Forelesning 3. Karnaughdiagram

Like dokumenter
INF1400. Karnaughdiagram

IN1020. Logiske porter om forenkling til ALU

INF2270. Boolsk Algebra og kombinatorisk logikk

Repetisjon digital-teknikk. teknikk,, INF2270

Løsningsforslag i digitalteknikkoppgaver INF2270 uke 5 (29/1-4/2 2006)

Hva gikk vi gjennom forrige uke? Omid Mirmotahari 3

Ferdighetsmål: Kunne forenkle boolske uttrykk Kunne implementere flerinputs-porter med bare 2-inputs porter

Repetisjon. Sentrale temaer i kurset som er relevante for eksamen (Eksamen kan inneholde stoff som ikke er nevnt her)

Forelesning 2. Boolsk algebra og logiske porter

Datamaskiner og operativsystemer =>Datamaskinorganisering og arkitektur

Dagens temaer. Architecture INF ! Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and. ! Kort repetisjon fra forrige gang

INF1400 Kap 02 Boolsk Algebra og Logiske Porter

Løsningsforslag til regneøving 6. a) Bruk boolsk algebra til å forkorte følgende uttrykk [1] Fjerner 0 uttrykk, og får: [4]

V.17. Sven Åge Eriksen. Referanse:

4 kombinatorisk logikk, løsning

Forelesning 7. Tilstandsmaskin

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag INF1400 H04

UNIVERSITETET I OSLO

Høgskoleni østfold EKSAMEN. Dato: Eksamenstid: kl til kl. 1200

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK Fredag 21. mai 2004 Tid. Kl

7. Hvilket alternativ (A, B eller C) representerer hexadesimaltallet B737 (16) på oktal form?

Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Kort repetisjon fra forrige gang. Kombinatorisk logikk

Oppsummering digital-teknikk, teknikk, INF2270

INF1400. Tilstandsmaskin

TFE4101 Krets- og Digitalteknikk Høst 2016

Kapittel 5 Tilstandsmaskin

INF1400. Tilstandsmaskin

NY EKSAMEN Emnekode: ITD13012

EKSAMEN (Del 1, høsten 2014)

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK, LF DIGITALTEKNIKKDELEN AV EKSAMEN (VERSJON 1)

Dagens tema. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i læreboken. Repetisjon, design av digitale kretser. Kort om 2-komplements form

INF1400. Digital teknologi. Joakim Myrvoll 2014

EKSAMEN (Del 1, høsten 2015)

EKSAMEN Emnekode: ITD13012

VLSI (Very-Large-Scale-Integrated- Circuits) it Mer enn porter på samme. LSI (Large-Scale-Integrated-Circuits)

INF1400. Kombinatorisk Logikk

UNIVERSITETET I OSLO

TFE4101 Krets- og Digitalteknikk Høst 2016

Dagens temaer. Dagens temaer er hentet fra P&P kapittel 3. Motivet for å bruke binær representasjon. Boolsk algebra: Definisjoner og regler

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 4. Binær adder m.m.

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK

RAPPORT LAB 3 TERNING

Datateknikk TELE1004-A 13H HiST-AFT-EDT. Oppgåve 1. Delemne digitalteknikk og datakommunikasjon Øving 2; løysing

UNIVERSITETET I OSLO

Digitalstyring sammendrag

UNIVERSITETET I OSLO

INF1400. Kombinatorisk Logikk

Høgskoleni østfold EKSAMEN. Emnekode: Emne: ITD13012 Datateknikk (deleksamen 1, høstsemesteret) Dato: Eksamenstid: kl til kl.

Emnenavn: Datateknikk. Eksamenstid: 3 timer. Faglærer: Robert Roppestad. består av 5 sider inklusiv denne forsiden, samt 1 vedleggside.

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK

INF1400 Kap 1. Digital representasjon og digitale porter

INF2270. Sekvensiell Logikk

Løsningsforslag til 1. del av Del - EKSAMEN

MIK 200 Anvendt signalbehandling, Lab. 5, brytere, lysdioder og logikk.

HiST-AFT-EDT Digitalteknikk EDT001T-A 11H

Løsningsforslag til 1. del av Del - EKSAMEN

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

ITPE2400/DATS2400: Datamaskinarkitektur

Forelesning 5. Diverse komponenter/større system

5 E, B (16) , 1011 (2) Danner grupper a' fire bit , (2) Danner grupper a' tre bit 1 3 6, 5 4 (8)

Bokmål / Nynorsk / English NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK. Eksamen TFY4185 Måleteknikk

- - I Aile trykte og skrevne. samt kalkulator

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

MAX MIN RESET. 7 Data Inn Data Ut. Load

LØSNINGSFORSLAG 2006

INF1400 Kap4rest Kombinatorisk Logikk

kl 12:00 - mandag 31. mars 2008 Odde: uke 11 (12. mars 2008) Utlevert: fredag 7. mars 2008 Like: uke 13 (26. mars 2008) Regneøving 4

