تكرار المنطق

يحدث التكرار المنطقي في شبكة البوابات المنطقية التي تحتوي على دوائر لا تؤثر على وظيفة المنطق الثابتة. وهناك عدة أسباب لوجود هذا التكرار، منها أنه قد يُضاف عمدًا لكبح التشويشات العابرة (مما قد يُسبب حالة تنافس ) في إشارات الخرج، وذلك بتداخل حدين أو أكثر من حدود الضرب مع حد ثالث.

ضع في اعتبارك المعادلة التالية:

${\displaystyle Y=AB+{\overline {A}}C+BC.}$

المصطلح الثالث للمنتج${\displaystyle BC}$هو مصطلح توافق زائد . إذا${\displaystyle A}$يتحول من 1 إلى 0 بينما${\displaystyle B=1}$و${\displaystyle C=1}$،${\displaystyle Y}$يبقى 1. أثناء انتقال الإشارة${\displaystyle A}$في البوابات المنطقية، قد يكون كل من الحد الأول والثاني مساويًا للصفر مؤقتًا. أما الحد الثالث فيمنع حدوث خلل، لأن قيمته 1 في هذه الحالة لا تتأثر بانتقال الإشارة.${\displaystyle A}$.

من الأسباب الأخرى لتكرار المنطق ضعف ممارسات التصميم التي تؤدي دون قصد إلى وجود مصطلحات زائدة منطقيًا. يتسبب هذا في زيادة غير ضرورية في تعقيد الشبكة، وربما يعيق القدرة على اختبار التصاميم المصنعة باستخدام أساليب الاختبار التقليدية ( نماذج العطل الثابت الفردي ). قد يكون الاختبار ممكنًا باستخدام نماذج IDDQ .

بشكل عام، لا يُفضّل وجود تكرار منطقي. فالتكرار ، بحكم تعريفه، يتطلب أجزاءً إضافية (في هذه الحالة: مصطلحات منطقية)، مما يزيد من تكلفة التنفيذ (سواءً التكلفة الفعلية للأجزاء المادية أو وقت المعالجة الذي يستغرقه المعالج). ويمكن إزالة التكرار المنطقي باستخدام عدة تقنيات معروفة، مثل خرائط كارنو ، وخوارزمية كوين-مكلوسكي ، وطريقة الحاسوب الاستدلالية .

في بعض الحالات، قد يكون من المستحسن إضافة تكرار منطقي. إحدى هذه الحالات هي تجنب حالات التزامن التي قد يتذبذب فيها الناتج بسبب تنافس حدود مختلفة على التشغيل والإيقاف. ولتوضيح ذلك بشكل أكثر تحديدًا، تُظهر خريطة كارنو على اليمين الحدود الدنيا للدالة التالية:

${\displaystyle f(A,B,C,D)=E(6,8,9,10,11,12,13,14).\ }$

تمثل المربعات الحد الأدنى من شروط AND/OR اللازمة لتنفيذ هذه الوظيفة:

${\displaystyle f=A{\overline {C}}+A{\overline {B}}+BC{\overline {D}}.}$

تُظهر خريطة كارنو بصريًا مواضع حدوث حالات التزامن في التعبير الأدنى من خلال وجود فجوات بين الحدود الدنيا، على سبيل المثال، الفجوة بين المستطيلين الأزرق والأخضر. إذا تغير المُدخل من${\displaystyle 1110}$^{[ 1 ]} إلى${\displaystyle 1010}$ثم سيُقام سباق بين${\displaystyle BC{\overline {D}}}$إيقاف التشغيل و${\displaystyle A{\overline {B}}}$عند التشغيل، إذا انطفأ المؤشر الأزرق قبل أن يضيء المؤشر الأخضر، فسيتذبذب الناتج وقد يُسجّل كصفر. وهناك حالة تضارب أخرى تحدث بين المؤشرين الأزرق والأحمر عند الانتقال من${\displaystyle 1110}$ل${\displaystyle 1100}$.

تُزال حالة التزامن بإضافة تكرار منطقي. وتُغطى حالتا التزامن في الحد الأدنى بإضافة الحد الأصفر.${\displaystyle A{\overline {D}}}$.

في هذه الحالة، أدى إضافة التكرار المنطقي إلى استقرار المخرجات لتجنب تقلبات المخرجات لأن الحدود تتسابق مع بعضها البعض لتغيير الحالة.