Шифраторы

2.2.  Шифраторы

Частным случаем преобразователя кодов является шифратор — устройство, обеспечивающее выдачу определенного кода в ответ на возбуждение одного из входов. Шифраторы широко используются для преобразования десятичных цифр и буквенных символов в двоичный код при вводе информации в ЭВМ и другие цифровые устройства.

При возбуждении одного из входов шифратора на его выходе формируется двоичный код номера возбужденной входной линии. Полный двоичный шифратор имеет 2n входов и n выходов.

Рассмотрим пример построения шифратора для преобразования десятичных чисел в двоичный код 8421 согласно табл. 5.4. Входными являются двоичные переменные х₀, ... , .x₉, которые формируются при нажатии соответствующей клавиши устройства ввода.

Таблица 5.4

Переменные являются независимыми и позволяют построить 2¹⁰= 1024 входных комбинаций, но если налагается ограничение, запрещающее нажатие двух и более клавиш, то из 1042 остается 11 допустимых входных комбинаций. Соответствующий данному ограничению входной код называют кодом «1 из и» или унитарным. В табл. 5.4 нажатой клавише соответствует «логическая 1», а ненажатой — «логический 0». Две первых входных комбинации порождают один и тот же двоичный код 0000. Отличие между ними состоит в том, что при нажатии клавиши «О», как и при вводе других цифр, в устройстве должна формироваться команда ввода и запоминания очередной десятичной цифры. Как видно из табл. 5.4, двоичная переменная yо принимает значение «1», если «1» появляется на входе x₁или на входе x₃, или  x₅, или x₇, или x₉. При всех остальных входных комбинациях у₀= О, т. е. в терминах алгебры   логики:

Аналогично запишем для других выходов:

В соответствии с приведенными равенствами (5.4) шифратор можно реализовать в базисе ИЛИ либо И – НЕ  (рис. 5.5,а, б) .

Рис. 5.'а

Такие шифраторы относятся к преобразователям кода «1 из N» в двоичный код 8421. Часто ограничение на количество нажимаемых клавиш оказывается неприемлемым и требуется построить шифратор так, чтобы он при одновременном нажатии нескольких клавиш реагировал только на самый старший (или младший) из них. Другая задача, часто решаемая при работе  на ЭВМ и в других устройствах, связана с определением приоритетного претендента на пользование каким-либо ресурсом. Несколько конкурентов выставляют свои запросы на обслуживание, которые не могут быть удовлетворены одновременно. Нужно выбрать того, кому предоставляется право первоочередного обслуживания. Простейший вариант решения указанной задачи — присвоение каждому источнику запросов фиксированного приоритета. Например, группа из восьми запросов R₇.-R₀ (R от английского Request) формируется так, что высший приоритет имеет источник номер семь, а далее приоритет уменьшается от номера к номеру. Самый младший приоритет у нулевого источника — он будет обслуживаться только при отсутствии всех других запросов. Если имеются одновременно несколько запросов, обслуживается запрос с наибольшим номером. Преобразователи кода данного вида называют приоритетными шифраторами.

Приоритетный шифратор вырабатывает на выходе двоичный номер старшего запроса или старшей клавиши.

Они реализуют преобразование кода «X из N» в код 8421.

В таблице соответствия для приоритетного шифратора, в котором входная переменная с максимальным номером имеет максимальный приоритет (табл. 5.5), значения входных переменных справа от диагонали из~«1-ц» не должны определять выходной код.

Таблица 5.5

Приоритетный шифратор можно построить на основе простейшего шифратора, преобразующего согласно выражениям (5.4) код «1 из 10» в код 8421, если предварительно преобразовать входной код «X из 10» в код«1 из 10». Обозначим выходные переменные преобразователя «1 из 10» через X₀, ..., X₁. Входная переменная f₉ имеет максимальный приоритет, поэтому не зависит от других входных переменных: x₉ = f₉ Любая другая выходная переменная x_i принимает значение «1», если f_i = 1 при условии, что ни на один  из «старших» входов f_j (j = i+1÷ 9) не подана «логическая 1», т. е.

Люди также интересуются этой лекцией: 4.3. Внутренние миграции и расселение населения России в XIX в.

  (5.5)

Схема (рис. 5.6) реализует преобразование (5.5). Ее достоинством является равномерная задержка распространения сигналов по всем входам, а недостатком — необходимость применения многовходовых схем ИЛИ—НЕ

Рис. 5.6

Для получения схемы приоритетного шифратора   достаточно выходы х₉, ..., х₀ преобразователя «X из 10» в «1 из 10» подключить   к   соответствующим   входам   преобразователя   кода «1 из   10»  в   код   8421.

Легко видеть, что при наличии всего одного возбужденного входа приоритетный шифратор работает так же, как и двоичный.