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基于Python人工神經網路基本感知機對部分中小規模非時序邏輯集成電路的構造與驗證

2020-12-15 11:26:05 其他

所有介面都已放在回傳值中,所有電路都已經過本人驗證,可以放心擴展使用,注釋較少,適合有基礎的人群閱讀,
如果必須要對感知機進行擴展,建議先行閱讀神經網路的深度學習, 對于時序邏輯電路,還需要思考,可能等寒假時間寬裕時再進行模擬, 源代碼如下:
驗證部分比較無聊,且沒有技術可言,大部分都已刪去,讀者有興趣可以一一進行驗證,

#勿動基礎感知機任何引數!!!
#!西郵物理系,學物理的龐某人,歡迎私信交流
#只做了一部分的擴展,請詳細閱讀并了解引數后再進行集成電路的擴展
#目前來看,僅支持非時序邏輯電路的模擬

import numpy as np
import time

#與門
def And(x,y,z=1,zx=1,zy=1,zz=1):
	x1 = np.array([x,y,z,zx,zy,zz])
	x2 = np.array([0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5])
	b = -2.7
	tmp = np.sum(x1 *x2) + b
	if tmp <= 0:
		return 0
	else:
		return 1
#或門
def Or(x,y,z=0,zx=0,zy=0,zz=0,zzx=0,zzy=0,zzz=0):
	x1 = np.array([x,y,z,zx,zy,zz,zzx,zzy,zzz])
	x2 = np.array([0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5])
	b = -0.2
	tmp = np.sum(x1 * x2)
	if tmp <=0:
		return 0
	else:
		return 1
#與非
def Notand(x,y,z=1,zx=1,zy=1):
	x1 = np.array([x,y,z,zx,zy])
	x2 = np.array([-0.5,-0.5,-0.5,-0.5,-0.5])
	b = 2.2
	tmp = np.sum(x1 * x2) + b
	if tmp <= 0:
		return 0
	else:
		return 1

#或非門
def Notor(x,y,z=0,zx=0,zy=0):
	x1 = np.array([x,y,z,zx,zy])
	x2 = np.array([-0.5,-0.5,-0.5,-0.5,-0.5])
	b = 0.4
	tmp = np.sum(x1 * x2) + b
	if tmp <=0:
		return 0
	else :
		return 1
#同或門
def tonghuo(x,y):
	x01 = Notand(x,1)
	x02 = Notand(y,1)
	x1 = And(x01,x02)
	x2 = And(x,y)
	return Or(x1,x2)
#異或門
def yihuo(x,y):
	s1 = Notand(x,y)
	s2 = Or(x,y)
	return And(s1,s2) #兩層感知機實作異或門
#理論分析知:基本與非門可以實作無限深層,以獲得復雜計算機,

#非門
def Not(x):
	x1 = Notand(x,1)
	return x1

#一位全加器,已驗證
def allsum_1(a,b,ci):
	s1 = yihuo(a,b)
	s2 = Notand(s1,ci)
	s3 = Notand(a,b)
	f =  yihuo(s1,ci)
	co = Notand(s2,s3)
	return co,f

#四位逐位進位加法器,二進制,已驗證
def allsum_4(b3,b2,b1,b0,a3,a2,a1,a0):
	ci_0 = 0
	ci_1 = allsum_1(a0,b0,ci_0)[0]
	ci_2 = allsum_1(a1,b1,ci_1)[0]
	ci_3 = allsum_1(a2,b2,ci_2)[0]
	
	f0 =  allsum_1(a0,b0,ci_0)[1]
	f1 =  allsum_1(a1,b1,ci_1)[1]
	f2 =  allsum_1(a2,b2,ci_2)[1]
	f3 =  allsum_1(a3,b3,ci_3)[1]
	return f3,f2,f1,f0

