กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

แผนที่คาร์นอห์

พีชคณิตแบบบูล/ไดอะแกรม/การเพิ่มประสิทธิภาพทางอิเล็กทรอนิกส์/ลอจิกในวิทยาการคอมพิวเตอร์/การเปลี่ยนเส้นทางที่สามารถพิมพ์ได้/เปลี่ยนเส้นทางไปยังจุดยึดที่ฝังอยู่/เปลี่ยนเส้นทางไปยังหัวข้อที่เกี่ยวข้อง/เปลี่ยนเส้นทางด้วยความเป็นไปได้

แผนที่คาร์โนห์ ( KMหรือK-map ) เป็นแผนภาพที่สามารถใช้เพื่อลดความซับซ้อน ของ นิพจน์พีชคณิต บู ลีน มอริซ คาร์โนห์ได้แนะนำเทคนิคนี้ในปี 1953 โดยเป็นการปรับปรุงแผนภูมิVeitch ของ...

แผนที่คาร์นอห์

ตัวอย่างแผนที่ K-map

แผนที่คาร์โนห์ ( KMหรือK-map ) เป็นแผนภาพที่สามารถใช้เพื่อลดความซับซ้อน ของ นิพจน์พีชคณิต บู ลีน มอริซ คาร์โนห์ได้แนะนำเทคนิคนี้ในปี 1953 [ 1 ] [ 2 ]โดยเป็นการปรับปรุงแผนภูมิVeitch ของ เอ็ดเวิร์ด ดับเบิลยู. เวทช์ใน ปี 1952 [ 3 ] [ 4 ]ซึ่งเป็นการค้นพบใหม่ของแผนภาพตรรกะ ของ อัลลัน มาร์ควานด์ในปี 1881 [ 5 ] [ 6 ]หรือแผนภาพมาร์ควานด์ [ 4 ] นอกจากนี้ยังรู้จักกันในชื่อแผนภาพมาร์ควานด์-เวทช์ [ 4 ] แผนที่คาร์โนห์-เวทช์ (KV)และ (ไม่บ่อยนัก) แผนภูมิสโวโบดา [ 7 ] แผนที่ คาร์โนห์ถือ เป็นความก้าวหน้าในช่วงต้นของประวัติศาสตร์ วิธีการ ตรรกะเชิงรูปธรรมและยังคงมีความเกี่ยวข้องในยุคดิจิทัล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้าน การออกแบบ วงจรตรรกะและวิศวกรรมดิจิทัล[ 4 ]

คำนิยาม

แผนที่คาร์นอห์ช่วยลดความจำเป็นในการคำนวณที่ซับซ้อนโดยใช้ประโยชน์จากความสามารถในการจดจำรูปแบบของมนุษย์[ 1 ]นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถระบุและกำจัดเงื่อนไขการแข่งขัน ที่อาจเกิดขึ้นได้ อย่าง รวดเร็ว [ 8 ]

ผลลัพธ์บูลีนที่ต้องการจะถูกถ่ายโอนจากตารางความจริงไปยังตารางสองมิติ โดยในแผนที่คาร์โนห์ เซลล์จะถูกเรียงลำดับตามรหัสเกรย์ [ 9 ] [ 4 ] และตำแหน่งเซลล์แต่ละตำแหน่งแสดงถึง การรวมกันของเงื่อนไขอินพุตหนึ่งชุด เซลล์ยังเป็นที่รู้จักในชื่อมินเทอมในขณะที่ค่าเซลล์แต่ละค่าแสดงถึงค่าเอาต์พุตที่สอดคล้องกันของฟังก์ชันบูลีน กลุ่มที่เหมาะสมที่สุดของ 1 หรือ 0 จะถูกระบุ ซึ่งแสดงถึงเทอมของรูปแบบมาตรฐานของตรรกะในตารางความจริงดั้งเดิม[ 10 ]เทอมเหล่านี้สามารถใช้เพื่อเขียนนิพจน์บูลีนขั้นต่ำที่แสดงถึงตรรกะที่ต้องการได้

