Karnaughove mapy & Quine-McCluskey
Komplexná didaktická pomôcka na výučbu optimalizácie logických obvodov: od pravdivostnej tabuľky a zápisu logickou funkciou (ÚSNF / ÚKNF), cez vizuálne zoskupovanie v Karnaughovej mape v Grayovom kóde, až po exaktnú algoritmickú minimalizáciu metódou Quine-McCluskey (hľadanie prvoimplikantov a tabuľka pokrytia).
1. Pravdivostná tabuľka
Kliknite na Y: 0 → 1 → X2. Karnaughova mapa (Grayov kód)
Bunky mapy sú usporiadané v Grayovom kóde (medzi susednými stĺpcami či riadkami sa mení vždy iba 1 bit: 00 → 01 → 11 → 10).
Kraje a rohy mapy logicky susedia (toroidálne prepojenie).
Žiadne aktívne mintermy (funkcia je trvalo rovná 0).
3. Quine-McCluskey metóda krok za krokom
Mintermy rozdelíme do skupín podľa váhy (počtu jednotiek). Následne porovnávame susedné skupiny s Hammingovou vzdialenosťou 1 (líšia sa v 1 bite) a nahrádzame ho pomlčkou (-). Prvky, ktoré nemožno ďalej zlúčiť, sú Prvoimplikanty (PI).
Riadky tvoria nájdené prvoimplikanty, stĺpce pôvodné mintermy. Ak má stĺpec iba jeden krížik (×), daný prvoimplikant je esenciálny (EPI) a v rovnici je povinný.
Didaktické pravidlá minimalizácie Karnaughovej mapy
Veľkosť slučky = mocnina 2
Slučka môže obsahovať iba 1, 2, 4, 8 alebo 16 susedných jednotiek (2k). Nikdy nie 3, 5 či 6! Čím je slučka väčšia, tým viac premenných vypadne a tým je logický člen úspornejší.
Toroidálny tvar (Okraje a rohy)
Karnaughova mapa nie je plochá tabuľka, ale povrch valca alebo toroidu (pneumatiky). Ľavý okraj susedí s pravým a horný so spodným. Všetky 4 rohy 4-premennej mapy tvoria platnú slučku veľkosti 4!
Neurčené stavy (Don't care – X)
Stavy 'X' sú vstupné kombinácie, ktoré v praxi nemôžu nastať (napr. BCD kódy 10 až 15). V K-mape ich môžeme zahrnúť do slučky, ak nám pomôžu vytvoriť väčšiu skupinu, alebo ich ignorovať, ak nepomáhajú.