Co je mapa Karnaugh?

Karnaughova mapa je ve své nejjednodušší podobě grafickou zkratkou k řešení problémů vyjádřených v booleovské algebře. Booleovská algebra je forma matematiky, která používá dvě hodnoty k provádění výpočtů a vytváření výrazů. Tento typ algebry je jedním ze základních konceptů informatiky a designu digitálních obvodů a Karnaughova mapa byla poprvé vyvinuta, aby pomohla vyřešit určité problémy bez použití dlouhých výpočtů. Mapa ve své moderní podobě byla vyvinuta fyzikem Maurice Karnaughem v roce 1953.

Karnaughovy mapy jsou navrženy tak, aby posunuly zátěž při řešení určitých problémů z výpočtů a směrem k rozpoznávání vzorů. Tyto mapy slouží také k třídění vizuálních informací a rozeznávání smysluplných organizací. Protože lidé jsou přirozeně kvalifikovaní v rozpoznávání vzorů, použití Karnaughových map rychle urychlilo určité aspekty návrhu obvodu. Jednou ze zvláštních předností mapy Karnaugh je hledání a ukázání možných řešení rizik rasy, což jsou nedostatky v systému způsobené problémy s časováním. Nebezpečí rasy se týkají zejména vývojářů softwaru, síťových architektů a počítačových bezpečnostních specialistů, protože mohou vážně ohrozit a poškodit systémy.

Karnaughova mapa je obecně vytvořena jako obdélníkový diagram rozdělený do řádků a sloupců. Karnaughovy mapy, také známé jako Veitchovy diagramy nebo KV-mapy, jsou v podstatě pravdivé tabulky - tabulky, které zobrazují všechny platné kombinace pro konkrétní sadu hodnot. Karnaughova nebo KV-mapa může být vytvořena s libovolným počtem proměnných, ale standardní praxí je držet počet proměnných v tabulce na šest nebo méně. Tyto proměnné jsou obvykle vyjádřeny šedým kódem, číslicovým systémem, který vyjadřuje binární hodnoty, nebo systémem používajícím pouze 0 a 1.

Skutečná hodnota mapy Karnaugh spočívá v její jednoduchosti. Protože mapa Karnaugh je prezentována jako v podstatě mřížka, struktura je přímá a snadno pochopitelná na první pohled. Struktura mřížky také umožňuje zjednodušené uspořádání podobných proměnných, což znamená, že termíny lze seskupovat a přeskupovat podle potřeby k vyřešení potenciálních problémů. Kromě toho, díky struktuře mapy Karnaugha, každé seskupení proměnných vede k snadnému znázornění změn proměnných. Sousední proměnné jsou odděleny změnou pouze jedné proměnné, což dále zjednodušuje operace. To platí bez ohledu na to, kolik proměnných se používá. Výsledkem je, že mapa Karnaugh zůstává jednoduchým a užitečným nástrojem pro mnoho návrhářů a inženýrů pracujících v oblasti návrhu digitálních obvodů a teorie informací.