สามารถเพิ่มในความลึกน้อยกว่า 5 ได้หรือไม่?


21

การใช้อัลกอริธึมมองล่วงหน้าเราสามารถคำนวณการเพิ่มโดยใช้ความลึกขนาดพหุนาม 5 (หรือ 4?)วงจรตระกูล เป็นไปได้หรือไม่ที่จะลดความลึก เราสามารถคำนวณการบวกเลขฐานสองสองตัวโดยใช้ตระกูลวงจรขนาดพหุนามที่มีความลึกน้อยกว่าที่ได้จากการหาอัลกอริธึมล่วงหน้าได้ไหม?AC0

มีขอบเขตพหุนามต่ำสุดสำหรับขนาดของวงจรตระกูลการคำนวณเพิ่มเติมที่เป็น 2 หรือ 3 หรือไม่? dACd0d

ตามความลึกฉันหมายถึงความลึกของการสลับ


คุณสามารถบอกชื่อของคุณกับเราได้ไหม คุณเป็นใคร? สำหรับเดือนที่ผ่านมาผู้คนกำลังสร้างชื่อผู้ใช้ใหม่ที่นี่ถามคำถามแล้วลบชื่อผู้ใช้นั้น!
— Tayfun จ่าย

14
@Geekster โดยทั่วไปผู้คนไม่จำเป็นต้องสร้างบัญชีหรือใช้ชื่อจริงของพวกเขา (อย่างไรก็ตามควรสนับสนุนด้วยเหตุผลต่างๆ) หากคุณมีข้อกังวลทั่วไปเกี่ยวกับบางสิ่งบางอย่างโปรดใช้ทฤษฎีวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ทฤษฎีเพื่อยกระดับ
— Kaveh

4
สิ่งนี้อาจถูกบังคับโดยการยืนยันว่าไม่มีความลึก - ACวงจรสามารถคำนวณผลรวมบิตของอินพุต -bit สองบิตสำหรับบางส่วนคงที่ ; มีเพียงฟังก์ชันบูลีนที่มีขอบเขตจำนวนมากเท่านั้นของบิตอินพุตที่สามารถปรากฏในแต่ละความลึก 0 ( m + 1 ) m m40(m+1)mm
— mjqxxxx

5
@mjqxxxx: คุณจะบังคับใช้ข้อ จำกัด ขนาดพหุนามในวงจร AC0 เมื่อ brute-forcing สำหรับ m แบบคงที่ได้อย่างไร @ OP: ความลึกของวงจรที่ดีที่สุดในปัจจุบัน 4 หรือความลึก 5 เป็นอย่างไร
— Robin Kothari

14
@mjqxxxx: ทุกฟังก์ชั่นบูลีนสามารถคำนวณได้โดยวงจรความลึกตอนนี้สมมติว่าคุณพบว่าสำหรับการแก้ไขของคุณวงจรขนาดsคุณจะตัดสินได้อย่างไรว่ามีขนาดวงจรสำหรับทุก ๆโดยที่หรือว่ามีเพียงวงจรขนาด , โดยที่ ? ไม่มีวิธีใดที่จะอนุมานข้อมูลเชิงสัญลักษณ์จากตัวอย่างอัน จำกัด m s c n n c = s / m 2 ϵ n ϵ = ( บันทึกs ) / m2mscnnc=s/m2ϵnϵ=(log⁡s)/m
— Emil Jeřábekสนับสนุน Monica

คำตอบ:


13

ตามทฤษฎีบท 3.1 ใน Alexis Maciel และ Denis Therien Threshold Circuits ของ Small Majority-Depthมีวงจรความลึก 3 สำหรับการคำนวณการบวกเลขสองตัว

ขอบเขตที่แม่นยำคือโดยที่เป็นปัญหาที่มีความลึก -2วงจรที่มีทั้ง gate ที่ด้านบน และวงจรคือวงจรความลึกหนึ่ง (ดูกระดาษสำหรับคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับสัญกรณ์) Δ 2 = Σ 2 ∩ เธ2 C 0 ∨ , ∧ N C 0 1 N C 0Δ2⋅NC10Δ2=Σ2∩Π2AC0∨,∧NC10NC0

แนวคิดหลักในการพิสูจน์คือ:

  • ก่อนอื่นแสดงวงจร Carry-Lookahead เป็นNC0⋅Δ2⋅NC0
  • ถัดไปเรียกใช้คุณสมบัติการปิดของเพื่อเขียนสิ่งนี้เป็นΔ 2 ⋅ N C 0Δ2Δ2⋅NC0
  • ในที่สุดใช้ข้อเท็จจริง (พิสูจน์แล้วในกระดาษ) ว่าNC0⊂Δ1⋅NC10

