KWALIFIKACJA ELM6 - STYCZEŃ 2017 (test 2)

PYTANIE NR 20.
Które równanie logiczne jest wynikiem minimalizacji funkcji przy pomocy przedstawionej tabeli Karnaugha?
Ilustracja przedstawia tabelę Karnaugha, która jest narzędziem używanym do minimalizacji funkcji logicznych w kontekście
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W minimalizacji z tablicy Karnaugha tworzy się grupy jedynek (oraz "-") o rozmiarach 2^n.
Grupa obejmująca dwa górne wiersze ma stałe a=0, więc daje składnik ā. Druga grupa 4 pól ma stałe b=1 oraz d=0, więc daje b·d̄. Po zsumowaniu otrzymujemy Y = ā + b·d̄.

Pełne wyjaśnienie:

Tablica Karnaugha jest graficzną metodą minimalizacji funkcji boolowskiej. Wpisane wartości (1, 0 oraz stany nieokreślone "-") są ułożone w kodzie Graya, dzięki czemu sąsiednie pola różnią się tylko jedną zmienną. Minimalizacja polega na grupowaniu jedynek (można też włączać "-", jeśli pomaga to powiększyć grupę) w prostokąty o liczebności będącej potęgą dwójki: 1, 2, 4, 8, 16. Grupy mogą się nakładać i mogą się też zawijać na krawędziach tablicy (skrajne kolumny/wiersze są sąsiednie).

W rozpatrywanej tablicy zaznaczono dwie pętle grupujące:

  • Pierwsza grupa obejmuje 8 pól w dwóch górnych wierszach. W tych wierszach zmienna a ma stałą wartość 0, natomiast pozostałe zmienne (b, c, d) zmieniają się w obrębie grupy. Do wyrazu przechodzą tylko zmienne stałe, zatem otrzymujemy składnik ā.
  • Druga grupa obejmuje 4 pola połączone przez zawinięcie skrajnych kolumn. W tej grupie zmienna b ma stałą wartość 1, a zmienna d ma stałą wartość 0. Zmienne a i c nie są stałe (zmieniają się), więc nie pojawiają się w wyrazie. Otrzymujemy więc iloczyn b·d̄.

Cała funkcja z minimalizacji jest sumą składników z grup, czyli Y = ā + b·d̄. To wyrażenie jest minimalne w sensie praktycznym: zawiera mniej literałów, co zwykle oznacza mniejszą liczbę bramek i prostszy układ.

Pozostałe propozycje są niepoprawne, bo nie wynikają z odczytu stałych zmiennych w zaznaczonych grupach: wyrażenia z a bez negacji kłócą się z dużą grupą, w której stałe jest a=0; warianty z d bez negacji ignorują fakt, że w drugiej grupie stałe jest d=0; a postacie zawierające inne kombinacje (np. z c jako składnikiem) wprowadzają zmienne, które w grupach nie są stałe.

Wskazówka egzaminacyjna: po zaznaczeniu grup zawsze wykonaj "test stałości" — dla każdej zmiennej sprawdź, czy w całej grupie ma wartość 0, 1 czy się zmienia. Tylko stałe przechodzą do wyniku (0 jako negacja, 1 bez negacji).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Tablica Karnaugha (mapa Karnaugha) to graficzny sposób upraszczania funkcji boolowskich. Pozwala zamienić rozbudowane wyrażenie logiczne na prostsze, grupując jedynki (i czasem stany "-"). W praktyce daje mniej bramek i łatwiejszy do wykonania układ cyfrowy.
Dozwolone są grupy o liczbie pól będącej potęgą dwójki: 1, 2, 4, 8, 16 (w zależności od rozmiaru mapy). Grupa powinna tworzyć prostokąt. Taki wybór gwarantuje, że w grupie "znika" odpowiednia liczba zmiennych i dostajesz poprawne uproszczenie.
Kod Graya sprawia, że sąsiednie pola różnią się tylko jedną zmienną. Dzięki temu, gdy łączysz sąsiednie jedynki w grupę, eliminujesz właśnie tę zmienną, która się zmienia. To fundament minimalizacji: w wyrazie zostają tylko zmienne stałe w obrębie grupy.
Sprawdź każdą zmienną w całej grupie: jeśli ma zawsze 0, zapisujesz ją jako negację (np. ā); jeśli ma zawsze 1, zapisujesz ją bez negacji (np. b); jeśli się zmienia, nie zapisujesz jej wcale. To najpewniejszy algorytm odczytu wyniku.
Tak. Skrajne kolumny są sąsiednie, tak samo skrajne wiersze. To tzw. zawijanie (topologia torusa). W zadaniach egzaminacyjnych często właśnie ta własność pozwala utworzyć większą grupę i uprościć wynik, więc zawsze sprawdzaj połączenia "lewo–prawo" i "góra–dół".
"-" oznacza stan nieokreślony: w projekcie możesz potraktować go jak 0 albo jak 1, zależnie od tego, co daje prostszy układ. Na mapie zwykle opłaca się włączać "-" do grup jedynek, jeśli pozwala to powiększyć grupę do 2, 4 lub 8 pól.
Najczęstsze pomyłki to: brak zawijania na krawędziach, tworzenie grup o rozmiarach niebędących potęgą dwójki, dopisywanie do wyniku zmiennych, które w grupie się zmieniają, oraz błędna negacja (mylenie 0 ze stanem 1). Pomaga systematyczny "test stałości" dla każdej zmiennej.
Możesz zweryfikować je tabelą prawdy lub w symulatorze: dla kombinacji, gdzie na mapie jest 1, funkcja ma dawać 1. Dla pól z 0 ma dawać 0. Dla "-" wynik może być dowolny. To prosta kontrola, szczególnie gdy obawiasz się błędu w negacjach.
W sterowaniu mechatronicznym (blokady, zezwolenia, warunki bezpieczeństwa) logika bywa rozbudowana. Minimalizacja zmniejsza liczbę bramek lub elementów logicznych w układzie, upraszcza diagnostykę i często poprawia niezawodność. To też krótszy i czytelniejszy zapis warunków sterowania.
Ćwicz na mapach 3- i 4-zmiennych: wypełnianie w kodzie Graya, grupy 2^n, zawijanie oraz użycie "-". Ustal procedurę: (1) największe grupy, (2) zapis zmiennych stałych, (3) suma składników, (4) szybka weryfikacja na kilku punktach tabeli prawdy.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 35% zdających egzamin. bardzo trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że w minimalizacji z tablicy Karnaugha tworzy się grupy jedynek (oraz "-") o rozmiarach 2^n.Grupa obejmująca dwa górne wiersze ma stałe a=0, więc daje składnik ā.

Źródła:

  • Wikipedia: Karnaugh map — https://en.wikipedia.org/wiki/Karnaugh_map (dostęp: 2026-03-05)
  • All About Circuits: "Karnaugh Maps (K-Maps)" — https://www.allaboutcircuits.com/textbook/digital/chpt-8/karnaugh-maps-k-maps/ (dostęp: 2026-03-05)

Materiały:

  • podręcznik do techniki cyfrowej (rozdział o tablicach Karnaugha i minimalizacji)
  • zestawy zadań z minimalizacji funkcji logicznych (2–4 zmienne) z rozwiązaniami
  • symulator układów cyfrowych do weryfikacji funkcji (np. narzędzia edukacyjne do bramek logicznych)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego