在數(shù)字電路中,用集成電路實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)時(shí),有些情況下用的時(shí)標(biāo)準(zhǔn)與或式,但一般情況下式函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)式,或某種簡(jiǎn)化形式。
一.標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式
在邏輯表達(dá)式中,每一個(gè)乘積項(xiàng)都具有標(biāo)準(zhǔn)形式,人們常稱這種乘積項(xiàng)為最小項(xiàng)。
(一)最小項(xiàng)的概念
最小項(xiàng)是邏輯代數(shù)中一個(gè)重要概念。一般地說(shuō),對(duì)于n個(gè)變量,如果p是一個(gè)含有n個(gè)因子的乘積項(xiàng),而且每一個(gè)變量都以原變量或者反變量的形式,作為一個(gè)因子在p中出現(xiàn)且僅出現(xiàn)一次,那么就稱p是這n個(gè)變量的一個(gè)最小項(xiàng),n個(gè)變量一共有個(gè)最小項(xiàng),因?yàn)槊恳粋€(gè)變量都有原變量,反變量?jī)煞N形式,而變量個(gè)數(shù)是n。
(二)最小項(xiàng)的性質(zhì)
最小項(xiàng)有下列性質(zhì):
1.每一個(gè)最小項(xiàng)都有一組也只有一組使其值為1的對(duì)應(yīng)變量取值;
2.任意兩個(gè)不同的最小項(xiàng)之積,值恒為0;
3.變量全部最小項(xiàng)之和,值恒為1。
(三)最小項(xiàng)使組成邏輯函數(shù)的基本單元
任何邏輯函數(shù)都可以表示成為最小項(xiàng)之和的形式――標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式,也即是說(shuō),任何邏輯函數(shù),都是由函數(shù)中變量的若干最小項(xiàng)構(gòu)成的。
邏輯函數(shù)最小項(xiàng)之和的形式――標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)是是唯一的,也就是說(shuō),一個(gè)邏輯函數(shù)只有一個(gè)最小項(xiàng)之和的表達(dá)式。利用邏輯代數(shù)中的公式和定理,可以將任何邏輯函數(shù)展開(kāi)或變換成標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式。
邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式,也可以從真值表直接得到。只要在真值表中,挑出那些使函數(shù)值為1的變量取值,變量為1的寫(xiě)成原變量,為0的寫(xiě)成反變量,這樣對(duì)應(yīng)于使函數(shù)值為1的每一種取值,都可以寫(xiě)出一個(gè)乘積項(xiàng),只要把這些乘積項(xiàng)加起來(lái),所得到的就是函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式。
(四)最小項(xiàng)的編號(hào)
為了敘述和書(shū)寫(xiě)的方便,通常都要對(duì)最小項(xiàng)進(jìn)行編號(hào)。
編號(hào)的方法是:把與最小項(xiàng)對(duì)應(yīng)的變量取值當(dāng)成二進(jìn)制數(shù),與之相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù),就是該最小項(xiàng)的編號(hào)。
一個(gè)最小項(xiàng),只要把原變量當(dāng)成1,反變量當(dāng)成0,便可直接得到它的編號(hào)。
在書(shū)寫(xiě)邏輯函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式時(shí),常常用注有下標(biāo)的小寫(xiě)m表示有關(guān)的最小項(xiàng),甚至只用相應(yīng)編號(hào)表示。
二.邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)
一個(gè)邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)式,常按照式中變量之間運(yùn)算關(guān)系不同,分成最簡(jiǎn)與或式,最簡(jiǎn)與非-與非式,最簡(jiǎn)或與式,最簡(jiǎn)或非-或非式,最簡(jiǎn)與或非式等五種。
(一)最簡(jiǎn)與或式
定義:乘積項(xiàng)的個(gè)數(shù)最少,每個(gè)乘積項(xiàng)中相乘的變量個(gè)數(shù)也最少的與或表達(dá)式,叫做最簡(jiǎn)與或表達(dá)式。
(二)最簡(jiǎn)與非-與非式
定義:非號(hào)最少,每個(gè)非號(hào)下面相乘的變量個(gè)數(shù)也最少的與非-與非式,叫做最簡(jiǎn)與非-與非表達(dá)式。注意,單個(gè)變量上面的非號(hào)不算,因?yàn)橐褜⑵洚?dāng)成反變量。
在最簡(jiǎn)與或表達(dá)式的基礎(chǔ)上,兩次取反,再用摩根定理去掉下面的反號(hào),便可得到函數(shù)的最簡(jiǎn)與非-與非表達(dá)式。
(三)最簡(jiǎn)或與式
定義:括號(hào)個(gè)數(shù)最少,每個(gè)括號(hào)中相加的變量的個(gè)數(shù)也最少的或與式,叫做或與最簡(jiǎn)表達(dá)式。
在反函數(shù)最簡(jiǎn)或與表達(dá)式的基礎(chǔ)上,取反,再用摩根定理去掉反號(hào),便可得到函數(shù)的最簡(jiǎn)或與表達(dá)式。當(dāng)然,在反函數(shù)的最簡(jiǎn)或與表達(dá)式的基礎(chǔ)上,也可用反演規(guī)則,直接寫(xiě)出函數(shù)的最簡(jiǎn)或與式。
(四)最簡(jiǎn)或非-或非式
定義:非號(hào)個(gè)數(shù)最少,非號(hào)下面相加變量的個(gè)數(shù)也最少的或非-或非式,叫做最簡(jiǎn)或非-或非表達(dá)式。
在最簡(jiǎn)或與式的基礎(chǔ)上,兩次取反,再用摩根定理去掉下面的反號(hào),所得到的便是函數(shù)的最簡(jiǎn)或非-或非表達(dá)式。
(五)最簡(jiǎn)與或非式
定義:在非號(hào)下面相加的乘積項(xiàng)的個(gè)數(shù)最少,每個(gè)乘積項(xiàng)中相乘的變量個(gè)數(shù)也最少的與或非式,叫做最簡(jiǎn)與或非表達(dá)式。
在最簡(jiǎn)或非-或非式的基礎(chǔ)上,用摩根定理去掉大反號(hào)下面的小反號(hào),便可得到函數(shù)的最簡(jiǎn)與或非表達(dá)式。當(dāng)然,在反函數(shù)最簡(jiǎn)與或式基礎(chǔ)上,直接取反亦可。