9

วงจรความลึก 2 จำเป็นต้องใช้ขนาดเอ็กซ์โพเนนเชียลในการคำนวณการเพิ่มเนื่องจากวงจรความลึก 2 ต้องเป็น DNF หรือ CNF และง่ายต่อการตรวจสอบว่ามีหลาย minterms และ maxterms แทน

คำเตือน : ส่วนหนึ่งดังต่อไปนี้คือรถ ดูความคิดเห็นภายใต้คำตอบ

วิธีที่ผมนับว่านอกจากนี้สามารถทำได้ในเชิงลึก 3. สมมติฉันและขฉันเป็นฉันบิตของทั้งสองหมายเลขที่เ0เป็นดัชนีของ LSB และnของ MSB aibii0n

ขอให้เราคำนวณบิตของทุน, th s ฉันด้วยวิธีมาตรฐานที่มีรูปลักษณ์ที่นำติดตัวไปข้างหน้า:isi

si=ai⊕bi⊕ci

โดยที่คือ XOR และc iคือค่านำไปคำนวณ:⊕ci

ci=⋁j∣j<i(gj∧pj)

และหมายถึงตำแหน่งj th "สร้าง" การพกพา:gjj

gj=(aj∧bj)

และหมายถึงการกระทำได้รับการเผยแพร่จากjถึงi :pjji

pj=⋀k∣j<k<i(aj∨bj)

นับลึกเป็นความลึก 2 และคฉันคือความลึก 3 ในขณะที่ก็จะดูเหมือนว่าs ฉันคือความลึก 4 หรือ 5 จริงๆมันยังเป็นความลึกเพียง 3 เนื่องจากเป็นคำนวณ fanin ขอบเขตของความลึก 3 วงจรดังนั้นหนึ่ง อาจลดระดับบนลงสองระดับโดยใช้สูตร de-Morgan ขณะที่เป่าขนาดวงจรตามจำนวนพหุนามpjcisi


4
si(ci∧¬(ai⊕bi))∨(¬ci∧(ai⊕bi))⋁⋀ด้านบน. ฉันไม่เห็นวิธีที่จะแยกความแตกต่างด้านบนลงโดยไม่เพิ่มความลึกทีละหนึ่งเพื่ออธิบายความไม่ตรงกันระหว่างประเภทการเชื่อมต่อในสองส่วน วิธีนี้สามารถแก้ไขได้โดยการสังเกตว่าสามารถคำนวณได้ในวิธีที่ต่างกันโดยวงจรความลึก 3 ...ci
— Emil Jeřábekสนับสนุน Monica

1
... โดยมีอยู่ด้านบน ในอีกทางหนึ่งวงจรความลึก 3 ทั้งหมดได้ล้อมรอบพัดลมด้านล่างดังนั้นฉันจะเรียกมันว่าความลึก 2 1/2 ⋀
— Emil Jeřábekสนับสนุน Monica

1
เห็นได้ชัดว่า สิ่งที่ผมชี้ให้เห็นก็คือว่าตามที่เขียนไว้คุณจะไม่ได้มีที่นี่หรือสองลึกวงจรด้วยและด้านบน คุณมีหรือสองลึกdวงจรซึ่งหนึ่งในนั้นมีและด้านบนและอื่น ๆ ที่มีหรือด้านบน ฉันสงสัยว่าวงจรดังกล่าวสามารถแปลงเป็นความลึกdโดยทั่วไป คิดเกี่ยวกับพหุนามแฟนในและ AND และ ORs เป็นปริมาณ คุณสามารถแสดง( ∀ x 1 ∃ x 2 … Q x d ϕ ( x 1 , … , x d ) ) ∨ ( ∀ xdddเป็นสูตร prenex พร้อมบล็อก d quantifier บล็อก แต่คุณต้องการ d + 1บล็อกเพื่อแสดง ...(∀x1∃x2…Qxdϕ(x1,…,xd))∨(∀x1∃x2…Qxdψ(x1,…,xd))dd+1
— Emil Jeřábekสนับสนุน Monica

1
... สูตร . (∀x1∃x2…Qxdϕ(x1,…,xd))∨(∃x1∀x2…Q¯xdϕ(x1,…,xd))
— Emil Jeřábekสนับสนุน Monica

5
fn(x1,…,xn)ACd0dx0⊕fnACd0Cn(x0,…,xn)Cnx0=1ACd0¬fnACd0fn
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.