四入力カルノー図 4 input Karnaugh map

4入力のカルノー図の作り方を説明します。

以下の様な真理値表があったとします。


ここでFが1となる場所に着目します。


そして次の様な図を描きます。



ここで例えば、A=0,B=1,C=0,D=1,F=1なら


この様に四角の中に1を記入します。



また、A=1,B=1,C=1,D=0,F=1の場合なら、


の様に四角の中の該当部分に1を記入します。

これをF=1の場所すべてに対して行うと、以下の図になります。


ここから2の累乗根の数づつ四角の中の1を囲います。

*2の累乗根:1,2,4,8,・・・

全ての考えられる囲い方で囲うと以下の様になります。


実際には四角の中の1がすべて囲われていればよく、

必要のない重複部分は取り除けます。

どのように取り除くかは選択肢があるため、

ここではその一例を示します。


他にも囲い方はあると思いますが、今回はこれを解析します。

先ず、紫色で囲った部分について考えると


上の図の様にCとDは必ず0になります。

そこでCとDは否定記号を付け掛け算(AND)で結びます。

AとBは0でも1でも良いので何もしません。

次に黄色で囲った部分を見ていきます。


この場合、Bは0でも1でも良いので何もしません。

AとCは必ず0になるため否定の記号を付けます。

Dは必ず1となるためそのままの形とします。

そしてAとCの否定記号を付けたものと
Dとを掛け算(AND)で結びます。

そして次に水色で囲った部分についてみていきます。


これも同じでCは0でも1でも良いため何もしません。

Aは必ず0となるため否定の記号を付けます。

BとDは必ず1となるためそのままの形にします。

そしてAの否定とB及びDを掛け算(AND)で結びます。

更に次に茶色で囲った部分を見ていきます。


カルノー図は端と端はこの様に繋がっていると考えます。

それ以外は他と同じで、Cは0でも1でも良いので何もしません。

AとBは必ず1となっているのでそのままの形にします。

Dは必ず0となるので否定の記号を付けます。

そしてAとB及びDの否定を掛け算(AND)で結びます。

最後に紅色で囲った部分を見ていきます。


これは四角の中の1を一つしか囲えていないため

A,B,C,Dはどれも0or1の値をとります。

A,C,Dは必ず1となるのでそのまま。

Bは必ず0となるので否定の記号を付けます。

そしてA,C,DとBの否定を掛け算(AND)で結びます。

ここまでで算出した論理式を全て足し算(OR)で結ぶと
以下の様になります。



これが4入力のカルノー図を用いた解析例となります。




*2の累乗根以外で囲ってはいけません。


上の様に四角の中の1を3つ囲うのはダメです。












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