Notater: INF2270. Veronika Heimsbakk 10. juni 2014

1. del av Del - EKSAMEN

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Onsdag 15. august Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

VEILEDNING TIL LABORATORIEØVELSE NR 4

Forelesning 6. Sekvensiell logikk

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Prosent- og renteregning

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Mandag 14. august Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Sekvensiell logikk. Flip-flop er

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Digital representasjon

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK Fredag 6. aug 2004 Tid. Kl

Andre funksjoner som NAND, NOR, XOR og XNOR avledes fra AND, To funksjoner er ekvivalente hvis de for alle input-kombinasjoner gir

LØSNINGSFORSLAG Eksamen i emne SIE4006, Digitalteknikk med kretsteknikk, fredag 16. mai 2003

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Dagens temaer. Architecture INF ! Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Fredag 25. mai Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

IN1020. Obligatorisk oppgave 1. Formål

Oppsummering av digitalteknikkdelen

Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i læreboken. Oppbygging av flip-flop er og latcher. Kort om 2-komplements form

Løsningsforslag til eksamen i INF2270

Løsningsforslag til eksamen i INF2270

UNIVERSITETET I OSLO

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Onsdag 15. august Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

Transkript:

Forelesning 3 Karnaughdiagram

Hovedpunkter Karnaughdiagram Diagram med 2-4 variable Don t care tilstander Alternativ utlesning (leser ut ere) XOR implementasjon NAND implementasjon ved DeMorgan 2

Bakgrunn, typisk problemstilling Anta at vi designer et digitalt system med, for eksempel, 3 innganger og 2 utganger x y z Digitalt system F F 2 3

Sannhetstabell, eksempel Starter med å sette opp en sannhetstabell Setter så opp et uttrykk for hver utgang F, F 2 Ser på utgangens ere F = F 2 = x y z + x y z + Innganger x y z Utganger F F 2 x y z + xyz + xyz xy z + xyz 4

Karnaughdiagram Grafisk metode for forenkling av Boolske uttrykk Uttrykket må være representert ved sum av mintermer (m x ). Disse leser vi direkte ut av sannhetstabellen Metoden egner seg for funksjoner med 2-4(5) variable Eksempel, 2 variable: F = m + m 3 = a b + ab Eksempel, 4 variable: F = m + m + m 5 = A B C D + A B C D + ABCD 5

Prosedyre, 2 variable Setter inn mintermene i diagram Eksempel: generell funksjon - 2 variable F = m + m + m 2 + m 3 6

Prosedyre, 2 variable Eksempel for funksjonene: F = xy og F 2 = x y + xy + xy 7

Prosedyre, utlesning Leser så ut av diagrammet Grupperer naboruter som inneholder slik at vi får sammenhengende rektangler, Velg så store grupper som mulig. Antall element må være en potens av 2 Representerer gruppene ved de variablene i gruppen som ikke varierer xy x y 8

Prosedyre, utlesning Funksjonene som diagrammene beskriver er nå gitt av summen av uttrykkene som representerer hver gruppe F = xy F 2 = x + y y xy x 9

Karnaugh - 3 variable Plassering av mintermer for 3-variable funksjoner: Mintermene plasseres slik at kun variabel varierer i mellom hver vannrette/loddrette naborute yz

Karnaugh - 4 variable Plassering av mintermer for 4-variable funksjoner Mintermene plasseres slik at kun variabel varierer i mellom hver vannrette/loddrette naborute

Karnaughdiagram forenklingsprinsippet Karnaugh viser hvilke mintermer som må være høye for å få F =. Mintermene er plassert slik at naboer kun har en variabel som er forskjellige. Dette kan vi bruke til å finne sammenhenger og forenkle funksjonsutrykket F. F = m 2 +m 3 +m 7 +m 6 +m 5 +m 4 +m +m = 2

Grupperingsregler for diagram med 2-4 variable Grupperer naboruter som inneholder slik at vi får sammenhengende rektangler Ytterkantene av diagrammet kan også være naboruter Eksempel 3

Grupperingsregler for diagram med 2-4 variable Eksempel: 4

Eksempel: Grupperingsregler for diagram med 2-4 variable 5

Utlesningsregler for diagram med 2-4 variable Representerer hver gruppe ved de variablene i gruppen som ikke varierer. Diagrammets funksjon blir summen av hvert gruppeledd: Eksempel F = AD + CD + B C + AB 6

Utlesningsregler for diagram med 2-4 variable Eksempel: F = y + w z + xz Merker oss at jo større ruter desto enklere uttrykk 7

Utlesningsregler for diagram med 2-4 variable Eksempel: F = B D + C B + A CD 8

Utlesning av ere Ved å lese ut de tomme rutene ( erne) fra diagrammet får man F Dette kan noen ganger gi en enklere funksjon, eksempel: F = yz + wx F = (yz + wx ) Hadde vi lest ut ere ville vi fått F = xy + w y + w z + xz 9

Designeksempel Vi ønsker å designe en krets som kan sammenligne to tall A og B. Hvert tall er representert ved to bit. Kretsen skal finne A>B samt A=B ) Vi har dermed 2 2=4 innganger, og 2 utganger 2) Setter navn på utgangene: F for A>B og F 2 for A=B A A Digitalt F B B system F 2 2

Designeksempel Innganger Utganger Vi trenger en oversikt over alle mulige inngangs/utgangs kombinasjoner, derfor: 3) Setter opp en sannhetstabell for hver utgang (slår sammen til en dobbel tabell) 4) Leser ut mintermer F = A A B B + A A B B + A A B B + A A B B + A A B B + A A B B F 2 = A A B B + A A B B + A A B B + A A B B A B A B F F 2 2

Designeksempel Forenkler uttrykket for å spare porter 5) Setter inn i Karnaughdiagram F A A B B F = A A B B + A A B B + A A B B + A A B B + A A B B + A A B B F 2 = A A B B + A A B B + A A B B + A A B B AA F 2 B B 22

Designeksempel 6) Leser ut av diagrammene F = F 2 : Ingen forenkling mulig ved utlesning av ere, leser derfor ut ere F 2 = A B + A B B + Inverterer begge sider A A B A B + A B + A B + A B F 2 = (A B + A B + A B + A B ) F A A F 2 A A B B B B 23

Designeksempel 7) Implementerer uttrykkene F = A B + A B B + A A B F 2 = (A B + A B + A B + A B ) ( Hva med XOR ) A B A B B F A B A B A B F 2 A A B A B 24

Algebraisk reduksjon til NAND / NOR I noen tilfeller har man kun NAND og NOR kretser tilrådighet Eksempel: F = B D + BD DeMorgan: F = ((B D ) (BD) ) 25

Don t care I noen tilfeller har man inngangskombinasjoner som aldri dukker opp I andre tilfeller bryr man seg ikke om utfallet for visse inngangskombinasjoner Slike kombinasjoner kalles don t care kombinasjoner og markers med X A B C Innganger A B C Digitalt system Utganger F X X F 26

Don t care X er kan man sette som man vil til eller I dette eksemplet velger vi X til, og får en enklere funksjon, F = C A B C F X X () () X X 27

Don t care Eksempel: Velger to av X ene til og en X til Får to grupper: F = y + x z X X X 28

Designeksempel Oblig nr. Ønsker å representere et binært tall på ett 7-segments display 5V på ledning nr. a gir lys i segment nr. a 5V på ledning nr. b gir lys i segment nr. b osv... 29

Oblig nr. Ønsker å representere et binært tall på et 7-segments display Binært ord bit3 (v) bit2 (u) bit (t) bit (s) Digitalt system a b c d e f g Display Et 7-segmentsdisplay kan ikke visualisere tallene -5, for disse tallene bryr vi oss ikke om hva displayet viser (Don t care) 3

3 Oblig nr. Tips : Lag en sannhetstabell for hver utgang (7stk) (kan slås sammen i en stor tabell) Utganger Innganger s t u a b v c d e f g Tips 2: Les ut mintermer

Oblig nr. Tips 3: Bruk Karnaughdiagram for hvert utgangsuttykk (7stk) a uv b uv c uv st st st d uv e uv f uv g uv st st st st 32

33 Spesialteknikker

XOR XOR funksjonen dekker maksimalt uheldige er plasseringer i diagrammet Har man XOR porter til rådighet bruker man disse I dette eksemplet kan stk. 3-inputs XOR realisere F 34

XOR XOR av inverterte innganger, a, b osv. gir andre diagramkonfigurasjoner ab cd ab cd XOR av 3 eller 2 innganger i et 4-variabeldiagram gir nye konfigurasjoner osv. ab cd ab cd ab cd ab cd 35

XOR XOR funksjonen kan kombineres med andre ledd Eksempel: F = A B C D + A C D 36

Andre algoritmer Karnaughdiagram er en grafisk metode for forenkling av uttrykk med 2-4 variable Ikke egnet for funksjoner med flere variable Ikke egnet for softwareimplementasjon Quine-McCluskey-algoritmen (956) Egnet for software men treg ved mange variable 37 Espresso-algoritmen (986) Rask og brukes i mange designverktøy (heuristisk optimalisering)

Oppsummering Karnaughdiagram Diagram med 2-4 variable Don t care tilstander Alternativ utlesning (leser ut ere) XOR implementasjon NAND implementasjon ved DeMorgan 38