基于粒計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計的關鍵內容。優(yōu)化的本質是對真值表或者邏輯函數(shù)式進行化簡。傳統(tǒng)的優(yōu)化方法主要有:公式法、卡諾圖法、Q-M算法及其改進算法。工業(yè)中大多采用電子設計自動化手段，隨著電路規(guī)模和復雜性不斷提高，組合邏輯電路的優(yōu)化也會面臨大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的方法還會有很大改進空間。粒計算是處理大規(guī)模、復雜問題的有效手段，利用粒計算解決組合數(shù)字邏輯電路中的優(yōu)化問題，是一個新的嘗試和挑戰(zhàn)。
　　本文從知識工程的角度對邏輯

2、優(yōu)化問題進行描述和求解，將粒計算應用于組合邏輯電路的優(yōu)化，將組合邏輯電路的優(yōu)化轉換為邏輯系統(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，更快的得到正確結果，并將多輸入單輸出真值表約簡擴展為多輸入多輸出真值表約簡，提高運算效率。
　　首先，對基于粒計算的真值表約簡算法進行改進，并建立由粒矩陣刻畫的等價關系模型，利用矩陣運算，在不同粒度空間同時尋找多個輸出的可能解，并利用粒矩陣中存在的啟發(fā)式知識減少搜索空間，設計了多輸入多輸出真值表

3、快速并行約簡算法。為了節(jié)約運算空間，本文還對粒矩陣的知識表示形式進行改進，提出基于粒計算的多輸入多輸出邏輯函數(shù)式約簡算法，將矩陣運算轉換為統(tǒng)計運算，大大節(jié)約了運算時間。以發(fā)光二極管為例，詳細說明了以上兩種算法的具體計算過程。通過算法證明以及與Multisim軟件進行實驗對比，證明了該算法的正確性和有效性。
　　其次，本文將最小項存在的統(tǒng)計特性與粒計算相結合，提出多輸入單輸出邏輯函數(shù)式約簡算法。首先將邏輯函數(shù)轉化為最小項之和的表達形

4、式，按照粒度由粗到細，在不同粒度下的知識空間中求取信息粒，同時利用啟發(fā)式知識減小搜索空間，通過設置停止條件，得到最終結果。文中以具體實例來說明了算法的具體步驟，同時與Multisim軟件進行實驗對比，說明了本算法的正確性。
　　最后，設計了一個簡單的邏輯函數(shù)約簡系統(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，設計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)約簡算法，克服了傳統(tǒng)約簡算法存在的計算冗余