Синтез переключательных функций в одноэлементном базисе

Операция (стрелка) Пирса

f8(x1,x2)
x1
x2
f8

Эту функцию можем представить, записав по "единицам":

f8(x1,x2) = x1x2 = x1x2

или

x1x2 = x1x2

На основе принципа суперпозиции:

f(x1,x2,...xn) = x1x2x3. . . xn = x1x2x3 . . .xn

Применяя правило де Моргана:

x1x2x3. . .xn = x1x2x3 . . .xn = x1 x2 x3 . . . xn

или:

x1x2x3. . .xn = x1 x2 x3 . . . xn

т.е.

x1x2x3. . .xn = x1 x2 x3 . . . xn

Рассмотрим некоторые соотношения для операции Пирса:

xx = xx = x

x1x2 = x1x2 = x2x1 = x2x1

x1x2x3 = (x1x2)x3 = x1x2x3 x1(x2x3),

т.е. операция Пирса не обладает свойством ассоциативности

x1x2x3 = (x1x2)x3 = x1(x2x3)

x1x2x3x4 = (x1x2)(x3x4)

При этом порядок выполнения операций в формулах, где есть операции Пирса такой:

  1. раскрываются скобки
  2. выполняются операции инверсии
  3. выполняются операции Пирса

Синтез логических функций в базисе Пирса удобно производить, имея запись функции в КНФ.

Допустим, что ФАЛ задана в конъюктивной форме

f = Q1Q2Q3 . . . Qn

Подставим член Qi в виде:

Qi = (xr xp xq . . . xw xf xe . . . xz)

Возьмем двойное отрицание от обеих частей этого равенства, применив правило де Моргана

Qi = (xr xp xq . . . xw xf xe . . . xz) = (xr * xp * xq * . . . xw * xf * xe * . . . * xz)

Применяя соотношение, полученное на основе принципа суперпозиции:

Qi = (xrxpxq. . .xwxf xe. . .xz)

Или, применяя это преобразование к исходной форме, получим:

f = Q1Q2Q3. . .Qn

Итак: чтобы от КНФ перейти к базису Пирса и инверсии необходимо:

  1. заменить операции дизъюнкции операциями Пирса
  2. заменить операции конъюнкции операциями Пирса
  3. заключить в скобки все те группы букв, которые соответсвуют конъюнктивным членам.

Пример:

f(x1x2 x3) = (x1 x2 x3) (x1 x4) (x2 x4) = (x1x2x3)(x1x4) (x2x4)

Замечание. Так как в этих произведениях число букв не увеличивается, и если исходная форма функции была минимальной, то вновь полученная также будет минимальной (в действительности дело обстоит сложнее, поскольку мы рассматриваем не базис "", а другой, то есть "" и "-" - операцию Пирса и инверсию).

Принципиально можно избавиться от отрицаний, применив соотношение: xi = xixi, но тогда нельзя будет утверждать, что полученная форма будет минимальной!