О структуре, сложности и глубине схем в базисе $\{\&,\vee \}$, реализующих ступенчатые функции алгебры логики
С. А. Ложкин,
Д. С. Кинжикеева Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, г. Москва, 119991, Россия
Аннотация:
Решается задача синтеза схем из функциональных элементов (СФЭ) в базисе
$\{\&,\vee\}$, реализующих ступенчатые функции алгебры логики (ФАЛ) от
$n$,
$n=1,2,\ldots$, булевых переменных (БП), то есть ФАЛ, обращающиеся в единицу на всех наборах единичного куба размерности
$n$, номера которых не меньше заданного числа – порога этой ФАЛ.
Ступенчатые ФАЛ часто встречаются в теоретических и прикладных исследованиях в качестве вспомогательных ФАЛ. Так, схемная реализация
$n$-разрядного двоичного сумматора включает в себя подсхему, реализующую ступенчатую ФАЛ от
$n$ БП с порогом
$2^n/3$, глубина которой составляет основную часть глубины всего сумматора.
С точностью до изоморфизма или подобия, то есть до изоморфизма и эквивалентных преобразований на основе тождеств коммутативности и ассоциативности, описана структура СФЭ, реализующих ступенчатые ФАЛ от
$n$ БП с минимальной сложностью, равной
$(n-1)$, или минимальным рангом, равным
$n$. Установлено точное значение глубины указанных СФЭ. Исследована возможность оптимизации СФЭ, реализующих ступенчатые ФАЛ, как по сложности, так и по глубине.
Ключевые слова:
схемы из функциональных элементов, базис $\{\&,\vee \} $, ступенчатые функции алгебры логики, минимизация сложности и глубины, структура минимальных схем.
УДК:
519.95
Поступила в редакцию: 11.08.2020
DOI:
10.26907/2541-7746.2020.3.335-349