## Logiksynthese und -minimierung - #### **Deduzierte Schaltungen lassen sich nicht effizient "von Hand entwickeln"** -> Wir brauchen Methodik für Schaltkreissynthese - #### **Logiksynthese und -minimierung: Versuch, Logik der Schaltung:** - zu generieren bzw. - zu minimieren - #### **Unterscheidung zwischen:** - **kombinatorischer Synthese** (Realisierung einer Booleschen Funktion) - **sequentieller Synthese** (Realisierung eines endlichen **Automaten**; kann als Boolesche Funktion repräsentiert werden) - #### Ausgangspunkt: Funktionsbeschreibung (Wahrheitstabelle, Boolescher Ausdruck, ... ) ## Wdhlg. : Synthese (simpel) - #### Realisierung beliebiger Wahrheitstabellen durch **Grundgatter möglich - #### Vorgehen: - Für jede Zeile mit Ausgabewert 1: Und-Gatter mit passender Eingangsbeschaltung - Oder-Verknüpfung aller Und-Gatter - ### Funktioniert für alle Tabellen, aber - teuer - nicht skalierbar ![[20260119_kmaps_260129_183719.jpg]] ## Weitere Grundlagen - #### Die Booleschen Ausdrücke xi und xi' heißen Literale - xi ist positives Literal - xi' ist negatives Literal - #### Eine Konjunktion von Literalen heißt Monom, wenn: - jedes Literal kommt höchstens einmal vor - es kommt nicht sowohl das positive als auch das negative Literal einer Variable vor - Monome: **x1x2x3, x1x2x3' - #### Ein Monom heißt vollständig oder Minterm, wenn jede Variable entweder als positives oder als negatives Literal vorkommt - #### Eine Disjunktion von paarweise verschiedenen Monomen heißt Polynom. Sind alle Monome des Polynoms vollständig, so heißt das Polynom vollständig - #### Eine Boolesche Funktion ist von ihrer Darstellung als Formel zu unterschieden - Die Interpretationsfunktion $\psi$ weist einer Formel die entsprechende Funktion zu - $f = (a+b) * c$ und $g = a * c + b * c$ sind unterschiedliche Formeln aber $\psi(f) = \psi(g)$ ## Logiktoptimierung - #### Gegeben: Eine Boolesche Funktion $f$ - #### Ziel: Darstellung von $f$ als Minimalpolynom $p$, das heißt ein Polynom sodass gilt: - $\psi(p) = f$ - Die Anzahl an Monomen in $p$ ist **minimal** - Die Anzahl der Literale in $p$ ist **minimal** - #### Idee: $x_1x_2x_3 + x_1x_2\bar{x_3} = x_1x_2$ - Die Belegung von $x_3$ hate keinen Einfluss auf den Wahrheitswert des Polynoms - $x_1x_2$ ist ein sogenannter Implikant von $x_1x_2x_3 + x_1x_2\bar{x_3}$ - #### Allgemein: Ein Monom(!) $q$ ist ein Implikant der Funktion $f$ falls $\psi(q) \leq f$ Das bedeutet das der Implikant kleiner oder optimierter als der Funktion ist - #### Ein Primimplikant von f ist ein maximaler Implikant $q$ von $f$, d.h. es gibt keinen Implikanten $s(s \neq q)$ -