#四位超前進位全加器
def allsum_4_front(b3,b2,b1,b0,a3,a2,a1,a0,ci_0=0):
	s1 = Notand(b3,a3)
	s2 = Notor(b3,a3)
	s3 = Notand(b2,a2)
	s4 = Notor(b2,a2)
	s5 = Notand(b1,a1)
	s6 = Notor(b1,a1)
	s7 = Notand(b0,a0)
	s8 = Notor(b0,a0) 
	s9 = Not(ci_0)
	#進位輸出
	s21 = s2
	s22 = And(s4,s1)
	s23 = And(s6,s1,s3)
	s24 = And(s8,s1,s3,s5)
	s25 = And(s1,s3,s5,s7,s9)
	co4 = Notor(s21,s22,s23,s24,s25)#進位輸出
	
	#f4最高位輸出
	s26 = And(s1,Not(s2))
	s27 = s4
	s28 = And(s6,s3)
	s29 = And(s8,s3,s5)
	s210 = And(s3,s5,s7,s9)
	s31 = Notor(s27,s28,s29,s210)
	f4 = yihuo(s26,s31)#最高位輸出
	
	#f3輸出
	s211 = And(s3,Not(s4))
	s212 = s6
	s213 = And(s8,s2)
	s214 = And(s5,s7,s9)
	s32 = Notor(s212,s213,s214)
	f3  = yihuo(s211,s32)

	#f2輸出
	s215 = And(s5,Not(s6))
	s216 = s8
	s217 = And(s7,s9)
	s33 = Notor(s216,s217)
	f2 = yihuo(s215,s33)

	#f1輸出
	s218 = And(s7,Not(s8))
	s219 = Not(s9)
	f1 = yihuo(s218,s219)

	return co4,f4,f3,f2,f1

#優先編碼器|||8線-3線,已驗證
def code_front(x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,st=0):
	m = Not(st)
	ys = Or(Not(x0),Not(x1),Not(x2),Not(x3),Not(x4),Not(x5),Not(x6),Not(x7),Not(m))
	yex = Notand(ys,m)

	#!y0輸出
	s1 = And(Not(x1),x2,x4,x6,m)
	s2 = And(Not(x3),x4,x6,m)
	s3 = And(Not(x5),x6,m)
	s4 = And(Not(x7),m)
	y0 = Notor(s1,s2,s3,s4)

	#!y1輸出
	s5 = And(Not(x2),x4,x5,m)
	s6 = And(Not(x3),x5,x4,m)
	s7 = And(Not(x6),m)
	s8 = And(Not(x7),m)
	y1 = Notor(s5,s6,s7,s8)

	#!y2輸出
	s9 = And(Not(x4),m)
	s10 = And(Not(x5),m)
	s11 = And(Not(x6),m)
	s12 = And(Not(x7),m)
	y2 = Notor(s9,s10,s11,s12)
	return y2,y1,y0,yex,ys

#8線-3線擴展為16線-4線優先編碼器,已驗證
def code_front_expand(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,st=0):
	st1 = code_front(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,st)[4]

	y10 = code_front(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,st1)[2]
	y11 = code_front(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,st1)[1]
	y12 = code_front(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,st1)[0]

	y20 = code_front(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,st)[2]
	y21 = code_front(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,st)[1]
	y22 = code_front(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,st)[0]

	yex1 = code_front(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,st1)[3]
	yex2 = code_front(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,st)[3]

	y0 = And(y10,y20)
	y1 = And(y11,y21)
	y2 = And(y12,y22)
	y3 = code_front(b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,st)[3]
	yex = And(yex1,yex2)
	ys = code_front(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,st1)[4]
	return y3,y2,y1,y0,yex,ys

#2線-4線譯碼器,已驗證
def uncode_2_4(x,y,st=0):
	xx = Not(x)
	yy = Not(y)
	sst = Not(st)
	y0 = Notand(xx,yy,sst)
	y1 = Notand(sst,xx,y)
	y2 = Notand(sst,yy,x)
	y3 = Notand(sst,x,y)
	return y3,y2,y1,y0

