Основы вычислительной техники Л9.1 Дешифраторы и шифраторы

Август 8, 2022

Главная
Разное
Основы вычислительной техники Л9.1 Дешифраторы и шифраторы

Содержание

2. В цифровой технике при построении сложных устройств широко применяются не только отдельные логические элементы, реализующие элементарные
3. Комбинационной схемой называется логическая схема, реализующая однозначное соответствие между значениями входных и выходных сигналов. Для реализации
4. Дешифраторы и шифраторы В повседневной жизни для представления чисел мы применяем десятичную систему счисления. Если последняя
5. Комбинационное цифровое устройство (КЦУ), выполняющее перевод десятичного (унитарного) кода в двоичный, называется шифратором (кодером) двоичного кода,
6. В общем случае дешифратор имеет п однофазных входов (иногда 2n парафазных) и т = 2n выходов,
7. Условные графические обозначения дешифратора: а —на функциональных схемах; б, в —на принципиальных схемах Логическая функция дешифратора
8. В компьютерах дешифраторы используют для выполнения следующих операций: - дешифрации кода операции, записанного в регистр команд
9. Иллюстрация использования дешифраторов
10. Линейные дешифраторы на два входа и четыре выхода В линейном дешифраторе "из п в т" каждая
11. В схеме, изображенной на рис. используется однофазный входной код, поскольку инверсии переменных образуются элементами НЕ. Если
12. Пирамидальные дешифраторы Схема пирамидального дешифратора на три входа и восемь выходов
13. В пирамидальном дешифраторе число ступеней на единицу меньше разрядности входного кода, то есть К = n
14. Прямоугольные дешифраторы Схема прямоугольного дешифратора
15. Прямоугольный дешифратор строится по двухступенчатой схеме. При этом входной код разбивается на две группы по n/2
16. Для выполнения синтеза необходимо проделать несколько этапов: - первый этап. Составление условий функционирования комбинационной схемы в
17. Синтезировать дешифратор на два входа Нахождение количества выходов дешифратора по формуле Квых =22 =4 Первый этап.
18. Второй этап. На основании таблицы истинности составляется СДНФ функций выхода Третий этап. Этап минимизации не нужен,
19. Четвёртый этап. В соответствии с ФАЛ выходов ДШ составляется схема электрическая функциональная.
20. Шифратором называется функциональный узел компьютера, предназначенный для преобразования входного m-разрядного унитарного кода в выходной n-разрядный двоичный
21. Функция шифратора обозначается: буквами CD (coder). Входы шифратора нумеруются последовательными десятичными цифрами 0, 1,…, т-1, а
22. Синтезировать шифратор на десять входов, функционирование которого задано таблицей истинности Первый этап. Составление таблицы истинности, отражающей
23. Второй этап. На основании таблицы истинности составляется СДНФ для каждого выхода X 0= Y1 v Y
24. Четвертый этап. На основании ФАЛ для каждого выхода строится схема электрическая функциональная
25. К основным характеристикам ДШ относят: разрядность входного кода, количество выходных линий, быстродействие, нагрузочную способность по выходу.
27. Скачать презентацию

Слайд 2

В цифровой технике при построении сложных устройств широко применяются не только

отдельные логические элементы, реализующие элементарные булевы функции, но и их комбинации в виде типовых структур, выполняемых как единое целое в виде интегральных микросхем (ИМС). На входы таких структур могут подаваться информационные логические сигналы и сигналы управления.
Последние могут определять, например, порядок передачи информационных входных сигналов на выход или играть роль сигналов синхронизации. Во многих случаях, особенно при использовании в устройствах выходных цепей с тремя состояниями, в качестве сигналов синхронизации выступают сигналы “Выбор микросхемы” (CS). Наличие активного значения такого сигнала управления (в одних схемах это логический нуль, в других - логическая единица) разрешает устройству выполнение заданных функций, отсутствие его - переводит схему в “невыбранное” состояние, при котором она не выполняет обработку информации, а её выходы отключены от нагрузки.

Слайд 3

Комбинационной схемой называется логическая схема, реализующая однозначное соответствие между значениями входных

и выходных сигналов.
Для реализации комбинационных схем используются логические элементы (ЛЭ), выпускаемые в виде интегральных схем.
В этот класс входят интегральные схемы дешифраторов, шифраторов, мультиплексоров, демультиплексоров, сумматоров и компараторов.

Устройство называют комбинационным, если его выходные сигналы в некоторый момент времени однозначно определяются входными сигналами, имеющими место в этот момент времени.

