Как построить логическую схему программы

На примере разработки информационной системы для сервис-центра были рассмотрены инфологический и логический этапы проектирования.

Ключевые слова

ИНФОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА, БАЗЫ ДАННЫХ, ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Текст научной работы

В ходе выполнения данной работы была разработана информационная система для сервис-центра.

Инфологической моделью можно назвать описание базы данных, которое состоит из таких элементов как формулы, графики, таблиц и диаграмм, а также других средств. Смысл такой модели состоит в реальном описании процессов, информационных потоков, функций системы с помощью общедоступного всем языка, понятного всем [1-3].

Результаты инфологического проектирования могут быть выражены в виде инфологической или концептуальной модели, которая представляет структуру данных. Для построения концептуальной модели используется метод моделирования «Сущность — связь» или ER-диаграмма.

После того, как было проведено исследование предметной области сервис-центра и проведен анализ структуры системы были выделены сущности, атрибуты и первичный ключ.

Построение логических схем

Название и обозначение сущности

Ключ сущности и его обозначение

Атрибуты сущности и их обозначение

Связь

Запчасти СОСТОЯТ из Типов

Запчасти ИСПОЛЬЗУЮТСЯ при Ремонте

Сотрудники ВЫПОЛНЯЮТ Ремонт

Клиенты ЗАКАЗЫВАЮТ Ремонт

На основе сущностей и связи между ними получаем ER-диаграмму предметной области (рис.1):

Следующим этапом проектирования является логическая схема — это модель данных конкретной области вопросов, выраженная в терминах технологии управления данными. При проектировании логической структуры реляционной базы данных определяется оптимальный состав таблиц для хранения исходной информации. Для каждой таблицы указывается ее название, перечень полей и первичный ключ. Идентифицируются связи между таблицами. После использования правила отображения ER-диаграммы на логическую схему, получаем примерно такие таблицы:

Ключевое поле

Название поля

Тип поля

Ключевое поле

Название поля

Тип поля

Ключевое поле

Название поля

Тип поля

Ключевое поле

Название поля

Тип поля

Ключевое поле

Название поля

Тип поля

Для физической реализации разработки базы данных была выбрана программа Microsoft Access, так как она позволяет быстро создавать таблицы и заполнять их без использования специальных конструкций [4].

На рисунке 2 представлена схема разработанной базы данных, в которой показаны таблицы и связи таблиц между собой.

Таблицы создавались с учетом оптимального использования памяти и простоты представляемых данных согласно ER-модели. Была проведена нормализация ER-модели для последующей оптимальной работы с базой данной.

В ходе разработки структуры базы были созданы следующие таблицы:

1. Ремонт — таблица предназначена для хранения информации об ремонте. На рисунке 3 показана заполненная таблица Ремонт, где ключевым полем объявлено поле «КодРемонта», имеющее тип счетчика, а остальные поля используются для задания значения фамилии и данных клиентов.

2. Клиенты — таблица предназначена для хранения информации о клиентах, такой как ФИО клиента, телефон, адрес и электронная почта.

Для таблицы Клиенты задано ключевое поле, которое отвечает за уникальный номер группы для сохранения однозначности в связях с другими таблицами. На рисунке 4 показана заполненная таблица «Клиенты».

3. Типы — таблица предназначена для хранения информации о типах запчастей.

На рисунке 5 показана таблица «Типы».

4. Запчасти — таблица предназначена для хранения информации о запчастях, которые могут пригодиться при ремонте. На рисунке 6 представлена таблица «Запчасти».

5. Сотрудники — таблица предназначена для хранения информации о сотрудниках, которые работают в данном сервисном центре. На рисунке 7 представлена таблица «Сотрудники».

В ходе выполнения данной работы была разработана информационная система для сервис-центра и были решены следующие задачи:

1. Проведен тщательный анализ предметной области сервисного центра;
2. Обработана и систематизирована полученная информация;
3. Построена ER-диаграмму и получена логическая схема базы данных в Microsoft Office Access;
4. Создано приложение для работы базой данных в Embarcadero Rad Studio;
5. Разработан удобный интерфейс для пользователей приложения и предоставлена возможность обработки информации: создание, удаление, изменение записей.

Спроектированная информационная система дает возможность удобного ввода, редактирования, удаления и хранения данных. Для реализации данного программного обеспечения были использованы Microsoft Access и Embarcadero Rad Studio и изученERWin.

Применение Borland Delphi для разработки интерфейса

1. Хусаинова Г.Я.

Разработка информационной системы средствами MS Access

1. Хусаинова Г.Я.

Математическое моделирование барабанного нефтесборщика с рифленой поверхностью

1. Хусаинова Г.Я.

Исследование полей температуры вязкопластичных жидкостей при плоскорадиальном фильтрационном течении

1. Хусаинова Г.Я.

Автоматизированное рабочее место администратора фитнес-клуба

1. Хусаинова Г.Я.

Список литературы

1. Айнуров К.И. Использование информационных технологий в обучении. – Магнитогорск.: МГПУ, 2014. – 85 с.
2. Викторов С.У. Развитие информационных технологий.– Пермь: ЛНА, 2011. – 74 с.
3. Хусаинов И.Г., Рахимова Р.А. Роль интерактивных технологий на уроках информатики в развитии этического воспитания учащихся // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 3. – С. 488.
4. Хусаинова Г.Я. Исследование температурных полей при стационарном течении аномальных жидкостей // Автоматизация. Современные технологии. 2016. № 7. С. 13-16.

Цитировать

Хусаинова, Г.Я. Разработка концептуальной и логической схемы при создании базы данных / Г.Я. Хусаинова. — Текст : электронный // NovaInfo, 2017. — № 75. — С. 1-8. — URL: https://novainfo.ru/article/14280 (дата обращения: 10.07.2023).

Поделиться

Настоящий ресурс содержит материалы 16+

Источник: novainfo.ru

Логические схемы и таблицы истинности

Логические схемы создаются для реализации в цифровых устройствах булевых функций (функций алгебры логики).

В цифровой схемотехнике цифровой сигнал — это сигнал, который может принимать два значения, рассматриваемые как логическая «1» и логический «0».

Логические схемы могут содержать до 100 миллионов входов и такие гигантские схемы существуют. Представьте себе, что булева функция (уравнение) такой схемы была потеряна. Как восстановить её с наименьшими потерями времени и без ошибок? Наиболее продуктивный способ — разбить схему на ярусы.

При таком способе записывается выходная функция каждого элемента в предыдущем ярусе и подставляется на соответствующий вход на следующем ярусе. Этот способ анализа логических схем со всеми нюансами мы сегодня и рассмотрим.

Логические схемы реализуются на логических элементах: «НЕ», «И», «ИЛИ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ», «Исключающее ИЛИ» и «Эквивалентность». Первые три логических элемента позволяют реализовать любую, сколь угодно сложную логическую функцию в булевом базисе. Мы будем решать задачи на логические схемы, реализованные именно в булевом базисе.

Для обозначения логических элементов используется несколько стандартов. Наиболее распространёнными являются американский (ANSI), европейский (DIN), международный (IEC) и российский (ГОСТ). На рисунке ниже приведены обозначения логических элементов в этих стандартах (для увеличения можно нажать на рисунок левой кнопкой мыши).

На этом уроке будем решать задачи на логические схемы, на которых логические элементы обозначены в стандарте ГОСТ.

Задачи на логические схемы бывают двух видов: задача синтеза логических схемы и задачи анализа логических схем. Мы начнём с задачи второго типа, так как в таком порядке удаётся быстрее научиться читать логические схемы.

Чаще всего в связи с построением логических схем рассматриваются функции алгебры логики:

• трёх переменных (будут рассмотрены в задачах анализа и в одной задаче синтеза);
• четырёх переменных (в задачах синтеза, то есть в двух последних параграфах).