#2-4線擴展為3-8線譯碼器,已驗證
def uncode_3_8(x,y,z):
	y0 = uncode_2_4(y,z,x)[3]
	y1 = uncode_2_4(y,z,x)[2]
	y2 = uncode_2_4(y,z,x)[1]
	y3 = uncode_2_4(y,z,x)[0]

	y4 = uncode_2_4(y,z,Not(x))[3]
	y5 = uncode_2_4(y,z,Not(x))[2]
	y6 = uncode_2_4(y,z,Not(x))[1]
	y7 = uncode_2_4(y,z,Not(x))[0]
	return y7,y6,y5,y4,y3,y2,y1,y0

#七段數字顯像管,2進制→10進制的轉換,已驗證
def screen_uncode(x3,x2,x1,x0,RBI=1,LT=1,BIoRBO=1):
	#顯像管(簡易版)
	#顯像管a
	ya1 = Not(And(x3,x1))
	ya2 = Not(And(x2,Not(x0)))
	ya3 = Not(And(Not(x3),Not(x2),Not(x1),x0))
	y1 = And(ya1,ya2,ya3)
	#顯像管b
	yb1 = Not(And(x3,x1))
	yb2 = Not(And(x2,Not(x1),x0))
	yb3 = Not(And(x2,x1,Not(x0)))
	y2 = And(yb1,yb2,yb3)
	#顯像管c
	yc1 = Not(And(x3,x2))
	yc2 = Not(And(Not(x2),x1,Not(x0)))
	y3 = And(yc1,yc2)
	#顯像管d
	yd1 = Not(And(Not(x2),Not(x1),x0))
	yd2 = Not(And(x2,Not(x1),Not(x0)))
	yd3 = Not(And(x2,x1,x0))
	y4 = And(yd1,yd2,yd3)
	#顯像管e
	ye1 = Not(And(x2,Not(x1)))
	ye2 = Not(x0)
	y5 = And(ye1,ye2)
	#顯像管f
	yf1 = Not(And(x1,x0))
	yf2 = Not(And(Not(x2),x1))
	yf3 = Not(And(Not(x3),Not(x2),x0))
	y6 = And(yf1,yf2,yf3)
	#顯像管g
	yg1 = Not(And(Not(x3),Not(x2),Not(x1)))
	yg2 = Not(And(x2,x1,x0))
	y7 = And(yg1,yg2)

	ai = " ——"
	gi = " ——"
	di = " ——"
	ei = "|"
	fi = "|"
	bi = "  |"
	ci = "  |"
	mi =" "
	AX = [ai,bi,ci,di,ei,fi,gi]
	A = [ai,bi,ci,di,ei,fi,gi]
	Y = [y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7]
	for i in range(len(Y)):
		if Y[i] != 0:
			A[i] = AX[i]
		else:
			A[i] = mi
	print(f"{A[0]}\n{A[5]}{A[1]}\n{A[6]}\n{A[4]}{A[2]}\n{A[3]}\n")

'''
#對顯像管的驗證,僅實作0--9,若需再次驗證,請去掉注釋符
for i in range(2):
	for j in range(2):
		for k in range(2):
			for z in range(2):
				screen_uncode(i,j,k,z)
'''

#1位二進制數值比較器,已驗證
def compare_1(x,y):
	s = Notand(x,y)
	fh = And(x,s)
	fl = And(y,s)
	fs = Notor(fh,fl)
	print("F(x>y),F(x=y),F(x<y)")
	return fh,fs,fl