Слайд 4

Дешифраторы и шифраторы
В повседневной жизни для представления чисел мы применяем десятичную

систему счисления. Если последняя используется для представления дискретных сообщений (дискретной информации - данных), то говорят о кодировании – установлении соответствия между элементами данных и совокупностью символов, называемых кодовой комбинацией.
В большинстве современных компьютеризированных систем управления и автоматики входная дискретная информация представлена в десятичном (унитарном) коде, а обработка информации цифровым компьютером осуществляется над данными, представленными в двоичном коде.
Возникает задача преобразования десятичного (унитарного) кода в двоичный при вводе в систему и обратного перевода двоичного кода в десятичный (унитарный) при выводе из цифровой системы результатов обработки информации.

Слайд 5

Комбинационное цифровое устройство (КЦУ), выполняющее перевод десятичного (унитарного) кода в двоичный,

называется шифратором (кодером) двоичного кода, а осуществляющее преобразование двоичного кода в десятичный (унитарный) – дешифратором (декодером) двоичного кода.
Очень часто десятичные коды преобразуются в двоично-десятичные, которые называют BCD (Binary Code Decimal)-кодами или кодами 8421. В этом случае КЦУ, преобразующие десятичный код в BCD-код и наоборот, называют соответственно шифратором (кодером) и дешифратором (декодером) двоично-десятичного кода (BCD-кода).

Слайд 6

В общем случае дешифратор имеет п однофазных входов (иногда 2n парафазных)

и т = 2n выходов, где п — разрядность (длина) дешифрируемого кода.
Дешифратор с максимально возможным числом выходов т = 2n называется полным. Функционирование полного дешифратора описывается системой логических выражений вида:

где X1, …, Xn - входные двоичные переменные; F0, F1, ..., Fm-1 - выходные логические функции, представляющие собой минтермы (конституенты 1) n переменных.

Дешифратор

Дешифратором называется функциональный узел компьютера, предназначенный для преобразования каждой комбинации входного двоичного кода в управляющий сигнал только на одном из своих выходов.

Слайд 7

Условные графические обозначения дешифратора:
а —на функциональных схемах; б, в —на принципиальных

схемах

Логическая функция дешифратора обозначается буквами DC (decoder). Метки левого дополнительного поля в условном обозначении отображают десятичные веса входных переменных, а метки правого дополнительного поля соответствуют десятичным эквивалентам входных комбинаций двоичных переменных. В схему дешифраторов встраиваются один или два стробирующих (разрешающих) входа, например, W.
С помощью сигнала на входе определяется момент срабатывания дешифратора; кроме того, вход W используется для наращивания разрядности входного кода.

Слайд 8

В компьютерах дешифраторы используют для выполнения следующих операций:
- дешифрации кода операции,

записанного в регистр команд процессора, что обеспечивает выбор требуемой микропрограммы;
- преобразования кода адреса операнда в команде в управляющие сигналы выбора заданной ячейки памяти в процессе записи или чтения информации;
- обеспечения визуализации на внешних устройствах;
реализации логических операций, и построения мультиплексоров и демультиплексоров.
Использование дешифраторов для дешифрации кода операции и адреса операнда, размещённых в регистре команд процессора, показано на рис. Дешифрация кода операции в устройстве управления (УУ) определяет тип машинной команды. Дешифрация адреса операнда в оперативной памяти (ОП) обеспечивает доступ к указанной ячейке памяти для записи или считывания данных.

Слайд 9

Иллюстрация использования дешифраторов

Слайд 10

Линейные дешифраторы на два входа и четыре выхода
В линейном дешифраторе "из

п в т" каждая выходная функция Fi, реализуется полностью отдельным n-входным логическим элементом при использовании парафазного входного кода.

Слайд 11

В схеме, изображенной на рис. используется однофазный входной код, поскольку

инверсии переменных образуются элементами НЕ. Если сигнал на стробирующем входе W = 0; то работа дешифратора блокируется — на всех выходах устанавливаются логические нули независимо от значений входных переменных.

Слайд 12

Пирамидальные дешифраторы
Схема пирамидального дешифратора на три входа и восемь выходов

Слайд 13

В пирамидальном дешифраторе число ступеней на единицу меньше разрядности входного кода,

то есть К = n - 1. Во всех ступенях используются только двухвходовые логические элементы.
На первой ступени используются линейные дешифраторы на два входа и четыре выхода. Каждая последующая ступень имеет в два раза больше элементов, чем предыдущая .
Основным недостатком пирамидального дешифратора является большое число ступеней, что существенно увеличивает время дешифрации кода.

Слайд 14

Прямоугольные дешифраторы
Схема прямоугольного дешифратора

Слайд 15

Прямоугольный дешифратор строится по двухступенчатой схеме. При этом входной код разбивается

на две группы по n/2 разрядов при четном n; при нечетной разрядности группы содержат неравное число переменных. Две группы переменных декодируются на первой ступени двумя полными линейными (возможно и пирамидальными) дешифраторами, а на второй ступени формируются выходные функции.
Условно считают, что один из дешифраторов первой ступени формирует адреса строк матрицы, а второй — адреса столбцов матрицы. На пересечении линий строк и столбцов подключается т = 2n двухвходовых схем совпадения, которые образуют вторую, выходную ступень дешифратора. При четном п матрица вентилей квадратная, при нечетном и — прямоугольная. Поэтому такие дешифраторы называются матричными или прямоугольными

При большом числе разрядов прямоугольный дешифратор почти в n/2 раза экономичнее линейного и в два раза — пирамидального.

