Теория коммутационных цепей
 | Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Ноябрь 2014 г. ) |
Теория коммутационных цепей — это математическое исследование свойств сетей идеализированных переключателей. Такие сети могут быть строго комбинационной логикой , в которой их выходное состояние является только функцией текущего состояния их входов; или может также содержать последовательные элементы , где текущее состояние зависит от текущего состояния и прошлых состояний; в этом смысле говорят, что последовательные цепи включают в себя «память» прошлых состояний. Важным классом последовательных схем являются конечные автоматы . Теория коммутационных цепей применима к проектированию телефонных систем, компьютеров и подобных систем. Теория коммутационных цепей предоставила математические основы и инструменты для проектирования цифровых систем практически во всех областях современных технологий. [1]
В письме 1886 года Чарльз Сандерс Пирс описал, как логические операции могут выполняться с помощью электрических коммутационных схем. [2] В 1880–1881 годах он показал, что одни вентили ИЛИ (или, альтернативно, только вентили И-НЕ ) могут использоваться для воспроизведения функций всех других логических вентилей , но эта работа оставалась неопубликованной до 1933 года. [3] Первое опубликованное доказательство было предложено Генри М. Шеффером в 1913 году, поэтому логическую операцию И-НЕ иногда называют ходом Шеффера ; логическое ИЛИ-НЕ иногда называют стрелкой Пирса . [4] Следовательно, эти вентили иногда называют универсальными логическими вентилями . [5]
В 1898 году Мартин Бода описал теорию переключения для сигнальных блочных систем . [6] [7]
Со временем электронные лампы заменили реле для логических операций. , разработанная Ли Де Форестом Модификация клапана Флеминга в 1907 году, может использоваться в качестве логического элемента. Людвиг Витгенштейн представил версию таблицы истинности из 16 строк как предложение 5.101 Логико-философского трактата (1921). Вальтер Боте , изобретатель схемы совпадений , получил часть Нобелевской премии по физике 1954 года за первый современный электронный вентиль И в 1924 году. Конрад Цузе спроектировал и построил электромеханические логические вентили для своего компьютера Z1 (с 1935 по 1938 год).
Теория была независимо создана в работах NEC инженера Акиры Накашимы в Японии. [8] Клод Шеннон в США, [9] и Виктор Шестаков в Советском Союзе. [10] Эти трое опубликовали серию статей, показывающих, что двузначная булева алгебра может описывать работу коммутационных схем. [7] [11] [12] [13] [1] Однако работа Шеннона во многом затмила две другие, и, несмотря на то, что некоторые ученые утверждали сходство работ Накашимы с работами Шеннона, их подходы и теоретические основы заметно отличались. [14] Также неправдоподобно то, что Шестаков повлиял на двух других из-за языкового барьера и относительной малоизвестности его работы за рубежом. [14]
Идеальными выключателями считаются имеющие только два исключительных состояния, например, открытое или закрытое. В некоторых анализах можно считать, что состояние переключателя не влияет на выход системы и обозначается как состояние «безразлично». В сложных сетях необходимо также учитывать конечное время переключения физических коммутаторов; где два или более разных путей в сети могут влиять на выход, эти задержки могут привести к «логической опасности» или « состоянию гонки », когда состояние выхода изменяется из-за разного времени распространения по сети.
См. также [ править ]
- Переключение цепей
- Переключение сообщений
- Коммутация пакетов
- Быстрая коммутация пакетов
- Подсистема коммутации сети
- Система переключения 5ESS
- Электронная система переключения номер один
- Булева схема
- C-элемент
- Сложность схемы
- Минимизация схемы
- Карта Карно
- Логический дизайн
- Логический вентиль
- Логика в информатике
- Неблокирующий переключатель минимального диапазона
- Программируемый логический контроллер — компьютерное программное обеспечение имитирует релейные схемы для промышленного применения.
- Алгоритм Куайна – Маккласки
- Реле - ранний вид логического устройства.