แผนที่คาร์นอห์ใช้เพื่อลดความซับซ้อนของข้อกำหนดตรรกะในโลกแห่งความเป็นจริง เพื่อให้สามารถนำไปใช้โดยใช้เกตตรรกะ จำนวนน้อยที่สุด นิพจน์ผลรวมของผลคูณ ( SOP) สามารถนำไปใช้ได้เสมอโดยใช้เกต ANDที่ป้อนเข้าสู่เกต ORและนิพจน์ผลคูณของผลรวม (POS) นำไปสู่เกต OR ที่ป้อนเข้าสู่เกต AND นิพจน์ POS ให้ค่าผกผันของฟังก์ชัน (ถ้า F คือฟังก์ชัน ค่าผกผันของมันจะเป็น F') [ 11 ]แผนที่คาร์นอห์ยังสามารถใช้เพื่อลดความซับซ้อนของนิพจน์ตรรกะในการออกแบบซอฟต์แวร์ เงื่อนไขบูลีน เช่นที่ใช้ในคำสั่งเงื่อนไขอาจมีความซับซ้อนมาก ซึ่งทำให้โค้ดอ่านและบำรุงรักษายาก เมื่อลดขนาดแล้ว นิพจน์ผลรวมของผลคูณและผลคูณของผลรวมแบบมาตรฐานสามารถนำไปใช้ได้โดยตรงโดยใช้ตัวดำเนินการตรรกะ AND และ OR [ 12 ]

ตัวอย่าง

แผนที่คาร์โนห์ใช้เพื่อช่วยในการลดรูป ฟังก์ชัน พีชคณิตบูลีนตัวอย่างเช่น พิจารณาฟังก์ชันบูลีนที่อธิบายโดยตารางความจริง ต่อไป นี้

ตารางค่าความจริงของฟังก์ชัน
 เอบีซีดี⁠ ⁠
0 00000
1 00010
2 00100
3 00110
4 01000
5 01010
6 01101
7 01110
8 10001
9 10011
10 10101
11 10111
12 11001
13 11011
14 11101
15 11110

ต่อไปนี้เป็นสัญลักษณ์สองแบบที่แตกต่างกันซึ่งอธิบายฟังก์ชันเดียวกันในพีชคณิตบูลีนที่ไม่ลดรูป โดยใช้ตัวแปรบูลีนA , B , C , Dและตัวผกผันของตัวแปรเหล่านั้น

  • มินเทอร์ม ที่จะแมป อยู่ที่ไหน(เช่น แถวที่มีเอาต์พุต 1 ในตารางความจริง)
  • แม็กซ์เทอม ที่จะแมป อยู่ที่ไหน(เช่น แถวที่มีเอาต์พุต 0 ในตารางความจริง)
แผนที่ K ที่วาดบนทรงโดนัทและในระนาบ เซลล์ที่ทำเครื่องหมายจุดไว้คือเซลล์ที่อยู่ติดกัน
การสร้างแผนที่ K แทนที่จะแสดงค่าเอาต์พุต (ค่าขวาสุดในตารางความจริง) แผนภาพนี้แสดงค่าทศนิยมของอินพุต ABCD (ค่าซ้ายสุดในตารางความจริง) ดังนั้นจึงไม่ใช่แผนที่ Karnaugh
ในสามมิติ เราสามารถดัดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าให้กลายเป็นรูปทรงโดนัทได้

การก่อสร้าง

ในตัวอย่างข้างต้น ตัวแปรป้อนเข้าทั้งสี่ตัวสามารถรวมกันได้ 16 วิธีที่แตกต่างกัน ดังนั้นตารางความจริงจึงมี 16 แถว และแผนที่คาร์โนห์มี 16 ตำแหน่ง แผนที่คาร์โนห์จึงถูกจัดเรียงในรูปแบบตาราง 4 × 4

ดัชนีแถวและคอลัมน์ (แสดงอยู่ด้านบนและด้านซ้ายของแผนที่คาร์โนห์) เรียงลำดับตามรหัสเกรย์แทนที่จะเป็นลำดับตัวเลขไบนารี รหัสเกรย์ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะมีเพียงตัวแปรเดียวเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลงระหว่างเซลล์ที่อยู่ติดกันแต่ละคู่ เซลล์แต่ละเซลล์ในแผนที่คาร์โนห์ที่สมบูรณ์จะมีตัวเลขไบนารีที่แสดงถึงผลลัพธ์ของฟังก์ชันสำหรับชุดค่าป้อนเข้าเหล่านั้น

การจัดกลุ่ม

หลังจากสร้างแผนที่คาร์โนห์แล้ว จะใช้แผนที่นี้เพื่อค้นหารูปแบบที่ง่ายที่สุดรูปแบบหนึ่ง ซึ่งเรียกว่ารูปแบบมาตรฐานสำหรับข้อมูลในตารางความจริง เลข 1 ที่อยู่ติดกันในแผนที่คาร์โนห์แสดงถึงโอกาสในการทำให้สมการง่ายขึ้น เทอมย่อย ('เทอมขั้นต่ำ') สำหรับสมการสุดท้ายจะหาได้จากการล้อมรอบกลุ่มของเลข 1 ในแผนที่ กลุ่มเทอมย่อยต้องเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและต้องมีพื้นที่เป็นกำลังของสอง (เช่น 1, 2, 4, 8...) รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าของเทอมย่อยควรมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยไม่รวมเลข 0 กลุ่มอาจทับซ้อนกันเพื่อให้แต่ละกลุ่มมีขนาดใหญ่ขึ้น การจัดกลุ่มที่เหมาะสมที่สุดในตัวอย่างด้านล่างแสดงด้วยเส้นสีเขียว สีแดง และสีน้ำเงิน และกลุ่มสีแดงและสีเขียวทับซ้อนกัน กลุ่มสีแดงเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 2 × 2 กลุ่มสีเขียวเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาด 4 × 1 และพื้นที่ที่ทับซ้อนกันแสดงด้วยสีน้ำตาล

โดยทั่วไปแล้ว เซลล์ต่างๆ จะถูกแทนด้วยตัวย่อที่อธิบายค่าตรรกะของอินพุตที่เซลล์นั้นครอบคลุม ตัวอย่างเช่นADหมายถึงเซลล์ที่ครอบคลุมพื้นที่ 2x2 ซึ่งAและDเป็นจริง กล่าวคือ เซลล์หมายเลข 13, 9, 15, 11 ในแผนภาพด้านบน ในทางกลับกันA Dหมายถึงเซลล์ที่Aเป็นจริงและDเป็นเท็จ (นั่นคือDเป็นจริง)

ตารางนี้ เชื่อมต่อ กันแบบวงแหวนซึ่งหมายความว่ากลุ่มสี่เหลี่ยมสามารถวนไปตามขอบได้ (ดูภาพประกอบ) เซลล์ทางด้านขวาสุดนั้น 'อยู่ติดกัน' กับเซลล์ทางด้านซ้ายสุด ในแง่ที่ว่าค่าอินพุตที่สอดคล้องกันนั้นแตกต่างกันเพียงหนึ่งบิตเท่านั้น ในทำนองเดียวกัน เซลล์ที่อยู่ด้านบนสุดและเซลล์ที่อยู่ด้านล่างสุดก็เช่นกัน ดังนั้นA Dจึงเป็นคำที่ถูกต้องได้—เพราะมันรวมเซลล์ที่ 12 และ 8 ที่ด้านบน และวนไปด้านล่างเพื่อรวมเซลล์ที่ 10 และ 14—เช่นเดียวกับB Dซึ่งรวมถึงมุมทั้งสี่

สารละลาย

แผนภาพแสดงแผนที่ K สองแผนที่ แผนที่ K สำหรับฟังก์ชัน f(A, B, C, D) แสดงด้วยสี่เหลี่ยมผืนผ้าสีต่างๆ ซึ่งสอดคล้องกับมินเทอม บริเวณสีน้ำตาลคือส่วนที่ทับซ้อนกันระหว่างสี่เหลี่ยมจัตุรัสสีแดงขนาด 2×2 และสี่เหลี่ยมผืนผ้าสีเขียวขนาด 4×1 แผนที่ K สำหรับฟังก์ชันผกผันของ f แสดงด้วยสี่เหลี่ยมผืนผ้าสีเทา ซึ่งสอดคล้องกับแม็กซ์เทอม

เมื่อสร้างแผนที่คาร์โนห์และเชื่อมโยงเลข 1 ที่อยู่ติดกันด้วยกล่องสี่เหลี่ยมผืนผ้าและสี่เหลี่ยมจัตุรัสแล้ว ก็สามารถหามินเทอมเชิงพีชคณิตได้โดยการตรวจสอบว่าตัวแปรใดคงที่อยู่ภายในแต่ละกล่อง

สำหรับกลุ่มสีแดง:

  • Aมีค่าเท่ากันและเท่ากับ 1 ตลอดทั้งกล่อง ดังนั้นจึงควรนำไปรวมไว้ในการแสดงผลเชิงพีชคณิตของมินเทอมสีแดงด้วย
  • Bไม่คงสถานะเดิม (มันเปลี่ยนจาก 1 เป็น 0) ดังนั้นจึงควรตัดออก
  • Cไม่เปลี่ยนแปลง มันเป็น 0 เสมอ ดังนั้นค่าตรงข้ามของมัน คือ NOT-C จึงควรรวมอยู่ด้วย ดังนั้นC จึง ควรรวมอยู่ด้วย
  • ค่า Dเปลี่ยนแปลงไป จึงถูกตัดออก

ดังนั้น มินเทอร์มแรกในนิพจน์ผลรวมของผลคูณแบบบูลีนคือ A C

สำหรับกลุ่มสีเขียวAและBยังคงอยู่ในสถานะเดิม ในขณะที่CและDเปลี่ยนแปลงไปBมีค่าเป็น 0 และต้องถูกกลับค่าก่อนจึงจะนำมารวมได้ ดังนั้นพจน์ที่สองจึงเป็นA Bโปรดสังเกตว่าการที่กลุ่มสีเขียวทับซ้อนกับกลุ่มสีแดงนั้นเป็นสิ่งที่ยอมรับได้

ในทำนองเดียวกัน กลุ่มสีน้ำเงินให้คำว่า BC D

วิธีแก้ปัญหาของแต่ละกลุ่มจะถูกรวมเข้าด้วยกัน: รูปแบบปกติของวงจรคือ.

ดังนั้น แผนที่ของคาร์โนห์จึงเป็นแนวทางในการลดความซับซ้อนของ

นอกจากนี้ ยังสามารถลดรูปสมการนี้ได้โดยการใช้สัจพจน์ของพีชคณิตบูลีน อย่างระมัดระวัง แต่เวลาที่ใช้ในการทำเช่นนั้นจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณตามจำนวนพจน์

ผกผัน

การหาค่าผกผันของฟังก์ชันทำได้ในลักษณะเดียวกัน โดยการจัดกลุ่มเลข 0 แทน[ nb 1 ]

คำศัพท์ทั้งสามคำที่ใช้แทนคำผกผันนั้น แสดงอยู่ในกรอบสีเทาที่มีขอบสีต่างกัน:

  • สีน้ำตาล : เอบี
  • ทองคำ : เอซี
  • สีน้ำเงิน : บีซีดี

ซึ่งจะได้ผลลัพธ์ที่ตรงกันข้าม:

โดยใช้กฎของเดอ มอร์แกน เราสามารถหา ผล คูณ ของผลรวม ได้:

ไม่สนใจ

ค่าของ⁠ ⁠สำหรับABCD = 1111 ถูกแทนที่ด้วย "ไม่สนใจ" ซึ่งจะทำให้พจน์สีเขียวหายไปโดยสมบูรณ์และทำให้พจน์สีแดงมีค่ามากขึ้น นอกจากนี้ยังทำให้พจน์ผกผันสีน้ำเงินเลื่อนและมีค่ามากขึ้นด้วย

แผนที่คาร์โนห์ยังช่วยให้การลดรูปฟังก์ชันที่มีตารางความจริงซึ่งรวมถึงเงื่อนไข " ไม่สนใจ " ทำได้ง่ายขึ้น เงื่อนไข "ไม่สนใจ" คือการรวมกันของอินพุตที่ผู้ออกแบบไม่สนใจว่าเอาต์พุตจะเป็นอย่างไร ดังนั้น เงื่อนไข "ไม่สนใจ" สามารถรวมหรือแยกออกจากกลุ่มสี่เหลี่ยมใดก็ได้ ขึ้นอยู่กับว่าแบบใดทำให้กลุ่มนั้นใหญ่ขึ้น โดยปกติจะแสดงด้วยขีดหรือเครื่องหมาย X บนแผนที่

ตัวอย่างทางด้านขวาเหมือนกับตัวอย่างด้านบน แต่ค่าของf (1,1,1,1) ถูกแทนที่ด้วย "ไม่สนใจ" ซึ่งจะทำให้พจน์สีแดงขยายลงไปจนถึงด้านล่างสุด และทำให้พจน์สีเขียวหายไปโดยสมบูรณ์

ซึ่งจะได้สมการขั้นต่ำใหม่ดังนี้:

โปรดสังเกตว่าพจน์แรกคือA เท่านั้น ไม่ใช่AC ในกรณีนี้ ตัว เลือกที่ไม่สนใจได้ตัดพจน์หนึ่งออกไป (สี่เหลี่ยมสีเขียว) ลดความซับซ้อนของอีกพจน์หนึ่ง (สีแดง) และกำจัดอันตรายจากการแข่งขัน (โดยการลบพจน์สีเหลืองออกดังแสดงในส่วนถัดไปเกี่ยวกับอันตรายจากการแข่งขัน)

กรณีตรงกันข้ามสามารถลดรูปได้ดังนี้:

โดยใช้กฎของเดอ มอร์แกน เราสามารถหา ผล คูณ ของผลรวม ได้:

อันตรายจากการแข่งขัน

การคัดออก

แผนที่คาร์โนห์มีประโยชน์ในการตรวจจับและกำจัดสภาวะการแข่งขัน ( race condition ) อันตรายจากการแข่งขันนั้นตรวจจับได้ง่ายมากโดยใช้แผนที่คาร์โนห์ เพราะสภาวะการแข่งขันอาจเกิดขึ้นได้เมื่อเคลื่อนที่ระหว่างบริเวณที่อยู่ติดกันแต่แยกจากกันบนแผนที่ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากธรรมชาติของการเข้ารหัสแบบเกรย์ คำว่า " ติดกัน"จึงมีความหมายพิเศษดังที่ได้อธิบายไว้ข้างต้น – ในความเป็นจริงแล้วเรากำลังเคลื่อนที่บนทรงโดนัท (torus) มากกว่าสี่เหลี่ยมผืนผ้า โดยวนรอบด้านบน ด้านล่าง และด้านข้าง

  • ในตัวอย่างข้างต้นสภาวะการแข่งขันที่อาจเกิดขึ้นได้เกิดขึ้นเมื่อCเป็น 1 และDเป็น 0, Aเป็น 1 และBเปลี่ยนจาก 1 เป็น 0 (เปลี่ยนจากสถานะสีน้ำเงินเป็นสถานะสีเขียว) ในกรณีนี้ ผลลัพธ์ถูกกำหนดให้คงที่ที่ 1 แต่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงนี้ไม่ได้ครอบคลุมโดยเงื่อนไขเฉพาะในสมการ จึงมีโอกาสเกิดความผิดพลาด (การเปลี่ยนแปลงชั่วขณะของผลลัพธ์ไปเป็น 0)
  • ในตัวอย่างเดียวกันนี้ ยังมีข้อผิดพลาดอีกประการหนึ่งที่สังเกตได้ยากกว่า นั่นคือ เมื่อDเป็น 0 และAกับBเป็น 1 ทั้งคู่ โดยที่ C เปลี่ยนจาก 1 เป็น 0 (เคลื่อนจากสถานะสีน้ำเงินไปยังสถานะสีแดง) ในกรณีนี้ ข้อผิดพลาดจะวนจากด้านบนของแผนที่ลงมาด้านล่าง
ในแผนภาพนี้มีอันตรายจากการแข่งขันอยู่ด้วย
แผนภาพด้านบนมีการเพิ่มเงื่อนไขที่เป็นที่ยอมรับร่วมกันเพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงด้านเชื้อชาติ

ความผิดพลาดจะเกิดขึ้นจริงหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับลักษณะทางกายภาพของการใช้งาน และเราจำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับเรื่องนี้หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน ในวงจรลอจิกที่มีสัญญาณนาฬิกาควบคุมนั้น เพียงพอแล้วที่วงจรจะปรับตัวให้เข้ากับค่าที่ต้องการได้ทันเวลาเพื่อให้ตรงตามกำหนดเวลา ในตัวอย่างของเรา เราไม่ได้พิจารณาวงจรลอจิกที่มีสัญญาณนาฬิกาควบคุม

ในกรณีของเรา การเพิ่มเทอมเพิ่มเติมจะช่วยขจัดปัญหาการแข่งขันที่อาจเกิดขึ้น โดยเชื่อมโยงระหว่างสถานะเอาต์พุตสีเขียวและสีน้ำเงิน หรือสถานะเอาต์พุตสีน้ำเงินและสีแดง ซึ่งแสดงเป็นบริเวณสีเหลือง (ซึ่งวนจากด้านล่างไปยังด้านบนของครึ่งขวา) ในแผนภาพด้านข้าง

