Тема 3.1. Дешифратори та шифратори. Селектори та мультиплексори

Дешифратор (Decoder)

Дешифратором називається функціональний вузол комп’ютера призначений для перетворення кожної комбінації вхідного двійкового коду в керуючий сигнал лише на одному із “m” виходів. Цей сигнал називається активним.

Якщо дешифратор має n входів і m=2ⁿ – виходів, то такий дешифратор є повним. Якщо число виходів менше 2ⁿ, то дешифратор називають неповним.

Умовно графічне позначення дешифратора приведене на рис. 1.

Рис. 1. УГП дешифратора: а) на функціональних схемах; б, в, г) на принципіальних схемах.

У схему дешифраторів вбудовуються один, два або три стробуючих (дозволяючих) входи, наприклад Е рис. 1 або рис. 2. при наявності дозволу дешифратор працює, при його відсутності всі виходи дешифратора пасивні.

Рис. 2 Рис. 4. Рис. 3.

Використання входів дозволу дає змогу досить просто будувати схему дешифратора більшої розрядності вхідного коду. З’єднання двох три розрядних дешифраторів дає декодування чотирозрядного коду, показано на рис. 3. Інтегральна мікросхема КР1533ИД4 – це здвоєний дешифратор 2→4 з інверсними виходами. Цю ІС дешифратора можна використовувати для побудови 8-ми канального дешифратора, рис. 4. В комп'ютерах дешифратори використовують для виконання таких операцій: ü дешифрації коду операції, записаного в регістр команд процесора, що за­безпечує вибір потрібної мікропрограми; ü перетворення коду адреси операнда в команді в керуючі сигнали вибору за­даної комірки пам'яті в процесі записування або читання інформації; ü забезпечення візуалізації на зовнішніх пристроях; ü реалізації логічних операцій та побудови мультиплексорів і демультиплексорів.

Тема для самостійного опрацювання (Лекція №11с):

Дешифратори на СІС

Зробити стислий конспект та обов’язково замалювати УГП ІС дешифраторів.

Шифратор (Coder)

Шифратором називається функціональний вузол комп’ютера, призначений для перетворення вхідного m-розрядного універсального коду у вихідний n-розрядний двійковий позиційний код. Умовні графічні позначення шифраторів на схемах показані на рис. 5.

Рис.5. УГП шифратора: а) на функціональних схемах; б) на принципових схемах.

Шифратор має певну кількість входів, причому в кожен момент часу тільки один з них може бути активізованим, в результаті чого шифратор формує двійковий код, структура якого залежить від того, який із входів був у стані збудження.

Задача. Визначити стан виходів шифратора на рис. 6, якщо вхід 5 активізований, а на рис. 7 активізований 6 вхід. Вказати рівні сигналів на входах та виходах шифратора.

Рис. 6. Рис. 7.

У цифрових пристроях шифратори використовують для таких операцій:

ü Перетворення унітарного вхідного коду у вихідний двійковий позиційний код;

ü Введення десяткових даних з клавіатури;

ü Позначення старшої одиниці в слові;

ü Передача інформації між різними пристроями при обмеженому числі ліній зв’язку.

Одне з основних застосувань шифратора — введення даних з клавіатури, на­приклад, десяткових цифр. Натискання клавіші з десятковою цифрою 0, 1, …, 9 ма­ють приводити до передачі в цифровий пристрій двійково-десяткового коду цієї циф­ри. Для цього використовується неповний шифратор "з 10 в 4".

Шифратори, які при одночасному натисканні декількох клавіш виробляють код тільки старшої цифри, називаються пріоритетними. Пріоритетні шифратори, які призначені для пошуку старшої (лівої) одиниці в слові та формування на виході двій­кового номера шуканого розряду, називаються покажчиками старшої одиниці. Їх застосовують у пристроях нормалізації чисел з плаваючою комою, в системах з пріоритетним обслуговуванням запитів на переривання роботи комп'ютера.

Мультиплексор

Мультиплексором називається функціональний вузол комп’ютера, призначений для підключення одного зі вхідних каналів D₀, D₁…D_n на виход Q під керівництвом відповідного кода адресного простору А₀, А₁…А_m-1. Зв'язок між числом інформаційних (n) і адресних (m) входів визначається співвідношенням n=2^m. Таким чином, мультиплексор реалізує керовану передачу даних від кількох вхідних ліній в одну вихідну.

Умовно графічне позначення мультиплексорів показано на рис. 8.

Рис. 8. УГП мультиплексорів: а) на функціональних схемах;

б) на принципових схемах; в) ІС КР1533КП7, де С – вхід стробування.

Дозволяючий (стробуючий) вхід керує одночасно всіма інформаційними входами незалежно від стану адресних входів. Наявність дозволяючого входу розширює функціональні можливості мультиплексора:

ü даючи можливість синхронізувати його роботу з роботою інших вузлів, а також цей вхід використовується для нарощування розрядності мультиплексорів, якщо потрібно більше інформаційних входів, ніж їх є у даному мультиплексорі.

ІС мультиплексорів відрізняються числом входів, способом адресації, наявністю входів дозволу, прямими та інверсними виходами.

Логіка роботи 4-х канального мультиплексора наведена в таблиці 1.

Таблиця 1.

А1	А0	Q
		D0
		D1
		D2
		D3

Мультиплексор виконує функцію:

- без стробуючого входу

- зі стробуючим вх.

В інтегральному виконанні мультиплексори випускають на чотири, вісім або шістнадцять входів (каналів). Каскадування дозволяє реалізувати комутацію довільного числа вхідних ліній на базі серійних мікросхем мультиплексорів меншої розрядності.

Приклад побудовимультиплексорана 16 каналів на основі типових чотиривходових мультиплексорів показано на рис. 9.

Рис. 9.

Входи стробування також можна використовувати для збільшення входів. На рис. 10 зображено 16 канальний комутатор, виконаний на двох 8 - канальних мультиплексора. Проаналізуйте роботу схеми, та запишіть у таблицю 2 рівні сигналів на адресних входах, та виходах Q ( ), якщо на входи 2, 12, 4, 3, 10 надходять відповідні рівні сигналів.

Рис.10.

Таблиця 2.

Інф. входи	Адресні входи	Виходи
Di	Рівень	А3	А2	А1	А0	Q1	Q2

Демультиплексор

Демультиплексором називається функціональний вузол комп'ютера, призначений для комутації (перемикання) сигналу з одного інформаційного входу D на один з n інформаційних виходів. Номер виходу, на який в кожний такт машинного часу передається значення вхідного сигналу, визначається адресним кодом A₀,A₁,A₂,…,A_m-1. Адресні входи m та інформаційні виходи n пов'язані співвідношенням n = 2^m або m = log₂n.

Демультиплексор виконує функцію, обернену функції мультиплексора. Стосов­но мультиплексорів і демультиплексорів користуються також терміном "селектори" даних.

В умовних графічних позначеннях (рис.11) функція демультиплексора позна­чається буквами DMX.

Рис. 11. УГП демультиплексорів: а) на функціональних схемах; б) на принципових схемах; в) типове з’єднання з мультиплексором.

Демультиплексори використовують для таких операцій: • комутації як окремих ліній, так і багаторозрядних шин; • перетворення послідовного коду в паралельний; • реалізації логічних функцій та інших. Демультиплексори часто позначають: "1 →n".

Каскадування дозволяє реалізувати комутацію одного вхідного сигналу на дові­льне число вихідних ліній на базі серійних мікросхем меншої розрядності. Нехай по­трібно реалізувати демультиплексування вхідного сигналу на п вихідних ліній, що визначаються m-розрядним адресним кодом, на базі типових мікросхем меншої роз­мірності виду "1 →n₁".

Рис. 12. Каскадування мультиплексорів

ІС дешифратора можна використовувати як демутьтиплексор.

Рис. 13.	- інформаційний вхід - вхід дозволу 1, 2, 4, 8 – адресні входи
Наприклад. Розглянемо ІС КР1533ИД3 (рис. 13) один із його входів дозволу С1 можна використовувати як інформаційний вхід, а другий С2 як вхід дозволу (або навпаки), та входи (1, 2, 4, 8) – як адресні.Відповідний двійковий код на входах (1, 2, 4, 8) дозволяє сигналу проходити від інформаційного входу до визначеного виходу.

Тема для самостійного опрацювання (Лекція №12с):

Призначення мультиплексорів та демультиплексорів

Зробити стислий конспект та обов’язково переписати приклади.