Слайд 16

Для выполнения синтеза необходимо проделать несколько этапов:
- первый этап. Составление условий

функционирования комбинационной схемы в виде таблицы истинности;
- второй этап. Составление СДНФ по таблице истинности, описывающей работу заданной схемы;
- третий этап. Минимизация СДНФ (если она необходима) с помощью метода непосредственных преобразований или карт Карно-Вейча;
- четвертый этап. В соответствии с минимизированной ФАЛ составление схемы электрической функциональной в базисе Буля;
- пятый этап. Составление схемы электрической функциональной в базисе Шеффера или Пирса (если это необходимо).

Синтез комбинационных схем с несколькими выходами

Слайд 17

Синтезировать дешифратор на два входа
Нахождение количества выходов дешифратора по формуле Квых

=22 =4
Первый этап. Составление таблицы истинности, отражающей работу дешифратора

Слайд 18

Второй этап. На основании таблицы истинности составляется СДНФ функций выхода
Третий этап.

Этап минимизации не нужен, так как выходные функции являются тупиковыми.

Слайд 19

Четвёртый этап. В соответствии с ФАЛ выходов ДШ составляется схема электрическая

функциональная.

Слайд 20

Шифратором называется функциональный узел компьютера, предназначенный для преобразования входного m-разрядного унитарного

кода в выходной n-разрядный двоичный позиционный код.

Двоичные шифраторы выполняют функцию, обратную функции дешифратора. При активизации одной из входных линий дешифратора на его выходах формируется код, отображающий номер активного входа. Полный двоичный шифратор имеет m = 2n входов и n выходов.

Шифратор

Условные графические обозначения шифратора: а — на функциональных схемах; б— на принципиальных схемах

Слайд 21

Функция шифратора обозначается: буквами CD (coder). Входы шифратора нумеруются последовательными десятичными

цифрами
0, 1,…, т-1, а метки выходов отображают веса выходных двоичных переменных 1,…,2n-1.
В цифровых устройствах шифраторы используются для следующих операций:
- преобразования унитарного входного кода в выходной двоичный позиционный код;
- ввода десятичных данных с клавиатуры;
- указания старшей единицы в слове;
- передачи информации между различными устройствами при ограниченном числе линий связи.

Слайд 22

Синтезировать шифратор на десять входов, функционирование которого задано таблицей истинности
Первый

этап. Составление таблицы истинности, отражающей работу клавиатурного цифрового шифратора

Слайд 23

Второй этап. На основании таблицы истинности составляется СДНФ для каждого выхода
X

0= Y1 v Y 3 vY 5 vY 7 vY 9
X 1= Y2 v Y 3 vY 6 vY7
X 2= Y4 v Y 5 vY 6 vY 7
X 3= Y8 v Y 9

Третий этап. Минимизация СДНФ не нужна т.к. все выходные функции являются тупиковыми

Слайд 24

Четвертый этап. На основании ФАЛ для каждого выхода строится схема электрическая

функциональная

Слайд 25

К основным характеристикам ДШ относят:
разрядность входного кода,
количество выходных линий,

быстродействие,
нагрузочную способность по выходу.

Преобразователями кодов, в общем случае, называют устройства, предназначенные для преобразования одного кода в другой, при этом часто они выполняют нестандартные преобразования кодов.
Преобразователи кодов обозначают через X/Y.
Например: преобразователь в семисегментный код.

Основы вычислительной техники Л9.1 Дешифраторы и шифраторы

Содержание

В цифровой технике при построении сложных устройств широко применяются не только

Комбинационной схемой называется логическая схема, реализующая однозначное соответствие между значениями входных

Дешифраторы и шифраторы В повседневной жизни для представления чисел мы применяем десятичную

Комбинационное цифровое устройство (КЦУ), выполняющее перевод десятичного (унитарного) кода в двоичный,

В общем случае дешифратор имеет п однофазных входов (иногда 2n парафазных)

Условные графические обозначения дешифратора:а —на функциональных схемах; б, в —на принципиальных

В компьютерах дешифраторы используют для выполнения следующих операций:- дешифрации кода операции,

Иллюстрация использования дешифраторов

Линейные дешифраторы на два входа и четыре выходаВ линейном дешифраторе "из

В схеме, изображенной на рис. используется однофазный входной код, поскольку

Пирамидальные дешифраторыСхема пирамидального дешифратора на три входа и восемь выходов

В пирамидальном дешифраторе число ступеней на единицу меньше разрядности входного кода,

Прямоугольные дешифраторыСхема прямоугольного дешифратора