基于粒計(jì)算的組合邏輯電路快速優(yōu)化算法研究.pdf

1、組合邏輯電路的優(yōu)化是組合邏輯電路分析和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容。優(yōu)化的本質(zhì)是對(duì)真值表或者邏輯函數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)。傳統(tǒng)的優(yōu)化方法主要有:公式法、卡諾圖法、Q-M算法及其改進(jìn)算法。工業(yè)中大多采用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化手段，隨著電路規(guī)模和復(fù)雜性不斷提高，組合邏輯電路的優(yōu)化也會(huì)面臨大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的方法還會(huì)有很大改進(jìn)空間。粒計(jì)算是處理大規(guī)模、復(fù)雜問(wèn)題的有效手段，利用粒計(jì)算解決組合數(shù)字邏輯電路中的優(yōu)化問(wèn)題，是一個(gè)新的嘗試和挑戰(zhàn)。
　　本文從知識(shí)工程的角度對(duì)邏輯

2、優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行描述和求解，將粒計(jì)算應(yīng)用于組合邏輯電路的優(yōu)化，將組合邏輯電路的優(yōu)化轉(zhuǎn)換為邏輯系統(tǒng)的規(guī)則提取，改變了傳統(tǒng)組合邏輯電路優(yōu)化的思路，更快的得到正確結(jié)果，并將多輸入單輸出真值表約簡(jiǎn)擴(kuò)展為多輸入多輸出真值表約簡(jiǎn)，提高運(yùn)算效率。
　　首先，對(duì)基于粒計(jì)算的真值表約簡(jiǎn)算法進(jìn)行改進(jìn)，并建立由粒矩陣刻畫(huà)的等價(jià)關(guān)系模型，利用矩陣運(yùn)算，在不同粒度空間同時(shí)尋找多個(gè)輸出的可能解，并利用粒矩陣中存在的啟發(fā)式知識(shí)減少搜索空間，設(shè)計(jì)了多輸入多輸出真值表

3、快速并行約簡(jiǎn)算法。為了節(jié)約運(yùn)算空間，本文還對(duì)粒矩陣的知識(shí)表示形式進(jìn)行改進(jìn)，提出基于粒計(jì)算的多輸入多輸出邏輯函數(shù)式約簡(jiǎn)算法，將矩陣運(yùn)算轉(zhuǎn)換為統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，大大節(jié)約了運(yùn)算時(shí)間。以發(fā)光二極管為例，詳細(xì)說(shuō)明了以上兩種算法的具體計(jì)算過(guò)程。通過(guò)算法證明以及與Multisim軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，證明了該算法的正確性和有效性。
　　其次，本文將最小項(xiàng)存在的統(tǒng)計(jì)特性與粒計(jì)算相結(jié)合，提出多輸入單輸出邏輯函數(shù)式約簡(jiǎn)算法。首先將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)化為最小項(xiàng)之和的表達(dá)形

4、式，按照粒度由粗到細(xì)，在不同粒度下的知識(shí)空間中求取信息粒，同時(shí)利用啟發(fā)式知識(shí)減小搜索空間，通過(guò)設(shè)置停止條件，得到最終結(jié)果。文中以具體實(shí)例來(lái)說(shuō)明了算法的具體步驟，同時(shí)與Multisim軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，說(shuō)明了本算法的正確性。
　　最后，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的邏輯函數(shù)約簡(jiǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了本文中所提出的4種算法以及一些傳統(tǒng)算法，設(shè)計(jì)了多種輸入輸出形式，便于用戶操作。
　　本文提出的4種邏輯函數(shù)約簡(jiǎn)算法，克服了傳統(tǒng)約簡(jiǎn)算法存在的計(jì)算冗余