4.2. Функциональные узлы комбинационного типа
4.2.1. Шифраторы и дешифраторы
Основными видами преобразования информации являются шифрование и дешифрование (сжатие данных и обратное преобразование). Для реализации таких преобразований служат шифраторы и дешифраторы. Они представляют собой комбинационные устройства, поскольку состоят только из логических элементов, а элементов памяти не имеют. Шифраторы преобразуют код «1 из N» в двоичный код, а дешифраторы – двоичный код в код «1 из N». Число разрядов двоичного кода обычно меньше N, поэтому операцию шифрования можно считать сжатием данных. Иными словами, шифратор превращает сигнал 1 на одном из нескольких входных зажимов в выходную кодовую комбинацию. Поэтому для шифратора используется также название «кодер», а на его условном обозначении пишут буквы CD. Дешифратор превращает комбинацию из нулей и единиц на входе в сигнал 1 только на одном единственном из нескольких выходных зажимов. Поэтому для дешифратора используется также название «декодер», а на его условном обозначении пишут DC.
Как и для других комбинационных устройств, для шифраторов и дешифраторов связь между входными и выходными сигналами можно задать с помощью логических функций или таблиц истинности [2]. Для синхронизации выходных сигналов этих преобразователей тактовыми импульсами используют дополнительные входы. В этом случае преобразователи называют стробируемыми. Стробирование – это выделение сигнала в определенный момент времени. Наличие входов стробирования расширяет функциональные возможности шифраторов и дешифраторов.
Дешифраторы широко применяются в устройствах управления, вывода информации на цифровые индикаторы, в коммутаторах для распределения сигналов по различным цепям.
Различают полные и неполные дешифраторы. Число выходов у полного дешифратора Nвых = 2n, а у неполного Nвых < 2n, где п – число двоичных разрядов (число входов). На рис. 4.3 приведено условное графическое обозначение полного стробируемого дешифратора «1 из 8», а табл. 4.3 представляет собой его таблицу истинности.
С помощью дешифраторов в вычислительных устройствах могут быть реализованы различные логические функции, а также преобразование кода одного типа в код другого типа.
Шифратор – это комбинационное устройство, преобразующее код «1 из N» в двоичный код. Полный шифратор имеет 2n входов и п выходов. Одно из основных применений шифратора – ввод данных с клавиатуры, при котором нажатие на клавишу с десятичной цифрой должно приводить к передаче в устройство этой цифры в двоичном коде. При нажатии любой из десяти цифровых клавиш единица появляется только на одном из десяти входов шифратора X0, X1, ..., X9. На выходе шифратора должен появиться двоичный код (y0 y1 y2 y3) введенного десятичного числа. Из таблицы истинности (табл. 4.4) видно, что в этом случае нужен преобразователь с десятью входами и четырьмя выходами, т.е. так называемый шифратор 10 – 4.
Таблица 4.3
Таблица истинности дешифратора «1 из 8»
Входная кодовая комбинация |
Сигнал на выходе |
||||||||||
С |
x1 |
x2 |
x3 |
Y0 |
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Y5 |
Y6 |
Y7 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
Любые комбинации нулей и единиц |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
Таблица 4.4
Таблица истинности шифратора «10 – 4»
Десятичное число |
Сигнал на входе |
Выходная кодовая комбинация |
||||||||||||
Х0 |
Х1 |
Х2 |
Х3 |
Х4 |
Х5 |
Х6 |
Х7 |
Х8 |
Х9 |
у3 |
у2 |
у1 |
у0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
На выходе у0 единица должна появиться при нажатии любой нечетной клавиши (Х1, Х3, Х5, Х7, Х9), т. е. у0 = Х1Х3Х5Х7X9. Состояние остальных выходов определяется следующими логическими функциями:
y1 = Х2Х3Х6Х7; у2 = Х4Х5Х6Х7; у3 = Х8X9.
Следовательно, для реализации указанного шифратора понадобятся четыре логических элемента ИЛИ: пятивходовый, два четырехвходовых и двухвходовый. Условное обозначение такого шифратора показано на рис. 4.4.
|
|
Рис. 4.3. Условное обозначение дешифратора «1 из 8» |
Рис. 4.4. Условное обозначение шифратора |
