3. Комбінаційні пристрої цифрової техніки.

3.1. Шифратори.

Шифратор (вiд французького „Chiffer” – рахувати, нумерувати, шифрувати) (Coder: CD) призначений для перетворення (кодування або шифрування) алфавiтно-цифрової інформації* (крiм цифр i букв сюди належать також спецiальнi символи), що подано унiтарним n-розрядним кодом, у еквiвалентний m-розрядний код. Особливiстю унiтарного коду є активний (збуджений) стан тiльки однiєї змiнної вхiдного набору {}, порядковий номерякої саме й пiдлягає шифруванню (кодуванню). Отже, шифратор– це перетворювач унiтарного коду“1 з”у двiйковий, як правило, парелельний код, у якого число виходiв m однозначно зв’язане з числом входiвяк. Якщо, що означає використання повного набору вихiдних двiйкових комбiнацiй, такий шифратор називають повним. Наприклад, шифратор 8-3 єповним, бо вiн реалiзує повний набiр можливих комбiнацiй змiнних() у повний вихiдний набiр() як.

* Крім цифр і букв сюди належать й спеціальні символи.

У неповному шифраторiчисло входiвне вiдповiдає числу всiх можливих вихiдних комбiнацiй, що вiдповiдно утворює певне число невикористаних вихiдних наборiв. Прикладом неповного шифратора, який найчастiше зустрiчається на практицi, є шифратор 10-4, який використовується для кодування десяткових чисел у двiйково-десятковий код ДДК(8-4-2-1). Такий шифратор можна застосовувати для кодування десяткових символiв(0...9), наприклад, з клавiатури пульта керування (сучаснi шифратори клавiатури будують за матричним принципом з використанням скануючих схем ПП).

Виконати синтез повного чи неповного шифратора є просто. Досить реалiзувати у заданому базисi систему логiчних функцiй Yi, що утворюють на його m виходах слово {}. Наприклад, повний шифратор 8-3 описується таблицею iстинностi (табл.3.1.) i вiдповiдною системою логічних функцiй:

(3.1)

де та – відповідно операції логічного АБО та І.

Таблиця 7

10-ве число X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 Y2 Y1 Y0

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1

2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0

3 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1

4 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0

5 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1

6 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0

7 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1

З отриманої системи функцiй видно, що шифратор 8-3 легко реалiзувати у базисi ЛЕ 4-АБО (рис.3.1,а), а для iнверсних входiв – на ЛЕ 4I-НЕ, де– вихiд молодшого розряду з вагою,– вихiд з вагою, – вихiд старшого розряду з вагою.

Неповний шифратор реалiзується аналогiчно, за винятком вiдсутностi тих наборiв змiнних, якi не беруть участi у кодуваннi. Зокрема, у неповного шифратора 10-4 невикористаних вихiдних наборiв буде – це такi набори: {1010}, {1011}, {1100}, {1101}, {1110} i {1111}.

Схему шифратора можна будувати за так званим лiнiйним принципом – коли всi ЛЕ пiд’єднують до однієї спільної шини (лінії) так, як показано на рис.3.1,а. Хоча для реалiзацiї лiнiйного шифраторапотрiбно мати багатовходовi ЛЕ, число яких дорiвнює розрядностi m кодованого слова, однак їх тривiальна структура дозволяє дiстати високу швидкодiю.

Для лiнiйних шифраторiв характерна незадiяна змiнна (див.табл.3.1). Це означає, що при будь-якому сигналi на входiна виходi шифратора не буде жодних змiн. Однак така ситуацiя на практицi завжди враховується i тому передбачається обов’язкова присутнiсть активного входу.

Меншу швидкодiю кодування матимуть шифратори, що побудованi за принципом використання однотипних, наприклад двовходових, ЛЕ 2I-НЕ, структурна схема яких нагадує пiрамiду. Для пiрамiдальних шифраторiвхарактерна незалежнiсть числа ЛЕ вiд розрядностiкодованого слова, що забезпечується за рахунок видовження шляху поширення сигналу.

Розглянутi шифратори, якi називають iнодi простими, реалiзують обов’язкову вiдповiднiсть вихiдного m-розрядного коду вiд одного (єдиного) активного входу. Однак на практицi їх як шифратори клавiатури використовують рiдко тому, що вони не допускають одночасної активiзацiї кiлькох входiв, що може мати мiсце при натисненнi кiлькох клавiш (чи кнопок) на клавiатурi.Так, при одночасно активних входах (див. табл.7)простий шифратор буде формувати функцiю АБО по цих адресах, що в результатi дасть код {111}, який вiдповiдає змiннiй. Щоб шифратор реагував тiльки на один активний вхiд навiть при кiлькох активних входах, тобто щоб виконувалась умовапри, його схему будують за прiоритетним принципом.

У прiоритетного шифраторавихiдний код завжди вiдповiдає тому активному входу, який має найбiльший номер набору. Отже, на виходi прiоритетного шифратора у випадку активних входiвз’явиться код {100}, що вiдповiдає змiннiй, а активнi входиiiгноруються.

а) б)

Рис. 3.1. Схеми елементарного шифратора та дешифратора.