粒計算在數(shù)字邏輯電路分析與設(shè)計中的應(yīng)用

吳俊良 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院

邏輯優(yōu)化是數(shù)字邏輯電路分析的與設(shè)計的核心內(nèi)容。從實際情況來看，通過邏輯優(yōu)化，能夠減少電路的實際面積，從而使系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性能夠得到進(jìn)一步提高。近幾年，硬件的發(fā)展速度較快，而相應(yīng)的邏輯優(yōu)化理論的研究相對比較緩慢，因此人們嘗試?yán)脗€人工智能理論，對數(shù)據(jù)邏輯電路中涉及到的優(yōu)化問題加以解決，而粒計算是人工智能領(lǐng)域中的一種新方法，因此，做好相應(yīng)的分析工作是必要的。

1 粒計算在工程方面的應(yīng)用

1.1 粒計算

人類在對大量的復(fù)雜信息內(nèi)容進(jìn)行處理時，由于認(rèn)知有限，經(jīng)常會將大量的信息內(nèi)容依據(jù)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(zhì)上來說，粒就是一些個體通過相似、不明關(guān)系或功能等，最終形成塊。

1.2 粒計算的應(yīng)用

隨著人們對粒計算研究的不斷深入，在對復(fù)雜性類型的處理、大規(guī)模數(shù)分析等方面已經(jīng)取得了一定的研究成果。但是，將粒計算應(yīng)用都數(shù)字集成電路中的研究的資料十分有限，因此，應(yīng)當(dāng)加強對該方面內(nèi)容的研究，從而達(dá)到促進(jìn)數(shù)字邏輯電路行業(yè)發(fā)展目的。

2 數(shù)字邏輯優(yōu)化過程中對粒計算的合理應(yīng)用

2.1 組合邏輯優(yōu)化對粒計算的應(yīng)用

組合邏輯電路實質(zhì)就是通過硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)的決策問題，具體分析過程中，可以利用邏輯函數(shù)或真值表，完成對系統(tǒng)中輸入與輸出兩者間邏輯關(guān)系的科學(xué)描述。真值表化簡是邏輯優(yōu)化過程中一項關(guān)鍵內(nèi)容，其在數(shù)字邏輯電路分析與設(shè)計中發(fā)揮著重要作用。如果從知識工程角度對問題進(jìn)行分析，可以將真值表看作一個知識表達(dá)系統(tǒng)，真值表真的每一行也就是一條路基規(guī)則。現(xiàn)代人們對粒計算知識系統(tǒng)最簡規(guī)則的研究已經(jīng)取得了一定成果，在問題分析期間，要對這一研究成果進(jìn)行合理應(yīng)用，將其合理的應(yīng)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(guī)則，在設(shè)計問題分析期間，通過何種方式，將這些規(guī)則合理的嵌入到真值表的簡化，是一項值得人們研究的內(nèi)容。

曾有研究人員以粒計算為基礎(chǔ)，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(tǒng)，由粗到細(xì)，在不同力度空間對最簡規(guī)則的具體獲取進(jìn)行研究。并且，對邏輯代數(shù)中的吸收率進(jìn)行應(yīng)用，從而降低算法的復(fù)雜性。

在具體研究過程中，應(yīng)當(dāng)加強對以下幾項內(nèi)容的分析：（1）采取何種方式將真值表中統(tǒng)計的各項信息內(nèi)容，以及布爾代數(shù)預(yù)算規(guī)作為啟發(fā)式信息應(yīng)用。（2）怎樣由粗到細(xì)在不同粒度知識空間，實現(xiàn)邏輯規(guī)則快速簡約。（3）通過何種方式，達(dá)到多輸出輸入邏輯函數(shù)。

2.2 時序邏輯優(yōu)化對粒計算的應(yīng)用

從本質(zhì)上來說，時序邏輯電路就是一個硬件系統(tǒng)，該硬件系統(tǒng)在運行過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)特殊有限狀態(tài)機(jī)。狀態(tài)轉(zhuǎn)移實際上就是一個圖，通過對該圖的合理應(yīng)用，可以準(zhǔn)確反映輸出的具體狀態(tài)情況與現(xiàn)階段輸入，以及電路原狀態(tài)間的具體關(guān)系。時序優(yōu)化過程中的一項關(guān)鍵內(nèi)容就是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（表）。

對狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的化簡進(jìn)行確定，本質(zhì)上是對完全確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移表最大等價類進(jìn)行求值的一個過程；從本質(zhì)上來說，對于不完全確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移表的化簡，就是對不完全確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移表最大相容類和最小閉覆蓋進(jìn)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(nèi)容，都可以現(xiàn)階段粒計算數(shù)學(xué)模型進(jìn)行聯(lián)系，并且可以完成相應(yīng)的分析工作。由此可見，在時序邏輯優(yōu)化過程中對粒計算進(jìn)行應(yīng)用，可以適當(dāng)嘗試對粒計算的知識模型內(nèi)容進(jìn)行深入研究，通過對粒矩陣進(jìn)行合理應(yīng)用，對模型中的知識系統(tǒng)、知識發(fā)現(xiàn)算法、知識近似進(jìn)行合理刻畫。同時，從知識工程較多出發(fā)，對數(shù)字邏輯優(yōu)化問題進(jìn)行研究分析，通過該方式，使傳統(tǒng)數(shù)字邏輯電路理論，在對大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)處理時遭受的局限性能夠得到合理解決。

主要包括的內(nèi)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(tài)）的快速化簡，復(fù)雜邏輯函數(shù)式的快速化簡，時序邏輯電路中完全確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移表和不完全確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移表的快速化簡。

3 結(jié)束語

近幾年，隨著人們對粒計算研究的不斷深入，人們已經(jīng)取得了一定的研究成果，并且合理的將粒計算應(yīng)用到了復(fù)雜問題處理和大規(guī)模數(shù)據(jù)知識開發(fā)等多個方面。在數(shù)字邏輯短路分析與設(shè)計過程中，對研究的粒計算理論進(jìn)行合理應(yīng)用是一種合理的嘗試，在日后的研究中應(yīng)當(dāng)加強在該方面內(nèi)容的分析。

[1]楊烽.利用粒計算的符號型數(shù)據(jù)分組算法[J/OL].計算機(jī)科學(xué),2018(S2):1-7.

[2]萬明秀,葉安珊.基于粒計算的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)探析[J].無線互聯(lián)科技,2018,15(01):75-76.

[3]徐怡,王泉,霍思林.粒計算中基于屬性分類的形式概念屬性約簡[J/OL].控制與策,2018,09(19)1-5.