第1章の概要 講義の概要 ディジタル・システム – ディジタル信号とアナログ信号 – ディジタル・システムの特徴 – 直列と並列、符号化 数の表現 – s 進数 – 基数の変換 第2章 論理関数 ディジタル・システムは論理機能をハード ウェアで実現したものである。 本章では論理機能を表現するための論 理関数について学習する。 概要 命題論理 二項論理演算 論理値の計算 物理的実現 完全系(素演算) 命題論理 例題 — 警報器の作動 – 警備員室のマスタースイッチが入っていて、か つ((金庫の扉が動く)かまたは(警備員の キーで入れられる特殊スイッチが切ってあると きに、 銀行の入り口のドアが開く)) 警備員室 マスター スイッチ 金庫の扉 入り口のドア 特殊スイッチ 記号で表す 警報器が鳴る マスタースイッチがオン 銀行のドアが開く 金庫の扉が動く 特殊スイッチがオン 定義 命題 – ある内容を表す文章において、その内容が真 であるか偽であるかのいずれかであるものを いう. 真理値 – 真(T)または偽(F)の値 命題の値 – 命題は値として真理値〔真または偽の値〕をも つ。 論理操作(論理演算) 否定 論理積 論理和 その他 否定(NOT, negation) – 特殊スイッチがオンでない= S – S の否定を表すのに S のほかに などの表し方がある。 論理積 – 特殊スイッチがオンでなく、かつ 銀行のドア が開く 一般に命題 A が真かつ命題 B が真のときに (そのときに限って)真となる命題を A と B の 論理積 で表す. 素命題と複合命題 – 素命題 ・・・ 「特殊スイッチがオン」 – 複合命題 ・・・ 論理和 – A が偽 B が偽のときに、そのときに限って偽と なる複合命題 排他的論理和 (exclusive OR) 「太郎が青の乗用車に乗ってくるか、または赤 のスポーツカーに乗ってくる。」 その他 – 対等 (equivalence) – 含意 (implication) 真理値表 2項論理演算 定義 – 論理変数・・・真理値をとる変数 – 論理関数・・・論理変数に対して論理演算を施 したもの 論理関数は真理値(の組み合わせ)から真理値 への写像である. – 論理演算を で表し • 2項演算 • 単項演算 2変数論理関数 1変数論理関数 2変数論理関数はいくつあるか? NAND NOR 優先順位 なるべく を使う 論理値の計算 論理変数にT, F を代入して論理関数の値 を求める。 例題 の計算 この3つの式は等しい 同様に 任意の2変数論理関数は必ず16の二項 演算のうちの一つで表すことができる. 物理的実現 ゲートの表記法 AND NAND OR NOR NOT 物理的実現 (続き) 回路の設計手順 – 問題から論理式または真理値表を作る。 – and, or, not で表現する。 – 等価なもので最も安くできる式を探す. – 式を回路に直す。 警報器の例 ーー 回路を書いてみよう。 完全系(素演算) が恒等的に成立するこ とを示せ. 2項論理演算子の中には not や他の2項 演算子で表されるものもある. 必要最低限の演算子の個数はいくつか? , , の3つがあれば十分である. と だけではダメである。なぜか? 否定、論理和、論理積による表現 16個の論理演算子 論理積は論理和と否定で表現できる. 論理和は論理積と否定で表現できる. ↓(nor)があればすべてが表現できる. ↑(nand)があればすべてが表現できる. なぜか? 次章に続く
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