<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">inform</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Информатика</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Informatics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1816-0301</issn><issn pub-type="epub">2617-6963</issn><publisher><publisher-name>UIIP NASB</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.37661/1816-0301-2022-19-1-7-18</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">inform-1182</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>LOGICAL DESIGN</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Синтез комбинационных схем с помощью алгебраической декомпозиции булевых функций</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Synthesis of combinational circuits by means of bi-decomposition of Boolean functions</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Поттосин</surname><given-names>Ю. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Pottosin</surname><given-names>Yu. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Поттосин Юрий Васильевич - кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник.</p><p>ул. Сурганова, 6, Минск, 220012.</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Yuri V. Pottosin - Ph. D. (Phys.-Math.), Leading Researcher, The United Institute of Informatics Problems of the National Academy of Sciences of Belarus.</p></bio><email xlink:type="simple">pott@newman.bas-net.by</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>The United Institute of Informatics Problems of the National Academy of Sciences of Belarus</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2022</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>05</day><month>01</month><year>2022</year></pub-date><volume>19</volume><issue>1</issue><fpage>7</fpage><lpage>18</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Поттосин Ю.В., 2022</copyright-statement><copyright-year>2022</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Поттосин Ю.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Pottosin Y.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://inf.grid.by/jour/article/view/1182">https://inf.grid.by/jour/article/view/1182</self-uri><abstract><sec><title>Ц е л и</title><p>Ц е л и . Рассматривается задача синтеза комбинационных схем в базисе двухвходовых логических элементов, в качестве которых выступают элементы И, ИЛИ, И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Целью работы является исследование возможности применения алгебраической декомпозиции булевых функций  (в  англоязычной литературе bi-decomposition) для синтеза комбинационных схем.</p></sec><sec><title>М е т о д ы</title><p>М е т о д ы . Используемый метод алгебраической декомпозиции сводится к поиску в графе двухблочного взвешенного покрытия полными двудольными подграфами (бикликами).</p></sec><sec><title>Р е з у л ь т а т ы</title><p>Р е з у л ь т а т ы . Исходная булева функция задается двумя троичными матрицами, одна из которых представляет собой область булева пространства аргументов, где функция имеет значение 1, а другая – область булева пространства, где функция имеет значение 0. Рассматривается граф ортогональности строк троичных матриц, представляющих заданную булеву функцию. Описан способ получения двухблочного взвешенного покрытия бикликами графа ортогональности cтрок троичных матриц. Всем бикликам из получаемого покрытия в качестве веса определенным образом приписывается некоторое множество переменных, представляющих собой аргументы заданной функции. Каждая из этих биклик определяет булеву функцию, аргументами которой являются приписанные к биклике переменные. Полученные таким образом функции составляют разложение исходной функции.</p></sec><sec><title>З а к л ю ч е н и е</title><p>З а к л ю ч е н и е . Процесс синтеза комбинационной схемы заключается в последовательном применении алгебраической декомпозиции к получаемым функциям. Предлагаемый метод позволяет строить схемы с малой задержкой.</p></sec></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><sec><title>O b j e c t i v e s</title><p>O b j e c t i v e s . The problem of synthesis of combinational circuits in the basis of two-input gates is considered. Those gates are AND, OR, NAND and NOR. The objective of the paper is to investigate the possibilities of application of bi-decomposition of Boolean functions to the synthesis of combinational circuits.</p></sec><sec><title>M e t h o d s</title><p>M e t h o d s . The method for bi-decomposition is reduced to the search in a graph for a weighted two-block cover with complete bipartite subgraphs (bi-cliques).</p></sec><sec><title>R e s u l t s</title><p>R e s u l t s . The initial Boolean function is given as two ternary matrices, one of which represents the domain of Boolean space where the function has the value 1, and the other is the domain of Boolean space where the function has the value 0. The orthogonality graph of rows of ternary matrices representing the given function is considered.  The method for two-bi-clique covering the orthogonality graph of rows of ternary matrices is described. Every bi-clique in the obtained cover is assigned in a certain way with а set of variables that are the arguments of the function. This set is the weight of the bi-clique. Each of those bi-cliques defines a Boolean function whose arguments are the variables assigned to it. The functions obtained in such a way constitute the required decomposition.