Рассмотрим построение (синтез) логических схем

• в булевом базисе «И», «ИЛИ», «НЕ» (в предпоследнем параграфе);
• в также распространённых базисах «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» (в последнем параграфе).

Логические схемы строятся на основе логических выражений и функций. Бывает, что изначально составленная функция является излишне сложной, из-за чего её схемная или программная реализация оказывается избыточной. Способам и приёмам минимизации логических функций посвящены отдельные материалы сайта — минимизация логических функций: общие сведения, минимизация логических функций: метод непосредственных преобразований и минимизация логических функций: метод Квайна.

Задача анализа логических схем

Задача анализа заключается в определении функции f , реализуемой заданной логической схемой. При решении такой задачи удобно придерживаться следующей последовательности действий.

1. Логическая схема разбивается на ярусы. Ярусам присваиваются последовательные номера.
2. Выводы каждого логического элемента обозначаются названием искомой функции, снабжённым цифровым индексом, где первая цифра — номер яруса, а остальные цифры — порядковый номер элемента в ярусе.
3. Для каждого элемента записывается аналитическое выражение, связывающее его выходную функцию с входными переменными. Выражение определяется логической функцией, реализуемой данным логическим элементом.
4. Производится подстановка одних выходных функций через другие, пока не получится булева функция, выраженная через входные переменные.

Пример 1. Найдите булеву функцию логической схемы и составьте таблицу истинности для логической схемы.

Решение. Разбиваем логическую схему на ярусы, что уже показано на рисунке. Запишем все функции, начиная с 1-го яруса:

Теперь запишем все функции, подставляя входные переменные x, y, z :

В итоге получим функцию, которую реализует на выходе логическая схема:

Таблица истинности для данной логической схемы:

x	y	z	f
1	1	1		1	1	1	1
1	1					1
1		1				1
1						1
	1	1				1
	1					1
		1				1
			1		1

• Пригодится: минимизация логических функций — общие сведения
• Пригодится: минимизация логических функций методом непосредственных преобразований
• Пригодится: минимизация логических функций методом Квайна

Найти булеву функцию логической схемы самостоятельно, а затем посмотреть решение

Пример 2. Найдите булеву функцию логической схемы и составьте таблицу истинности для логической схемы.

Пример 3. Найдите булеву функцию логической схемы и составьте таблицу истинности для логической схемы.

Продолжаем искать булеву функцию логической схемы вместе

Пример 4. Найдите булеву функцию логической схемы и составьте таблицу истинности для логической схемы.

Решение. Разбиваем логическую схему на ярусы. Запишем все функции, начиная с 1-го яруса:

Теперь запишем все функции, подставляя входные переменные x, y, z :

В итоге получим функцию, которую реализует на выходе логическая схема:

Таблица истинности для данной логической схемы:

x	y	z	f
1	1	1		1	1
1	1			1	1
1		1	1		1
1
	1	1		1	1
	1			1	1
		1		1	1
				1	1

• Пригодится: минимизация логических функций — общие сведения
• Пригодится: минимизация логических функций методом непосредственных преобразований
• Пригодится: минимизация логических функций методом Квайна

Пример 5. Найдите булеву функцию логической схемы и составьте таблицу истинности для логической схемы.

Решение. Разбиваем логическую схему на ярусы. Структура данной логической схемы, в отличие от предыдущих примеров, имеет 5 ярусов, а не 4. Но одна входная переменная — самая нижняя — пробегает все ярусы и напрямую входит в логический элемент в первом ярусе. Запишем все функции, начиная с 1-го яруса:

Теперь запишем все функции, подставляя входные переменные x, y, z :

В итоге получим функцию, которую реализует на выходе логическая схема:

Таблица истинности для данной логической схемы:

x	y	z	f
1	1	1	1	1	1
1	1		1	1	1
1		1	1		1
1			1		1
	1	1	1	1	1
	1		1	1	1
		1	1		1
			1		1

• Пригодится: минимизация логических функций — общие сведения
• Пригодится: минимизация логических функций методом непосредственных преобразований

Задача синтеза логических схем в булевом базисе

Разработка логической схемы по её аналитическому описанию имеет название задачи синтеза логической схемы.

Каждой дизъюнкции (логической сумме) соответствует элемент «ИЛИ», число входов которого определяется количеством переменных в дизъюнкции. Каждой конъюнкции (логическому произведению) соответствует элемент «И», число входов которого определяется количеством переменных в конъюнкции. Каждому отрицанию (инверсии) соответствует элемент «НЕ».

Часто разработка логической схемы начинается с определения логической функции, которую должна реализовать логическая схемы. В этом случае дана только таблица истинности логической схемы. Мы разберём именно такой пример, то есть, решим задачу, полностью обратную рассмотренной выше задаче анализа логических схем.

Пример 6. Построить логическую схему, реализующую функцию с данной таблицей истинности:

x	y	f
1	1
1
	1	1

Решение. Разбираем таблицу истинности для логической схемы. Определяем функцию, которая получится на выходе схемы и промежуточные функции, которые на входе принимают аргументы x и y . В первой строке результатом реализации выходной функции при том, что значения входных переменных равны единицам, должен быть логический «0», во второй строке — при разных значениях входных переменных на выходе тоже должен быть логический «0». Поэтому нужно, чтобы выходная функция была конъюнкцией (логическим произведением).

Теперь подбираем промежуточные функции. Получаем следующую таблицу для промежуточных функций и выходной функции — конъюнкции промежуточных функций:

	1
1	1	1
	1

Для построения логической схемы необходимо элементы, реализующие логические операции, указанные в выходной функции, располагать в порядке, заданной этой функцией. Из выражения видно, что понадобятся 3 схемы «НЕ», две двухвходовых схемы «И» и одна двухвходовая схема «ИЛИ». В соответствии с выходной функцией получаем следующую логическую схему:

А теперь очередь дошла до функций алгебры логики четырёх переменных. Сначала выполним синтез логической схемы в булевом базисе.

Пример 7. Построить в булевом базисе логическую схему, реализующую функцию алгебры логики

Решение. Для построения логической схемы потребуются 4 схемы «НЕ», одна трёхвходовая схема «И», 2 двухвходовые схемы «И» и одна трёхвходовая схема «ИЛИ». В соответствии с этим получаем следующую логическую схему:

• Пригодится: минимизация логических функций — общие сведения
• Пригодится: минимизация логических функций методом непосредственных преобразований

Задача синтеза логических схем в базисах «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ»

Часто для сокращения числа микросхем используют элементы «И-НЕ» или/и «ИЛИ-НЕ». Рассмтрим примеры, как построить схему, реализующую ту же функцию, что в предыдущем примере, но, сначала в базисе «И-НЕ», а затем в базисе «ИЛИ-НЕ».

Пример 8. Построить в базисе «И-НЕ» логическую схему, реализующую функцию алгебры логики .

Решение. Логическая функция должна быть приведена к виду, содержащему только операции логического умножения (конъюнкции) и инвертирования (отрицания). Это делается при помощи двойного инвертирования исходного выражения функции и применения закона де Моргана:

Для построения логической схемы потребуются 8 схем «И-НЕ». Получаем следующую логическую схему:

Пример 9. Построить в базисе «ИЛИ-НЕ» логическую схему, реализующую функцию алгебры логики .

• Пригодится: минимизация логических функций — общие сведения
• Пригодится: минимизация логических функций методом непосредственных преобразований
• Пригодится: минимизация логических функций методом Квайна

Источник: function-x.ru

Программа для построения логических схем

Дело в том, что из вентилей составляют более сложные схемы, которые позволяют выполнить арифметические операции и хранить информацию. Причем схему, выполняющую определенные функции, можно построить из различных по сочетанию и количеству вентилей. Поэтому значение формального представления логической схемы чрезвычайно велико. Оно необходимо для того, чтобы разработчик имел возможность выбрать наиболее подходящий ему вариант построения схемы из вентилей. Процесс разработки общей логической схемы устройства (в том числе и компьютера в целом) таким образом становится иерархическим, причем на каждом следующем уровне в качестве «кирпичиков» используются логические схемы, созданные на предыдущем этапе.

Алгебра логики дала в руки конструкторам мощное средство разработки, анализа и совершенствования логических схем. В самом деле, гораздо проще, быстрее и дешевле изучать свойства и доказывать правильность работы схемы с помощью выражающей ее формулы, чем создавать реальное техническое устройство. Именно в этом состоит смысл любого математического моделирования.

Логические схемы необходимо строить из минимально возможного количества элементов, что в свою очередь, обеспечивает большую скорость работы и увеличивает надежность устройства.

Алгоритм построения логических схем :

1) Определить число логических переменных.

2) Определить количество базовых логических операций и их порядок.

3) Изобразить для каждой логической операции соответствующий ей вентиль.

4) Соединить вентили в порядке выполнения логических операций.

Составить логическую схему для логического выражения: F = ¬ X v Y Y v ¬ ( Y v X ).

Вычислить значения выражения для X =1, Y =0.

1) Переменных две: X и Y .

2) Логических операций четыре: конъюнкция, две дизъюнкции и отрицание. Определяем порядок выполнения операций:

3) Схему строим слева направо в соответствии с порядком выполнения логических операций:

4) Вычислим значение выражения: F =1 ¬ C, если A=1, B=1, C=1 .

2) F = ¬ (A v BC, если A=1, B=0, C=1 .

4) F =(A v B)B ¬ A v ¬ BBC v ¬ A), если A=1, B=1, C=0 .

Инструкция . Для добавления логического элемента выберите его тип и количество входов, нажмите на поле. Для его удаления нажмите правой кнопкой мыши над его местоположением.

• Ввод данных
• Решение
• Видеоинструкция

Стандарт изображений элементов

Выберите логический элемент:

Cоединить элемент с переменной по входу Соединить

Cоединить элемент с элементом по входу Соединить

Цвет линий Цвет элементов

Для последнего элемента входы

Для послелнего элемента разделяющие линии

Операция И НЕ (штрих Шеффера)

Операция ИЛИ НЕ

Сложение по модулю2

Исключающее ИЛИ НЕ

Операция И НЕ (штрих Шеффера)

Операция ИЛИ НЕ

Сложение по модулю2

Исключающее ИЛИ НЕ

• Каждая страница разделена на секции, каждая секция описывается названием (навигация по заголовкам).
• Наиболее важным разделам присвоена определенная роль (навигация по ориентирам)
• В верхней части каждой страницы вы найдете меню быстрого перехода ( ссылки внутренней навигации). Каждая ссылка привязана к определенной клавише (кнопке быстрого вызова).

Внимание: вы используете устаревший браузер! Мы советуем вам обновить программное обеспечение до новой версии или скачать альтернативный браузер: здесь вы можете загрузить последнюю версию Firefox.
Если вы работаете в операционной системе Windows на компьютере с низкой производительностью Midori.

Внимание, ваш браузер устарел и больше не поддерживается. Мы рекомендуем просматривать наш вебсайт в режиме полный доступ.

Опции формата

Внешний вид:

Ширина просмотра:

Поиск

Оценка по информатике ниже пятёрки быть не может!

Дополнительные ресурсы (левая колонка)

Конструктор логических схем

Multimedia Logic (MMLogic) — это бесплатная программа-конструктор, с помощью которой можно моделировать логические схемы любой сложности и устройства компьютера. Её автор — George Mills — разместил на сайте фирмы Softronix не только исполняемый файл программы, но и её исходные тексты на Visual C++ 7.1.

В оригинальной версии MMLogic существует две проблемы:

1. интерфейс программы — англоязычный;
2. в программе используются зарубежные обозначения логических элементов, которые сильно отличаются от отечественных (ГОСТ 2.743—91).

Русифицированный и адаптированный вариант соотвествует ГОСТ 2.743—91

Источник: technictips.ru