คำศัพท์ดังกล่าวอาจซ้ำซ้อนในแง่ของตรรกะคงที่ของระบบ แต่คำศัพท์ที่ซ้ำซ้อนหรือคำศัพท์ที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป นั้น มักจำเป็นเพื่อให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพการทำงานแบบไดนามิกจะปราศจากปัญหาการแข่งขัน

ในทำนองเดียวกัน จะต้องเพิ่มพจน์เพิ่มเติมของ เข้าไป ในส่วนกลับเพื่อขจัดอันตรายจากการแข่งขันที่อาจเกิดขึ้นอีกประการหนึ่ง การใช้กฎของเดอ มอร์แกน จะสร้างนิพจน์ผลคูณของผลรวมอีกแบบหนึ่งสำหรับ fแต่มีตัวประกอบใหม่คือ

ตัวอย่างแผนที่ 2 ตัวแปร

ต่อไปนี้คือแผนที่คาร์โนห์แบบ 2 ตัวแปร 2 × 2 ที่เป็นไปได้ทั้งหมด โดยแต่ละแผนที่จะแสดงมินเทอมในรูปฟังก์ชันของและสมการขั้นต่ำที่ปราศจากความเสี่ยงจากการแข่งขัน ( ดูส่วนก่อนหน้า ) มินเทอมถูกนิยามว่าเป็นนิพจน์ที่ให้รูปแบบนิพจน์ที่เล็กที่สุดของตัวแปรที่ถูกแมป สามารถสร้างบล็อกที่เชื่อมต่อกันในแนวนอนและแนวตั้งได้ทุกรูปแบบ บล็อกเหล่านี้ต้องมีขนาดเป็นกำลังของ 2 (1, 2, 4, 8, 16, 32, ...) นิพจน์เหล่านี้สร้างการแมปเชิงตรรกะขั้นต่ำของนิพจน์ตัวแปรเชิงตรรกะขั้นต่ำสำหรับนิพจน์ไบนารีที่จะถูกแมป ต่อไปนี้คือบล็อกทั้งหมดที่มีฟิลด์เดียว

บล็อกสามารถต่อขยายไปทางด้านล่าง ด้านบน ด้านซ้าย หรือด้านขวาของแผนภูมิได้ และยังสามารถต่อขยายออกไปนอกขอบแผนภูมิเพื่อลดความแปรปรวนได้อีกด้วย เนื่องจากตัวแปรเชิงตรรกะแต่ละตัวจะสอดคล้องกับคอลัมน์แนวตั้งและแถวแนวนอนแต่ละแถว การแสดงภาพ k-map สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นรูปทรงกระบอก ฟิลด์ที่ขอบด้านซ้ายและขวาอยู่ติดกัน และด้านบนและด้านล่างก็อยู่ติดกัน k-map สำหรับตัวแปรสี่ตัวจะต้องแสดงเป็นรูปทรงโดนัทหรือทอรัส มุมทั้งสี่ของสี่เหลี่ยมที่วาดโดย k-map จะอยู่ติดกัน จำเป็นต้องใช้แผนที่ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นสำหรับตัวแปร 5 ตัวขึ้นไป

วิธีการย่อขนาดกราฟิกที่เกี่ยวข้อง ได้แก่:

  • แผนภาพ Marquand (พ.ศ. 2424) โดยAllan Marquand (พ.ศ. 2396-2467) [ 5 ] [ 6 ] [ 4 ]
  • แผนภูมิ Veitch (1952) โดยEdward W. Veitch (1924–2013) [ 3 ] [ 4 ]
  • แผนภูมิสโวโบดา (พ.ศ. 2499) โดยอันโตนิน สโวโบดา (พ.ศ. 2450–2523) [ 7 ]
  • แผนที่มาโฮนีย์ ( M-map ,หมายเลขกำหนด , 1963) โดย Matthew V. Mahoney (ส่วนขยายแบบสมมาตรสะท้อนของแผนที่คาร์โนห์สำหรับจำนวนอินพุตที่มากขึ้น)
  • เทคนิค แผนที่คาร์โนห์แบบลดรูป (RKM) (ตั้งแต่ปี 1969) เช่นตัวแปรที่ไม่บ่อยแผนที่ตัวแปรป้อนเข้า (MEV)แผนที่ป้อนเข้าตัวแปร (VEM) หรือแผนที่คาร์โนห์ป้อนเข้าตัวแปร (VEKM) โดย GW Schultz, Thomas E. Osborne , Christopher R. Clare, J. Robert Burgoon, Larry L. Dornhoff, William I. Fletcher, Ali M. Rushdi และคนอื่นๆ (ส่วนขยายแผนที่คาร์โนห์หลายแบบต่อเนื่องกันโดยอาศัยอินพุตตัวแปรสำหรับอินพุตจำนวนมากขึ้น)
  • แผนที่วงแหวนมินเทอร์ม (MRM, 1990) โดย Thomas R. McCalla (ส่วนขยายสามมิติของแผนที่ Karnaugh สำหรับจำนวนอินพุตที่มากขึ้น)

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^สิ่งนี้ไม่ควรสับสนกับการปฏิเสธผลลัพธ์ของฟังก์ชันที่พบก่อนหน้านี้

เอกสารอ้างอิง

  1. ^ a b Karnaugh, Maurice (พฤศจิกายน 1953) [23 เมษายน 1953, 17 มีนาคม 1953]. "วิธีการแผนที่สำหรับการสังเคราะห์วงจรตรรกะเชิงผสม" (PDF) . วารสารของสถาบันวิศวกรไฟฟ้าแห่งอเมริกา ส่วนที่ 1: การสื่อสารและอิเล็กทรอนิกส์ . 72 (5): 593– 599. doi : 10.1109/TCE.1953.6371932 . เอกสาร 53-217. เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 16 เมษายน 2017 . สืบค้น เมื่อ 16 เมษายน 2017 .(หมายเหตุ: หนังสือเล่มนี้ยังมีบทวิจารณ์สั้นๆ โดยSamuel H. Caldwell ด้วย )
  2. ^เคอร์ติส, เฮอร์เบิร์ต อัลเลน (1962). แนวทางใหม่ในการออกแบบวงจรสวิตช์ชิ่งชุดเบลล์ แล็บเบอราทอรีส์ (ฉบับที่ 1). พรินซ์ตัน, นิวเจอร์ซีย์, สหรัฐอเมริกา: บริษัท ดี. แวน นอสแตรนด์ อิงค์ISBN 0-44201794-4OCLC 1036797958 S2CID 57068910 ISBN   978-0-44201794-1. ark:/13960/t56d6st0q.{{cite book}}: ISBN / Date incompatibility (help)(viii+635 หน้า) (หมายเหตุ: หนังสือเล่มนี้ได้รับการพิมพ์ซ้ำโดยชิน จิห์ ในปี 1969)
  3. ^ a b Veitch, Edward Westbrook (1952-05-03) [1952-05-02]. "วิธีการสร้างแผนภูมิเพื่อลดรูปฟังก์ชันความจริง". รายงานการประชุมระดับชาติ ACM ปี 1952 (พิตต์สเบิร์ก) - ACM '52นิวยอร์ก สหรัฐอเมริกา: สมาคมเครื่องจักรคำนวณหน้า  127–133 . doi : 10.1145/609784.609801 . S2CID 17284651 . 
  4. ^ a b c d e f g Brown, Frank Markham (2012) [2003, 1990]. การให้เหตุผลแบบบูลีน - ตรรกะของสมการบูลีน (พิมพ์ซ้ำฉบับที่ 2) ไมเนโอลา นิวยอร์ก: Dover Publications, Inc. ISBN 978-0-486-42785-0.[1]
  5. ^ a b Marquand, Allan (1881). "XXXIII: On Logical Diagrams for n terms" . The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science . 5. 12 (75): 266– 270. doi : 10.1080/14786448108627104 . สืบค้นเมื่อ2017-05-15 .(หมายเหตุ: แหล่งข้อมูลทุติยภูมิหลายแห่งอ้างอิงงานชิ้นนี้อย่างผิดพลาด โดยระบุว่าเป็น "แผนภาพเชิงตรรกะสำหรับnเทอม" หรือ "เกี่ยวกับแผนภาพเชิงตรรกะสำหรับnเทอม")
  6. ^ a b Gardner, Martin (1958). "6. เครื่องจักรของ Marquand และอื่นๆ" เครื่องจักรตรรกะและแผนภาพ (ฉบับที่ 1). นิวยอร์ก สหรัฐอเมริกา: McGraw-Hill Book Company, Inc.หน้า  104–116 . ISBN 1-11784984-8. LCCN  58-6683 . ark:/13960/t5cc1sj6b.{{cite book}}: ISBN / Date incompatibility (help)(x+157 หน้า)
  7. ^ a b Klir, George Jiří (พฤษภาคม 1972). "สัญลักษณ์อ้างอิงสำหรับบทที่ 2". บทนำสู่ระเบียบวิธีของวงจรสวิตช์ (ฉบับที่ 1). บิงแฮมตัน, นิวยอร์ก, สหรัฐอเมริกา: Litton Educational Publishing, Inc. / D. van Nostrand Company . หน้า 84. ISBN 0-442-24463-0. LCCN  72-181095 . C4463-000-3.(xvi+573+1 หน้า)
  8. ^ Crenshaw, Jack (17 พฤศจิกายน 2003). "บทนำเกี่ยวกับแผนที่ Karnaugh"ฝังตัวอยู่ สืบค้นเมื่อ25 เมษายน 2026
  9. ^ Wakerly, John F. (1994). การออกแบบดิจิทัล: หลักการและแนวปฏิบัติ . นิวเจอร์ซีย์ สหรัฐอเมริกา: Prentice Hall . หน้า  48–49 , 222. ISBN 0-13-211459-3.(หมายเหตุ: เนื้อหาทั้งสองส่วนรวมกันระบุว่า แผนที่ K ถูกกำกับด้วยรหัสเกรย์ส่วนแรกระบุว่า ถูกกำกับด้วยรหัสที่เปลี่ยนแปลงเพียงหนึ่งบิตระหว่างแต่ละรายการ และส่วนที่สองระบุว่า รหัสดังกล่าวเรียกว่ารหัสเกรย์)
  10. ^เบลตัน, เดวิด (เมษายน 1998). "แผนที่คาร์นอห์ – กฎของการทำให้ง่ายขึ้น" . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 18 เมษายน 2017 . เรียกดูเมื่อ30 พฤษภาคม 2009 .
  11. ^ Dodge, Nathan B. (กันยายน 2015). "การทำให้วงจรตรรกะง่ายขึ้นด้วยแผนที่คาร์โนห์" (PDF) . มหาวิทยาลัยเท็กซัสแห่งดัลลัส , คณะวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาการคอมพิวเตอร์ Erik Jonsson . เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อ 2017-04-18 . เรียกดูเมื่อ2017-04-18 .
  12. ^คุก, แอรอน. "การใช้แผนที่คาร์นอห์เพื่อลดความซับซ้อนของโค้ด" . Quantum Rarity. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2017-04-18 . เรียกดูเมื่อ2012-10-07 .