</p></sec><sec><title>Co n c l u s i o n</title><p>Co n c l u s i o n .  The  process  of  synthesis  of  a  combinational  circuit  consists  of  a  successive  application  of bi-decomposition to obtained functions. The suggested method allows obtaining the circuits with short delay.</p></sec></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>синтез комбинационных схем</kwd><kwd>булева функция</kwd><kwd>декомпозиция булевой функции</kwd><kwd>троичная матрица</kwd><kwd>полный двудольный граф</kwd><kwd>биклика</kwd><kwd>двухблочное покрытие</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>synthesis of combinational circuits</kwd><kwd>Boolean function</kwd><kwd>decomposition of Boolean functions</kwd><kwd>ternary matrix</kwd><kwd>complete bipartite graph</kwd><kwd>bi-clique</kwd><kwd>two-block cover</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Cortadella, J. Timing-driven logic bi-decomposition / J. Cortadella // IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. – 2003. – Vol. 22, no. 6. – P. 675–685.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Cortadella J. Timing-driven logic bi-decomposition. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, 2003, vol. 22, no. 6, pp. 675–685.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Mishchenko, A. An algorithm for bi-decomposition of logic functions / A. Mishchenko, B. Steinbach, M. Perkowski // Proc. of the 38th Annual Design Automation Conf. (DAC’2001), Las Vegas, USA, 18–22 June 2001. – Las Vegas, 2001. – P. 103–108.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mishchenko A., Steinbach B., Perkowski M. An algorithm for bi-decomposition of logic functions. Proceedings of the 38th Annual Design Automation Conference (DAC’2001), Las Vegas, USA, 18–22 June 2001. Las Vegas, 2001, pp. 103–108.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chang, S.-C. Technology mapping for TLU FPGA’s based on decomposition of binary decision diagrams / S.-C. Chang, M. Marek-Sadowska, T. Hwang // IEEE Transactions Computer-Aided Design. – 1996. – Vol. 15, no. 10. – P. 1226–1235.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chang S.-C., Marek-Sadowska M., Hwang T. Technology mapping for TLU FPGA’s based on decomposition of binary decision diagrams. IEEE Transactions Computer-Aided Design, 1996, vol. 15, no. 10, pp. 1226–1235.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бибило, П. Н. Декомпозиция булевых функций на основе решения логических уравнений / П. Н. Бибило. – Минск : Беларус. навука, 2009. – 211 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bibilo P. N. Dekompozicija bulevyh funkcij na osnove reshenija logicheskih uravnenij. Decomposition of Boolean Functions on the Base of Solving Logical Equations. Minsk, Belaruskaja navuka, 2009, 211 p. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zakrevskij, A. D. On a special kind decomposition of weakly specified Boolean functions / A. D. Zakrevskij // Second Intern. Conf. on Computer-Aided Design of Discrete Devices (CAD DD’97), Minsk, Belarus, 12–14 Nov. 1997 / National Academy of Sciences of Belarus, Institute of Engineering Cybernetics. – Minsk, 1997. – Vol. 1. – P. 36–41.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zakrevskij A. D. On a special kind decomposition of weakly specified Boolean functions. Second International Conference on Computer-Aided Design of Discrete Devices (CAD DD’97), Minsk, Belarus, 12–14 November 1997. National Academy of Sciences of Belarus, Institute of Engineering Cybernetics. Minsk, 1997, vol. 1, pp. 36–41.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Поттосин, Ю. В. Эвристический метод алгебраической декомпозиции частичных булевых функций / Ю. В. Поттосин // Информатика. – 2020. – Т. 17, № 3. – С. 44–53.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pottosin Yu. V. A heuristic method for bi-decomposition of partial Boolean functions. Informatika [Informatics], 2020, vol. 17, no. 3, pp. 44–53 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Поттосин, Ю. В. Параллельно-последовательная декомпозиция системы частичных булевых функций / Ю. В. Поттосин, Е. А. Шестаков // Прикладная дискретная математика. – 2010. – № 4(10). – С. 55–63.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pottosin Yu. V., Shestakov E. A. Series-parallel decomposition of a system of partial Boolean functions. Prikladnaya diskretnaya matematika [Applied Discrete Mathematics], 2010, no. 4(10), pp. 55–63 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Закревский, А. Д. Логические основы проектирования дискретных устройств / А. Д. Закревский, Ю. В. Поттосин, Л. Д. Черемисинова. – М. : Физматлит, 2007. – 592 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zakrevskij A. D., Pottosin Yu. V., Cheremisinova L. D. Logicheskie osnovy proektirovanija diskretnyh ustrojstv. Logical Fundamentals of Discrete Devices Design. Moscow, Fizmatlit, 2007, 592 p. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Евстигнеев, В. А. Толковый словарь по теории графов в информатике и программировании / В. А. Евстигнеев, В. Н. Касьянов. – Новосибирск : Наука, 1999. – 291 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Evstigneev V. A., Kas’janov V. N. Tolkovyj slovar’ po teorii grafov v informatike i programmirovanii. Explanatory Dictionary of Graph Theory Terminology in Informatics and Programming. Novosibirsk, Nauka, 1999, 291 p. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