#4位二進制數值比較器
#其中h,l,s分別位級聯輸入端
def compare_4(a3,a2,a1,a0,b3,b2,b1,b0,h=0,l=0,s=1):
	#第一層門電路結構
	s3 = Notand(a3,b3)
	s2 = Notand(a2,b2)
	s1 = Notand(a1,b1)
	s0 = Notand(a0,b0)
	#第二層門電路結構
	p3 = Notor(And(a3,s3),And(s3,b3))
	p2 = Notor(And(a2,s2),And(s2,b2))
	p1 = Notor(And(a1,s1),And(s1,b1))
	p0 = Notor(And(a0,s0),And(s0,b0))
	#第三層門電路結構
	#A>B:
	p4 = Notand(b3,s3)
	p5 = Notand(b2,s2,p3)
	p6 = Notand(b1,s1,p3,p2)
	p7 = Notand(b0,s0,p3,p2,p1)
	p8 = Notand(p3,p2,p1,p0,l)
	p9 = Notand(p3,p2,p1,p0,s)
	Fh = And(p4,p5,p6,p7,p8,p9)
	#A=B:
	Fs = And(p3,p2,p1,p0,s)
	#A<B:
	p10 = Notand(p3,p2,p1,p0,s)
	p11 = Notand(p3,p2,p1,p0,h)
	p12 = Notand(p1,p2,p3,s0,b1)
	p13 = Notand(p2,p3,s1,a1)
	p14 = Notand(p3,s2,a2)
	p15 = Notand(s3,a3)
	Fl = And(p10,p11,p12,p13,p14,p15)
	return Fh,Fl,Fs

#對比較器的驗證,判斷不會發生錯誤
'''
for i in range(2):
	for j in range(2):
		print(i,j,compare_4(1,i,1,1,1,j,1,1))'''




如有錯誤與疑問,大膽交流,小心求證,若有參考,還請備注出處,

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    🎈 標簽生成器 由于輸入正向提示詞 prompt 和反向提示詞 negative prompt 都是使用英文,所以對學習母語的我們非常不友好 使用網址:https://tinygeeker.github.io/p/ai-prompt-generator 這個網址是為了讓大家在使用 AI 繪畫的時候 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:36 more
  • 漫談前端自動化測驗演進之路及測驗工具分析

    隨著前端技術的不斷發展和應用程式的日益復雜,前端自動化測驗也在不斷演進。隨著 Web 應用程式變得越來越復雜,自動化測驗的需求也越來越高。如今,自動化測驗已經成為 Web 應用程式開發程序中不可或缺的一部分,它們可以幫助開發人員更快地發現和修復錯誤,提高應用程式的性能和可靠性。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:16 more
  • CANN開發實踐:4個DVPP記憶體問題的典型案例解讀

    摘要:由于DVPP媒體資料處理功能對存放輸入、輸出資料的記憶體有更高的要求(例如,記憶體首地址128位元組對齊),因此需呼叫專用的記憶體申請介面,那么本期就分享幾個關于DVPP記憶體問題的典型案例,并給出原因分析及解決方法。 本文分享自華為云社區《FAQ_DVPP記憶體問題案例》,作者:昇騰CANN。 DVPP ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:03 more
  • msf學習

    msf學習 以kali自帶的msf為例 一、msf核心模塊與功能 msf模塊都放在/usr/share/metasploit-framework/modules目錄下 1、auxiliary 輔助模塊,輔助滲透(埠掃描、登錄密碼爆破、漏洞驗證等) 2、encoders 編碼器模塊,主要包含各種編碼 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:42:59 more
  • Halcon軟體安裝與界面簡介

    1. 下載Halcon17版本到到本地 2. 雙擊安裝包后 3. 步驟如下 1.2 Halcon軟體安裝 界面分為四大塊 1. Halcon的五個助手 1) 影像采集助手:與相機連接,設定相機引數,采集影像 2) 標定助手:九點標定或是其它的標定,生成標定檔案及內參外參,可以將像素單位轉換為長度單位 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:42:17 more
  • 在MacOS下使用Unity3D開發游戲

    第一次發博客,先發一下我的游戲開發環境吧。 去年2月份買了一臺MacBookPro2021 M1pro(以下簡稱mbp),這一年來一直在用mbp開發游戲。我大致分享一下我的開發工具以及使用體驗。 1、Unity 官網鏈接: https://unity.cn/releases 我一般使用的Apple ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:40:19 more