KWALIFIKACJA ELM6 - STYCZEŃ 2018

PYTANIE NR 19.
Na którym rysunku jest przedstawiony schemat układu realizującego postać minimalną funkcji przedstawionej w tablicy Karnaugha (myślnik oznacza stan dowolny)?
Ilustracja przedstawia cztery schematy blokowe oznaczone literami A, B, C, D oraz tabelę Karnaugha.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W mapie Karnaugha wyznacza się największe możliwe grupy wartości 1, wykorzystując także stany dowolne (myślniki), aby uprościć funkcję. Następnie zapisuje się postać minimalną (najmniej składników i/lub literałów) i porównuje z realizacją bramkową. Poprawny jest schemat zgodny z otrzymanym minimalnym wyrażeniem.

Pełne wyjaśnienie:

Minimalizacja funkcji logicznej w mapie Karnaugha polega na takim grupowaniu pól, aby otrzymać możliwie najprostszy zapis funkcji. Kluczowe są dwa kroki:

  • Grupowanie: łączy się pola z wartością 1 w prostokąty o rozmiarach będących potęgami dwójki (1, 2, 4, 8, ...). Dopuszczalne jest "zawijanie" grup przez krawędzie mapy.
  • Stany dowolne (myślnik, don't care): można je potraktować jako 1, jeśli to pomaga utworzyć większą grupę i uprościć wynik, albo pominąć, jeśli nie daje korzyści.

Z każdej grupy odczytuje się iloczyn (w postaci SOP) lub sumę (w postaci POS) tych zmiennych, które w grupie nie zmieniają wartości. Im większe grupy, tym mniej literałów w wyrażeniu, a więc mniejsza złożoność układu.

Następnie minimalną postać funkcji porównuje się z podanymi schematami bramek. Poprawny schemat musi spełniać jednocześnie:

  • tę samą funkcję prawdy (dla wszystkich kombinacji wejść, z uwzględnieniem że stany dowolne nie są wymagające),
  • zgodność negacji wejść/wyjść (inwersje w odpowiednich miejscach),
  • strukturę odpowiadającą uzyskanej postaci minimalnej (np. suma iloczynów: bramki AND zsumowane bramką OR, z ewentualnymi inwerterami).

Odpowiedzi niepoprawne zazwyczaj reprezentują typowe błędy: realizację funkcji niezminimalizowanej (więcej składników niż potrzeba), realizację innej postaci (np. POS zamiast SOP), albo pomylenie negacji jednej ze zmiennych, co zmienia warunki aktywacji wyjścia. W zadaniu poprawny jest schemat, który odpowiada postaci minimalnej wyznaczonej z mapy Karnaugha przy właściwym użyciu stanów dowolnych.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Mapa Karnaugha to graficzna metoda upraszczania funkcji logicznych. Umożliwia szybkie znalezienie postaci minimalnej (np. SOP lub POS) przez grupowanie pól o wartości 1 (lub 0). W praktyce pomaga projektować prostsze układy bramek, z mniejszą liczbą elementów.
Myślnik oznacza stan dowolny (don't care): dla tej kombinacji wejść wyjście może być 0 lub 1 bez wpływu na wymagania. W minimalizacji można taki stan potraktować jako 1, jeśli pozwala utworzyć większą grupę i uprościć funkcję, albo go nie używać.
Grupy muszą mieć rozmiar będący potęgą dwójki (1, 2, 4, 8...). Należy wybierać grupy możliwie największe i obejmować nimi wszystkie jedynki. Można używać stanów dowolnych, aby powiększyć grupę. Dopuszczalne jest zawijanie grup przez krawędzie mapy.
Dla każdej grupy sprawdza się, które zmienne nie zmieniają wartości w obrębie grupy. Te zmienne tworzą składnik wyrażenia: jeśli w grupie zmienna jest stale 1, występuje bez negacji; jeśli stale 0, występuje zanegowana. Składniki z grup sumuje się (SOP) lub odpowiednio łączy w POS.
Postać SOP (suma iloczynów) zwykle wygląda jak kilka bramek AND (iloczyny), których wyjścia są połączone do bramki OR (suma). Negacje zmiennych realizują inwertery na wejściach. Jeśli w schemacie dominują AND-y zsumowane OR-em, to typowy układ SOP.
Ponieważ pozwalają tworzyć większe grupy w mapie Karnaugha. Większa grupa oznacza mniej zmiennych w składniku (mniej literałów), co daje krótsze wyrażenie. Jeśli potraktujesz don't care jako 0, możesz nie zauważyć prostszego rozwiązania, które byłoby poprawne.
Najczęściej: grupowanie w nieprawidłowych rozmiarach (nie potęgi dwójki), pomijanie zawijania przez krawędzie, błędne odczytanie negacji zmiennej oraz traktowanie stanów dowolnych jak wartości obowiązkowych. Częsty jest też wybór układu "na oko" bez sprawdzenia funkcji.
Nie. Stany dowolne wykorzystuje się tylko wtedy, gdy pomagają uprościć funkcję (np. powiększyć grupę lub zmniejszyć liczbę składników). Jeśli użycie don't care nie daje większych grup albo komplikuje zapis, można je pominąć bez utraty poprawności względem wymagań.
Możesz porównać uzyskane minimalne wyrażenie z topologią schematu (SOP/POS, miejsca negacji). Dodatkowo wybierz 2–4 charakterystyczne kombinacje wejść, dla których funkcja ma dawać 1, i "przejdź" sygnał przez bramki. Szybko wyłapiesz błędną negację lub składnik.
Minimalizacja logiki to prostsze sterowanie: mniej elementów, mniejsze opóźnienia, łatwiejsza diagnostyka. W praktyce przekłada się na projektowanie układów blokad, warunków bezpieczeństwa, logiki czujników i sygnałów zezwalających w sterownikach, a także na optymalizację prostych modułów cyfrowych.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 59% zdających egzamin. średnie

Według specjalistów z branży: "W mapie Karnaugha wyznacza się największe możliwe grupy wartości 1, wykorzystując także stany dowolne (myślniki), aby uprościć funkcję."

Źródła:

  • Wikipedia: Karnaugh map (opis map Karnaugha i minimalizacji), https://en.wikipedia.org/wiki/Karnaugh_map - accessed 2026-03-01
  • M. Morris Mano, Michael D. Ciletti, "Digital Design", rozdziały o algebrze Boole'a i mapach Karnaugha (K-Maps), Pearson (kolejne wydania obejmują ten zakres) — źródło podręcznikowe
  • Charles H. Roth Jr., Larry L. Kinney, "Fundamentals of Logic Design", rozdziały o minimalizacji funkcji i mapach Karnaugha, Cengage Learning — źródło podręcznikowe

Materiały:

  • Podręczniki z techniki cyfrowej: rozdziały o mapach Karnaugha i minimalizacji
  • Zbiory zadań z algebry Boole'a (SOP/POS, prawa De Morgana)
  • Symulatory układów logicznych (np. narzędzia do budowy schematów bramek) do sprawdzania tabel prawdy

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego