Шифраторы (кодеры)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обнинский институт атомной энергетики - филиал Федерального бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Факультет кибернетики

Кафедра информационные системы

РЕФЕРАТ

Дисциплина: «Схемотехника ЭВМ»

Тема работы:

Шифраторы (кодеры)

Выполнил Д.А. Симкин

Студент группы ИС-С09-Бз:

Проверил: И.В. Охрименко

Байконур, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Преобразования десятиразрядного единичного кода в двоичный код

2. Двоичный шифратор

3. Схемы выделения старшей единицы

4. Троичный шифратор

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Шифратор - это комбинационное устройство, преобразующее десятичные числа в двоичную систему счисления, причем каждому входу может быть поставлено в соответствие десятичное число, а набор выходных логических сигналов соответствует определенному двоичному коду. При подаче сигнала на один из входов (обязательно на один, не более) на выходе появляется двоичный код номера активного входа. Шифратор иногда называют «кодером» (англ. coder) и используют, например, для перевода десятичных чисел, набранных на клавиатуре кнопочного пульта управления, в двоичные числа. Если количество входов настолько велико, что в шифраторе используются все возможные комбинации сигналов на выходе, то такой шифратор называется полным, если не все, то неполным. Число входов и выходов в полном шифраторе связано соотношением

n = 2m,

где n - число входов,

m - число выходов.

Так, для преобразования кода кнопочного пульта в четырехразрядное двоичное число достаточно использовать лишь 10 входов, в то время как полное число возможных входов будет равно 16 (n = 24 = 16), поэтому шифратор 10ґ4 (из 10 в 4) будет неполным.

Стандартное применение шифраторов состоит в сокращении количества сигналов. Это очень удобно, например, при передаче сигналов на большие расстояния. При этом входные сигналы не должны приходить одновременно. Полный двоичный шифратор имеет n выходов и 2 в степени n входов, где n - разрядность двоичного кода. Микросхемы шифраторов обозначаются на схемах буквами CD (от английского слова Coder).

При активизации одной из входных линий шифратора на его выходах формируется код, отображающий номер активного входа. Например, при появлении сигнала на нулевом входе шифратора мы получим на выходе код 00, при сигнале на первом входе - на выходе будет 01, при сигнале на втором входе - на выходе соответственно код 10 и так далее.

Шифраторы применяются гораздо реже, чем дешифраторы. Это связано с более специфической областью их применения. Значительно меньше и выбор микросхем в стандартных сериях.

В отечественных сериях шифраторы имеют в названии буквы ИВ.

1. Преобразования десятиразрядного единичного кода в двоичный код

Рассмотрим пример построения шифратора для преобразования десятиразрядного единичного кода (десятичных чисел от 0 до 9) в двоичный код. При этом предполагается, что сигнал, соответствующий логической единице, в каждый момент времени подается только на один вход. Условное обозначение такого шифратора приведено на рис. 1.1. Табл. 1.1 отражает работу шифратора.

Используя данную таблицу истинности, запишем логические выражения, включая в логическую сумму те входные переменные, которые соответствуют единице некоторой выходной переменной. Так, на выходе У1будет логическая «1» тогда, когда логическая «1» будет или на входе Х1 или Х3, или Х5, или Х7, или X9, т.е.

У1 = Х1 + Х3 + X5 + Х7 + X9.

Аналогично получаем:

У2 = Х2 + Х3 +Х6 +Х7;

УЗ = Х4 + Х5 + Х6 + Х7;

У4 = X8 + Х9.

На рис. 1.2 представлена схема такого шифратора.

2. Двоичный шифратор

Полный двоичный шифратор имеет 2n входов и n выходов. На рис. 1.3 показана электрическая схема шифратора 8 в 3, а в табл.1.2 - его таблица истинности.

Рис. 1.3 шифратор 8 в 3

Таблица 1.2

Таблица истинности

На схеме вход F0 никуда не подключен, поскольку сигналу на этом входе соответствует комбинация “все нули”. При этом создается впечатление, что схема не различает ситуаций “подан сигнал на вход F0” или “не подано ни одного сигнала”. Однако это совсем не так, поскольку в определении шифратора присутствует требование об обязательном присутствии сигнала на одном из входов. Одно из основных применений шифратора - ввод данных с клавиатуры.

Из таблицы легко получить выражения, описывающие функционирование выходов шифратора:

3. Схемы выделения старшей единицы

В устройствах нормализации чисел с плавающей точкой, системах обслуживания приоритетных запросов широкое применение находят схемы выделения старшей единицы. Эти схемы преобразуют n-разрядное слово следующим образом: все старшие нули и самая старшая единица входного кода пропускаются на выход без изменения; все разряды, более младшие, чем старшая единица, заменяются нулями, например: входной код - 001011, выходной код - 001000.

Один из возможных вариантов схемы выделения старшей единицы показан на рис. 2. На входы А0, А1, А2 поступает преобразуемое слово (А0 - младший разряд, А2 - старший), на вход EI - входной сигнал разрешения. При EI = 1 схема работает следующим образом. Любое число старших нулей порождает на выходах своих разрядов единицы и никак не влияет на работу более младших элементов И-НЕ.

Самая старшая единица генерирует на выходе своего разряда нуль, который поступая на входы более младших элементов И-НЕ устанавливает их выходы в единичное состояние, не зависящее от входной информации. Одновременно на выходе EO (выход разрешения) также установится низкий уровень. Заметим, что на выходах схемы Х0, Х1, Х2 формируются активно низкие уровни.

Рис. 2. Схема выделения старшей единицы

Если разрядность обрабатываемого слова превышает разрядность схемы, то используется каскадирование схем, при котором выход EO более старшей схемы соединяется со входом EI более младшей схемы. При таком способе наращивания разрядности любая самая старшая единица, поступившая на вход старшей схемы, установит в неактивное единичное состояние не только свои более младшие разряды, но по цепочке EO-EI и выходы младших схем. Если к выходу схемы выделения старшей единицы подключить шифратор, то в сумме получится функциональный узел, называемый приоритетным шифратором, формирующий в двоичном коде номер самой старшей единицы из всех присутствующих во входном слове.

Приоритетный шифратор отличается от шифратора наличием дополнительной логической схемы выделения активного уровня старшего входа для обеспечения условия работоспособности шифратора (только один уровень на входе активный). Уровни сигналов на остальных входах схемой игнорируются.

4. Троичный шифратор

Выполняет логическую функцию преобразования унарно n-ичного однозначного (одноединичного или однонулевого) кода в троичный. При подаче сигнала («1» в одноединичном коде или «0» в однонулевом коде) на один из n входов на выходе появляется троичный код номера активного входа.

Число входов и выходов в полном троичном шифраторе связано соотношением:

, где -- число входов, -- число выходных троичных разрядов.

Число входов и выходов в полном k-ичном шифраторе связано соотношением:

,

Где  -- число входов,

 -- число выходных k-ичных разрядов,

 -- основание системы счисления.

ЛИТЕРАТУРА

1. http:// mculab.ru

2. http:// ra-scorpion.narod.ru

3. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учебное пособие для ВТУЗов. СПб.: Политехника, 2006. 526 с.

Размещено на Allbest.ru