Індексний Метод Мінімізації Булевих Функцій

Abstract

У роботі представлено новий метод мінімізації, що реалізує булеву функцію у класичній мінімальній формі представлення шляхом направленого перебору можливих шляхів мінімізації за критеріями необхідної і достатньої умови – індексний метод. Цей метод є продовженням еволюційного розвитку методів мінімізації шляхом зменшення значення базисного коефіцієнта К: методу мінімізації по частинах, методу паралельної декомпозиції шляхом зменшення К, матричного методу паралельної декомпозиції. Еволюція методів шляхом зменшення значення базисного коефіцієнта К йде шляхом досконалого вивчення будови та структурної організації множини булевих функцій, детального аналізу сильних і слабких сторін уже існуючих попередніх варіантів методів, виявлення критичних місць, що суттєво сповільнюють процес мінімізації, та пошуку альтернативних шляхів прискорення процесу мінімізації. Індексний метод розроблено на основі використання нового способу запису окремих булевих функцій у вигляді індексів значущих рядків таблиці істинності. Завдяки такій формі запису вдалося як реалізувати сильні сторони, шо використовували попередні методи, так і значно поліпшити слабкі етапи попередніх методів, що в цілому дає великий виграш у часі мінімізації. Перевагою методу є двоетапна мінімізація процесу, що дає можливість безпосередньо не використовувати критерій спрямованого сортування. При формуванні повного списку елементів одразу отримують елементи остаточної відповіді без зазначення проміжних результатів. Структурні елементи методу – повний набір можливих елементів кінцевої відповіді для булевих функцій, що містить одну кількість аргументів для значення базового коефіцієнта K=1...n, – формуються ще до початку виконання методу і використовуються як табличне значення. При реалізації методу в стовпцях таблиці істинності обробляються тільки одиниці без нулів, що зменшує кількість об'єктів обробки. Метод реалізується дворівневою обробкою стовпців – перевіркою необхідних і достатніх умов. Машинна реалізація методу використовує розпаралелювання процесу мінімізації. Все це істотно скорочує час мінімізації – основну цінність, що відрізняє цей метод від інших. Розроблений метод мінімізації є однією зі складових частин створення програмного коду, що є основою розробки фрактального комп’ютера. Головною особливістю фрактального комп’ютера є наявність у його програмному коді фрактальних (негладких) функцій, що дозволить радикально розширити його можливості в окремих областях обчислень. На сьогоднішній день жоден iз сучасних комп'ютерів не використовує ці функції в програмному коді.