в записи функции.

Введём понятие многомерного куба.

Любую булеву функцию n переменных, заданную в ДНФ или СДНФ, можно отобразиь на n-мерном кубе, построенном в ортогональном базисе n булевых переменных. Каждое слагаемое в ДНФ или СДНФ представляется гиперплоскостью соответствующей размерности: если оно представляет собой конъюнкцию n переменных – точка, n-1 переменных – прямая, n-2 переменных – плоскость и т.д. Элементы n-мерного куба, имеющие s измерений, назовём s-кубами.

Комплекс K(y) кубов функции y=ƒ(x1,x2,…,xn) есть объединение Ks(y) множеств всех её кубов. Отсутствующие в конъюнкциях переменные будем обозначать через x.

1.3 Расчёты и полученные результаты.

По варианту задания находим gi и zi: