Abstract

The paper describes the research results of application efficiency of minimization programs of functional descriptions of combinatorial logic blocks, which are included in digital devices projects that are implemented in FPGA. Programs are designed for shared and separated function minimization in a disjunctive normal form (DNF) class and minimization of multilevel representations of fully defined Boolean functions based on Shannon expansion with finding equal and inverse cofactors. The graphical form of such representations is widely known as binary decision diagrams (BDD). For technological mapping the program of "enlargement" of obtained Shannon expansion formulas was applied in a way that each of them depends on a limited number of k input variables and can be implemented on one LUT-k – a programmable unit of FPGA with k input variables. It is shown that a preliminary logic minimization, which is performed on the domestic programs, allows improving design results of foreign CAD systems such as Leonardo Spectrum (Mentor Graphics), ISE (Integrated System Environment) Design Suite and Vivado (Xilinx). The experiments were performed for FPGA families’ Virtex-II PRO, Virtex-5 and Artix-7 (Xilinx) on standard threads of industrial examples, which define both DNF systems of Boolean functions and systems represented as interconnected logical equations.

Highlights

  • The paper describes the research results of application efficiency of minimization programs of functional descriptions of combinatorial logic blocks, which are included in digital devices projects that are implemented in FPGA

  • Programs are designed for shared and separated function minimization in a disjunctive normal form (DNF) class and minimization of multilevel representations of fully defined Boolean functions based on Shannon expansion with finding equal and inverse cofactors

  • For technological mapping the program of "enlargement" of obtained Shannon expansion formulas was applied in a way that each of them depends on a limited number of k input variables and can be implemented on one LUT-k – a programmable unit of FPGA with k input variables

Read more

Summary

Оригинальная статья Original Paper

Программы предназначены для раздельной и совместной минимизации функций в классе ДНФ (дизъюнктивных нормальных форм) и минимизации многоуровневых представлений систем полностью определенных булевых функций на основе разложения Шеннона с нахождением как равных, так и инверсных коэффициентов (кофакторов) разложения. Графические формы таких представлений широко известны в литературе как BDD Что предварительная логическая минимизация, выполняемая с помощью отечественных программ, позволяет улучшать результаты проектирования в зарубежных системах автоматизированного проектирования, таких как Leonardo Spectrum (корпорация Mentor Graphics), ISE Эксперименты проводились для семейств FPGA Virtex-II PRO, Virtex-5, Artix-7 (компания Xilinx) на наборах стандартных промышленных примеров, задающих как системы дизъюнктивных нормальных форм булевых функций, так и системы булевых функций в виде взаимосвязанных логических уравнений. Ключевые слова: булева функция, логическая минимизация, разложение Шеннона, BDD-представление, дизъюнктивная нормальная форма, синтез логических схем, VHDL, FPGA. Поступила в редакцию | Received 27.08.2020 Подписана в печать | Accepted 08.10.2020 Опубликована | Published 26.03.2021

Параметры примеров псевдослучайных ДНФ систем булевых функций
Пример n
Сравнение предложенного подхода с исследовательскими программами n
Список использованных источников
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call