- Лемма о переключении
- Функция Unate
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Станкович, Радомир С. [на немецком языке] ; Астола, Яакко Тапио [на финском языке] , ред. (2008). Отпечатки из первых дней информационных наук: серия TICSP о вкладе Акиры Накашимы в теорию переключения (PDF) . Серия Международного центра обработки сигналов Тампере (TICSP). Том. 40. Технологический университет Тампере , Тампере, Финляндия. ISBN 978-952-15-1980-2 . ISSN 1456-2774 . Архивировано из оригинала (PDF) 8 марта 2021 г.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) (3+207+1 страницы) 10:00 мин. - ^ Пирс, Чарльз Сандерс (1993) [1886]. Письмо Пирса А. Маркванду . Том. 5. С. 421–423.
{{cite book}}:|work=игнорируется ( помощь ) См. также: Беркс, Артур Уолтер (1978). «Обзор: Чарльз С. Пирс, Новые элементы математики » . Бюллетень Американского математического общества (обзор). 84 (5): 913–918 [917]. дои : 10.1090/S0002-9904-1978-14533-9 . - ^ Пирс, Чарльз Сандерс (1933) [зима 1880–1881 гг.]. Булева алгебра с одной константой (рукопись). Том. 4. пункты 12–20.
{{cite book}}:|work=игнорируется ( помощь ) Перепечатано в Сочинения Чарльза С. Пирса . Том. 4 (переиздание). 1989. стр. 218–221. ISBN 9780253372017 . ковчег:/13960/t11p5r61f. См. также: Робертс, Дон Д. (2009). Экзистенциальные графики Чарльза С. Пирса . п. 131. - ^ Кляйне Бюнинг, Ганс; Леттманн, Теодор (1999). Пропозициональная логика: дедукция и алгоритмы . Издательство Кембриджского университета . п. 2. ISBN 978-0-521-63017-7 .
- ^ Берд, Джон (2007). Инженерная математика . Ньюнес . п. 532. ИСБН 978-0-7506-8555-9 .
- ^ Бода, Мартин (1898). «Теория переключения блочных систем». Орган технического прогресса железнодорожной системы - специализированный журнал Ассоциации железных дорог Германии (на немецком языке). Новая серия XXXV (1-7). Висбаден, Германия: Verlag CW Kreidel: 1–7, 29–34, 49–53, 71–75, 91–95, 111–115, 133–138. [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] (Примечание. Эта серия из семи статей была переиздана в 91-страничной книге в 1899 году с предисловием Георга Баркхаузена .)
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Клир, Георгий Иржи (май 1972 г.). «Справочные обозначения к главе 1». Введение в методологию коммутационных цепей (1-е изд.). Бингемтон, Нью-Йорк, США: Litton Educational Publishing, Inc. / Компания Д. ван Ностранд . п. 19. ISBN 0-442-24463-0 . LCCN 72-181095 . C4463-000-3. п. 19:
Хотя возможность создания теории переключения была признана М. Бода [А] еще в XIX веке первые важные работы по этой теме опубликовал А. Накашима. [Б] и CE Шеннон [С] незадолго до Второй мировой войны.
(xvi+573+1 стр.) - ^ Накашима [中嶋], Акира [章] (май 1936 г.). «Теория композиции релейных цепей». Nippon Electrical Communication Engineering (3): 197–226. (Примечание. Перевод статьи, которая первоначально появилась на японском языке в журнале Института инженеров телеграфии и телефонной связи Японии (JITTEJ), сентябрь 1935 г., 150 731–752.)
- ^ Шеннон, Клод Элвуд (1938). «Символический анализ релейных и коммутационных схем». Труды Американского института инженеров-электриков . 57 (12). Американский институт инженеров-электриков (AIEE): 713–723. дои : 10.1109/T-AIEE.1938.5057767 . hdl : 1721.1/11173 . S2CID 51638483 . (Примечание. На основе одноименной магистерской диссертации Шеннона в Массачусетском технологическом институте в 1937 году.)
- ^ Shestakov [Шестаков], Victor Ivanovich [Виктор Иванович] (1938). Некоторые математические методы кон-струирования и упрощения двухполюсных электрических схем класса А [ Некоторые математические методы построения и упрощения двухполюсных электрических сетей класса А ] (кандидатская диссертация) (на русском языке). Государственный университет имени Ломоносова .
