Boolean Algebra

Download Report

Transcript Boolean Algebra

‫القانون الجبري‬
‫(‪)Boolean Algebra‬‬
‫أ‪.‬سارة األحمدي‬
‫‪ ‬القانون الجبري‪ :‬هو جبر المتغيرات المنطقية ‪.‬‬
‫والمتغيرات المنطقية هي المتغيرات التي يتم‬
‫التعامل معها في الدوائر المنطقية‪ ,‬وهو المتغير الذي‬
‫يأخذ قيمة واحدة فقط من قيمتين اما ‪ 0‬او ‪ 1‬وليس‬
‫هناك احتمال لقيمة ثالثة ‪.‬‬
‫‪ ‬العمليات المنطقية او البوابات المنطقية ‪ :‬هي‬
‫العمليات التي يمكن اجراؤها على المتغيرات‬
‫المنطقية‪ ,‬هذه العمليات هي‬
‫‪NOT,AND,OR,NOR,NAND,XOR‬‬
‫‪ ‬جداول الصواب ‪ :‬وهي الجداول التي تبين مدخالت‬
‫العمليات المنطقية المختلفة وماهي احتماالت‬
‫مخرجاتها‪.‬‬
‫‪ ‬بوابة‪/‬عملية ‪ NOT‬تسمى (العكس المنطقي)‪:‬‬
‫تكون مخرجات هذه العملية عكس مدخالتها فإذا كان‬
‫المدخل =‪ 1‬فإن المخرج =‪ , 0‬يرمز لهذه العملية‬
‫بوضع خط فوق اسم المتغير كالتالي ‪:‬‬
‫‪X= NOT A‬‬
‫‪X= A‬‬
‫جدول الصواب لعمية ‪ NOT‬في حالة كان المدخل‬
‫متغير واحد‪:‬‬
‫تمثيل بوابة ‪ NOT‬بالرسم بطريقتين اما ‪ 1‬او ‪: 2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ ‬بوابة‪/‬عملية ‪ : AND‬تكون هذه العملية بين‬
‫متغيرين أو اكثر وفي هذه العملية يكون المخرج‬
‫=‪ 1‬فقط ا ّا كانت قيم جميع المتغيرات المدخلة‬
‫=‪ 1‬عدا ذلك فإن المخرج =‪. 0‬‬
‫‪ ‬يرمز لهذه البوابة بإحدى الطرق التالية‪:‬‬
‫‪X=A AND B‬‬
‫‪X=A.B‬‬
‫‪X=AB‬‬
‫‪ ‬جدول الصواب لعمية ‪ AND‬في حالة كان‬
‫المدخل متغيرين ‪:‬‬
‫‪X‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫تمثيل بوابة ‪ AND‬بالرسم التالي‪:‬‬
‫مالحظة‪ :‬عدد صفوف الجدول = ‪ 2N‬حيث ‪ N‬هي عدد‬
‫المدخالت‪.‬‬
‫قم بإنشاء جدول الصواب لبوابة ‪ AND‬لثالث متغيرات؟‬
‫عدد صفوف الجدول = ‪. 8= 23‬‬
‫‪X‬‬
‫‪C‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪ ‬بوابة‪/‬عملية ‪ : OR‬تكون هذه العملية بين‬
‫متغيرين أو اكثر وفي هذه العملية يكون المخرج‬
‫=‪ 0‬فقط ا ّذا كانت قيم جميع المتغيرات المدخلة‬
‫=‪ 0‬عدا ذلك فإن المخرج =‪. 1‬‬
‫‪ ‬يرمز لهذه البوابة بإحدى الطرق التالية‪:‬‬
‫‪X=A OR B‬‬
‫‪X=A+B‬‬
‫‪ ‬جدول الصواب لعمية ‪ OR‬في حالة كان المدخل‬
‫متغيرين ‪:‬‬
‫‪X‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫تمثيل بوابة ‪ OR‬بالرسم التالي‪:‬‬
‫قم بإنشاء جدول الصواب لبوابة ‪ OR‬لثالث‬
‫متغيرات؟‬
‫عدد صفوف الجدول = ‪. 8= 23‬‬
‫‪X‬‬
‫‪C‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪ ‬بوابة‪/‬عملية ‪ : NAND‬وهي عكس بوابة ‪AND‬‬
‫تكون هذه العملية بين متغيرين أو اكثر وفي‬
‫هذه العملية يكون المخرج =‪ 0‬فقط ا ّذا كانت‬
‫قيم جميع المتغيرات المدخلة =‪ 1‬عدا ذلك فإن‬
‫المخرج =‪. 1‬‬
‫‪ ‬يرمز لهذه البوابة بإحدى الطرق التالية‪:‬‬
‫‪X=A NAND B‬‬
‫‪X=A AND B‬‬
‫‪X=A.B‬‬
‫‪X=AB‬‬
‫‪ ‬جدول الصواب لعمية ‪ NAND‬في حالة كان‬
‫المدخل متغيرين ‪:‬‬
‫‪X‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫تمثيل بوابة ‪ NAND‬بالرسم التالي‪:‬‬
‫‪ ‬بوابة‪/‬عملية ‪ : XOR‬وهي عملية االختالف‬
‫تكون هذه العملية بين متغيرين أو اكثر وفي‬
‫هذه العملية يكون المخرج =‪ 1‬فقط ا ّذا كانت‬
‫قيم المتغيرات المدخلة مختلفة والمخرج=‪ 0‬اذا‬
‫كانت القيم المدخلة متشابه ‪.‬‬
‫‪ ‬يرمز لهذه البوابة بإحدى الطرق التالية‪:‬‬
‫‪X=A XOR B‬‬
‫‪X=A  B‬‬
‫‪ ‬جدول الصواب لعمية ‪ XOR‬في حالة كان‬
‫المدخل متغيرين ‪:‬‬
‫‪X‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫تمثيل بوابة ‪ XOR‬بالرسم التالي‪:‬‬
‫ويمكن التعبير عن عملية ‪ XOR‬باستخدام العمليات‬
‫األساسية الثالث(‪ )NOT,AND,OR‬كالتالي ‪:‬‬
‫‪AB=AB +AB‬‬
‫يتم اثبات ذلك بجدول الصواب كالتالي (في حالة‬
‫متغيرين) ‪:‬‬
‫‪ ‬بوابة‪/‬عملية ‪ : XNOR‬وهي عكس عملية ‪XOR‬‬
‫تكون هذه العملية بين متغيرين أو اكثر وفي‬
‫هذه العملية يكون المخرج =‪ 1‬فقط ا ّذا كانت‬
‫قيم المتغيرات المدخلة متشابهة والمخرج=‪0‬‬
‫اذا كانت القيم المدخلة مختلفة ‪.‬‬
‫‪ ‬يرمز لهذه البوابة بإحدى الطرق التالية‪:‬‬
‫‪X=A XNOR B‬‬
‫‪X=A  B‬‬
‫‪ ‬جدول الصواب لعمية ‪ XOR‬في حالة كان‬
‫المدخل متغيرين ‪:‬‬
‫‪X‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫تمثيل بوابة ‪ XNOR‬بالرسم التالي‪:‬‬
‫ويمكن التعبير عن عملية ‪ XNOR‬باستخدام العمليات‬
‫األساسية الثالث(‪ )NOT,AND,OR‬كالتالي ‪:‬‬
‫‪AB=AB +AB‬‬
‫يتم اثبات ذلك بجدول الصواب كالتالي (في حالة‬
‫متغيرين) ‪:‬‬
‫‪AB‬‬
‫‪AB +AB‬‬
‫‪AB‬‬
‫‪AB‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫التعبير المنطقي‪ :‬عبارة عن مجموعة من المتغيرات‬
‫المنطقية المرتبطة مع بعضها البعض بعمليات منطقية‪.‬‬
‫مثال‪x=A+B.C :‬‬
‫نالحظ في التعبير السابق وجود ‪ 3‬متغيرات (‪ )A,B,C‬وثالث‬
‫عمليات منطقية تربط بينهم هي (‪. )NOT,OR,AND‬‬
‫األولوية في تنفيذ العمليات المنطقية‪:‬‬
‫‪NOT -1‬‬
‫‪AND -2‬‬
‫‪OR -3‬‬
‫في حالة وجود أكثر من عملية لها نفس األولوية فإننا نبدأ‬
‫التنفيذ بالترتيب من اليسار لليمين‪ .‬يمكن استخدام‬
‫األقواس للتحكم في ترتيب تنفيذ العمليات ألن لها األولوية‬
‫العليا في التنفيذ أي ان ما بين األقواس يتم تنفيذه أوال‪.‬‬
‫‪ ‬الدوائر المنطقية‪ :‬يمكن تمثيل أي تعبير منطقي‬
‫بدائرة منطقية أي اننا نقوم برسم البوابات المنطقية‬
‫الكونة للتعبير وربطها ببعضها كما يكون موضح في‬
‫التعبير‪.‬‬
‫‪ ‬مثال ‪:‬‬
‫مثلي الدائرة المنطقية للتعبير المنطقي التالي‪:‬‬
‫‪x=A+B.C‬‬
‫‪ ‬المخطط المنطقي‪ :‬هو مخطط مبسط يوضح‬
‫متغيرات الدخل للدائرة المنطقية ومسمياتها ومتغيرات‬
‫المخرجات ومسمياتها‪ ,‬باإلضافة الى اسم الدائرة‬
‫الدال على وظيفتها‪.‬‬
‫‪ ‬مثال‪ :‬يمكن رسم المخطط المنطقي للمثال السابق‬
‫كالتالي‬
‫مثال‪ :‬ارسم المخطط المنطقي وأكمل جدول الصواب ثم‬
‫ارسم الدائرة المنطقية للتعبير المنطقي‬
‫‪Y=ABC + AB‬‬
‫المخطط المنطقي كالتالي‪:‬‬
‫جدول الصواب‬
‫الدائرة المنطقية‪:‬‬