粒計算在數字邏輯電路分析與設計中的應用

吳俊良 山西農業大學信息學院

邏輯優化是數字邏輯電路分析的與設計的核心內容。從實際情況來看，通過邏輯優化，能夠減少電路的實際面積，從而使系統運行的穩定性能夠得到進一步提高。近幾年，硬件的發展速度較快，而相應的邏輯優化理論的研究相對比較緩慢，因此人們嘗試利用個人工智能理論，對數據邏輯電路中涉及到的優化問題加以解決，而粒計算是人工智能領域中的一種新方法，因此，做好相應的分析工作是必要的。

1 粒計算在工程方面的應用

1.1 粒計算

人類在對大量的復雜信息內容進行處理時，由于認知有限，經常會將大量的信息內容依據各自的性能和特點劃分為不同的塊，此時可以將每個分出來的塊都看成一個粒。從本質上來說，粒就是一些個體通過相似、不明關系或功能等，最終形成塊。

1.2 粒計算的應用

隨著人們對粒計算研究的不斷深入，在對復雜性類型的處理、大規模數分析等方面已經取得了一定的研究成果。但是，將粒計算應用都數字集成電路中的研究的資料十分有限，因此，應當加強對該方面內容的研究，從而達到促進數字邏輯電路行業發展目的。

2 數字邏輯優化過程中對粒計算的合理應用

2.1 組合邏輯優化對粒計算的應用

組合邏輯電路實質就是通過硬件系統，實現的決策問題，具體分析過程中，可以利用邏輯函數或真值表，完成對系統中輸入與輸出兩者間邏輯關系的科學描述。真值表化簡是邏輯優化過程中一項關鍵內容，其在數字邏輯電路分析與設計中發揮著重要作用。如果從知識工程角度對問題進行分析，可以將真值表看作一個知識表達系統，真值表真的每一行也就是一條路基規則。現代人們對粒計算知識系統最簡規則的研究已經取得了一定成果，在問題分析期間，要對這一研究成果進行合理應用，將其合理的應用到真值表簡化中。此外，布爾邏輯還具有一些特殊的鼎立和運算規則，在設計問題分析期間，通過何種方式，將這些規則合理的嵌入到真值表的簡化，是一項值得人們研究的內容。

曾有研究人員以粒計算為基礎，提出了一種多變量真值表快速約簡算法，將真值表定義為邏輯信息系統，由粗到細，在不同力度空間對最簡規則的具體獲取進行研究。并且，對邏輯代數中的吸收率進行應用，從而降低算法的復雜性。

在具體研究過程中，應當加強對以下幾項內容的分析：（1）采取何種方式將真值表中統計的各項信息內容，以及布爾代數預算規作為啟發式信息應用。（2）怎樣由粗到細在不同粒度知識空間，實現邏輯規則快速簡約。（3）通過何種方式，達到多輸出輸入邏輯函數。

2.2 時序邏輯優化對粒計算的應用

從本質上來說，時序邏輯電路就是一個硬件系統，該硬件系統在運行過程中，能夠實現特殊有限狀態機。狀態轉移實際上就是一個圖，通過對該圖的合理應用，可以準確反映輸出的具體狀態情況與現階段輸入，以及電路原狀態間的具體關系。時序優化過程中的一項關鍵內容就是狀態轉移圖（表）。

對狀態轉移圖的化簡進行確定，本質上是對完全確定狀態轉移表最大等價類進行求值的一個過程；從本質上來說，對于不完全確定狀態轉移表的化簡，就是對不完全確定狀態轉移表最大相容類和最小閉覆蓋進行求值的過程中。在具體問題分析過程中，涉及到的相容；類、等價類等額共享內容，都可以現階段粒計算數學模型進行聯系，并且可以完成相應的分析工作。由此可見，在時序邏輯優化過程中對粒計算進行應用，可以適當嘗試對粒計算的知識模型內容進行深入研究，通過對粒矩陣進行合理應用，對模型中的知識系統、知識發現算法、知識近似進行合理刻畫。同時，從知識工程較多出發，對數字邏輯優化問題進行研究分析，通過該方式，使傳統數字邏輯電路理論，在對大規模數據進行動態處理時遭受的局限性能夠得到合理解決。

主要包括的內容如下：組合邏輯電路中m輸入n輸出真值表（含不確定狀態）的快速化簡，復雜邏輯函數式的快速化簡，時序邏輯電路中完全確定狀態轉移表和不完全確定狀態轉移表的快速化簡。

3 結束語

近幾年，隨著人們對粒計算研究的不斷深入，人們已經取得了一定的研究成果，并且合理的將粒計算應用到了復雜問題處理和大規模數據知識開發等多個方面。在數字邏輯短路分析與設計過程中，對研究的粒計算理論進行合理應用是一種合理的嘗試，在日后的研究中應當加強在該方面內容的分析。

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