อ่านเพิ่มเติม

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ แผนที่คาร์นอห์

แผนที่คาร์โนห์ ( KMหรือK-map ) เป็นแผนภาพที่สามารถใช้เพื่อลดความซับซ้อน ของ นิพจน์พีชคณิต บู ลีน มอริซ คาร์โนห์ได้แนะนำเทคนิคนี้ในปี 1953 โดยเป็นการปรับปรุงแผนภูมิVeitch ของ...

คำนิยาม

แผนที่คาร์นอห์ช่วยลดความจำเป็นในการคำนวณที่ซับซ้อนโดยใช้ประโยชน์จากความสามารถในการจดจำรูปแบบของมนุษย์[ 1 ]นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถระบุและกำจัดเงื่อนไขการแข่งขัน ที่อาจเกิดขึ้นได้ อย่าง รวดเร็ว [ 8...

ตัวอย่าง

แผนที่คาร์โนห์ใช้เพื่อช่วยในการลดรูป ฟังก์ชัน พีชคณิตบูลีนตัวอย่างเช่น พิจารณาฟังก์ชันบูลีนที่อธิบายโดยตารางความจริง ต่อไป นี้ ตารางค่าความจริงของฟังก์ชัน เอบีซีดี⁠ ⁠เอฟ(เอ,บี,ซี,ดี){\displaystyle f(A,B,C,D)}0 00000 1 00010 2 00100 3 00110 4 01000 5 01010 6...

การก่อสร้าง

ในตัวอย่างข้างต้น ตัวแปรป้อนเข้าทั้งสี่ตัวสามารถรวมกันได้ 16 วิธีที่แตกต่างกัน ดังนั้นตารางความจริงจึงมี 16 แถว และแผนที่คาร์โนห์มี 16 ตำแหน่ง แผนที่คาร์โนห์จึงถูกจัดเรียงในรูปแบบตาราง 4 × 4 ดัชนีแถวและคอลัมน์ (แสดงอยู่ด้านบนและด้านซ้ายของแผนที่คาร์โนห์)...