Wat is een Karnaugh-kaart?
In zijn eenvoudigste vorm is een Karnaugh-kaart een grafische snelkoppeling naar het oplossen van problemen die in Booleaanse algebra worden uitgedrukt. Booleaanse algebra is een vorm van wiskunde die twee waarden gebruikt om berekeningen uit te voeren en uitdrukkingen te maken. Dit type algebra is een van de fundamentele concepten achter computerwetenschap en digitaal circuitontwerp en de Karnaugh-kaart is voor het eerst ontwikkeld om bepaalde problemen op te lossen zonder lange berekeningen te gebruiken. De kaart in zijn moderne vorm is ontwikkeld door natuurkundige Maurice Karnaugh in 1953.
Karnaugh-kaarten zijn ontworpen om de last van het oplossen van bepaalde problemen te verleggen van berekeningen naar patroonherkenning. Deze kaarten worden ook gebruikt om visuele informatie te helpen uitzoeken en betekenisvolle organisaties te onderscheiden. Omdat mensen van nature bekwaam zijn in patroonherkenning, versnelde het gebruik van Karnaugh-kaarten snel bepaalde aspecten van circuitontwerp. Een van de sterke punten van de Karnaugh-kaart is het vinden en tonen van mogelijke oplossingen voor race-gevaren, dit zijn fouten in een systeem dat wordt veroorzaakt door timingproblemen. Rasrisico's zijn met name zorgwekkend voor softwareontwikkelaars, netwerkarchitecten en computerbeveiligingsspecialisten, omdat ze systemen ernstig kunnen beschadigen en beschadigen.
Een Karnaugh-kaart is meestal opgebouwd als een rechthoekig diagram verdeeld in rijen en kolommen. Karnaugh-kaarten, ook bekend als Veitch-diagrammen of KV-kaarten, zijn in wezen waarheidstabellen - tabellen die alle geldige combinaties voor een bepaalde set waarden tonen. Een Karnaugh- of KV-kaart kan met elk aantal variabelen worden gebouwd, maar standaardpraktijk is om het aantal variabelen in de tabel op zes of minder te houden. Deze variabelen worden meestal uitgedrukt in Gray-code, een getalsysteem dat binaire waarden uitdrukt, of een systeem dat alleen 0 en 1 gebruikt.
De echte waarde van de Karnaugh-kaart ligt in zijn eenvoud. Aangezien een Karnaugh-kaart in wezen als een raster wordt gepresenteerd, is de structuur eenvoudig en in één oogopslag gemakkelijk te begrijpen. De rasterstructuur maakt ook vereenvoudigde rangschikking van soortgelijke variabelen mogelijk, wat betekent dat termen kunnen worden gegroepeerd en opnieuw gegroepeerd om potentiële problemen op te lossen. Vanwege de structuur van de Karnaugh-kaart leidt een groep variabelen bovendien tot een gemakkelijke weergave van de wijzigingen in variabelen. Aangrenzende variabelen worden gescheiden door een wijziging in slechts één variabele, wat de bewerkingen verder vereenvoudigt. Dit geldt ongeacht hoeveel variabelen worden gebruikt. Als gevolg hiervan blijft de Karnaugh-kaart een eenvoudig en nuttig hulpmiddel voor veel ontwerpers en ingenieurs die werkzaam zijn in het ontwerp van digitale schakelingen en informatietheorie.