- ^ Ямада [山田], Акихико [彰彦] (2004). «История исследований теории переключения в Японии» . Транзакции IEEJ по основам и материалам . 124 (8). Институт инженеров-электриков Японии : 720–726. Бибкод : 2004IJTFM.124..720Y . дои : 10.1541/ieejfms.124.720 . Архивировано из оригинала 10 июля 2022 г. Проверено 26 октября 2022 г.
- ^ «Теория коммутации/Теория релейных сетей/Теория логической математики» . Компьютерный музей IPSJ . Общество обработки информации Японии . 2012. Архивировано из оригинала 22 марта 2021 г. Проверено 28 марта 2021 г.
- ^ Станкович, Радомир С. [на немецком языке] ; Астола, Яакко Тапио [на финском языке] ; Карповский, Марк Г. (2007). Некоторые исторические замечания по теории переключения (PDF) . Ниш, Сербия; Тампере, Финляндия; Бостон, Массачусетс, США. CiteSeerX 10.1.1.66.1248 . S2CID 10029339 . Архивировано (PDF) из оригинала 25 октября 2022 г. Проверено 25 октября 2022 г.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) (8 страниц) - ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Каваниши, Тома (2019). «Предыстория теории переключения в Японии: Акира Накашима и его теория релейных цепей» . История науки. Вторая серия: Международный журнал Общества истории науки Японии . 29 (1): 136–162. doi : 10.34336/historiascientiarum.29.1_136 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Кейстер, Уильям; Ричи, Алистер Э.; Уошберн, Сет Х. (1951). Проектирование коммутационных цепей . Серия Bell Telephone Laboratories (1-е изд.). Компания Д. Ван Ностранд, Инк . 147 . Архивировано из оригинала 9 мая 2020 г. Проверено 9 мая 2020 г. [8] (2+xx+556+2 страницы)
- Колдуэлл, Сэмюэл Хоукс (1 декабря 1958 г.) [февраль 1958 г.]. Написано в Уотертауне, Массачусетс, США. Коммутационные схемы и логическое проектирование . 5-е издание, сентябрь 1963 г. (1-е изд.). Нью-Йорк, США: John Wiley & Sons Inc. ISBN 0-47112969-0 . LCCN 58-7896 . (xviii+686 страниц)
- Перковский, Марек А.; Грыгель, Станислав (20 ноября 1995 г.). «6. Исторический обзор исследований разложения». Обзор литературы по разложению функций (PDF) . Версия IV. Группа функциональной декомпозиции, факультет электротехники, Портлендский университет, Портленд, Орегон, США. CiteSeerX 10.1.1.64.1129 . Архивировано (PDF) из оригинала 28 марта 2021 г. Проверено 28 марта 2021 г. (188 страниц)
- Станкович, Радомир С. [на немецком языке] ; Сасао, Цутому; Астола, Яакко Тапио [на финском языке] (август 2001 г.). «Публикации за первые двадцать лет теории переключения и проектирования логики» (PDF) . Серия Международного центра обработки сигналов Тампере (TICSP). Технологический университет Тампере / TTKK, Монистамо, Финляндия. ISSN 1456-2774 . S2CID 62319288 . № 14. Архивировано из оригинала (PDF) 9 августа 2017 г. Проверено 28 марта 2021 г. (4+60 страниц)
- Станкович, Радомир С. [на немецком языке] ; Астола, Яакко Тапио [на финском языке] (2011). Написано в Нише, Сербия, и Тампере, Финляндия. От булевой логики к коммутационным схемам и автоматам: на пути к современным информационным технологиям . Исследования в области вычислительного интеллекта. Том. 335 (1-е изд.). Берлин и Гейдельберг, Германия: Springer-Verlag . дои : 10.1007/978-3-642-11682-7 . ISBN 978-3-642-11681-0 . ISSN 1860-949X . LCCN 2011921126 . Проверено 25 октября 2022 г. (xviii+212 страниц)