De Morgan’s laws are a pair of transformation rules in Boolean algebra that are fundamental to digital circuit design. The first law states that the negation of a conjunction is the disjunction of the negations: [latex]\neg(P \land Q) \iff (\neg P) \lor (\neg Q)[/latex]. The second states that the negation of a disjunction is the conjunction of the negations: [latex]\neg(P \lor Q) \iff (\neg P) \land (\neg Q)[/latex].
De Morgan’s Laws
- Augustus De Morgan
In the context of digital electronics, De Morgan’s laws provide a powerful tool for circuit manipulation. They establish a direct equivalence between different types of logic gates. For example, the first law, [latex]\neg(A \cdot B) = \neg A + \neg B[/latex] (using dot for AND and plus for OR), shows that a NAND gate is equivalent to an OR gate with inverted inputs. Similarly, the second law, [latex]\neg(A + B) = \neg A \cdot \neg B[/latex], shows that a NOR gate is equivalent to an AND gate with inverted inputs. This interchangeability is extremely practical. Since NAND and NOR gates are “universal gates”—meaning any Boolean function can be implemented using only NAND gates or only NOR gates—De Morgan’s laws are essential for converting a circuit design from a mix of AND, OR, and NOT gates into a design using a single gate type. This simplifies the Herstellung process for integrated circuits, as only one type of logic cell needs to be perfected and replicated. The laws are also used extensively in logic synthesis Software to optimize circuits for speed, area, or power consumption by transforming and simplifying the underlying Boolean expressions.
Typ
Disruption
Verwendung
Precursors
- Aristotelian logic
- George Boole’s formulation of symbolic logic
- Work on duality in algebra and logic by earlier mathematicians
Anwendungen
- simplification of boolean expressions in circuit design
- conversion between and-or logic and nand/nor logic
- compiler optimization in software
- database query optimization
- formal Überprüfung of digital systems
Patente:
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