Преобразователи кодов

Преобразователи кодов При выполнении операций ЭВМ обычно применяются несколько разновидностей двоичного кода: прямой, обратный, дополнительный, двоичнодесятичный и т.д. При передаче информации по линиям связи используются другие виды кодов, позволяющие, например, уменьшать вероятность появления ошибок или исправлять их в дальнейшем. Примерами таких кодов являются коды с проверкой чётности или нечётности, коды, построенные по принципу «2 из 5» (из пяти разрядов два всегда имеют единичное значение), коды Хемминга и другие. В этой связи одной из часто встречающихся задач является преобразование кода из одного вида в другой. Для решения этой задачи на аппаратном уровне используются преобразователи кодов. Преобразователь кода – это комбинационное устройство, предназначенное для изменения вида кодирования информации. Преобразователь кода, подобно любому комбинационному устройству, характеризуется таблицей истинности, ставящей в соответствие кодам, подаваемым на его вход, коды, появляющиеся на выходе. При этом число разрядов входного и выходного кодов может не совпадать, но таблица истинности должна обеспечивать однозначное соответствие различных кодов на входе и выходе устройства. Таблица истинности является основанием для синтеза логической структуры конкретного преобразователя кодов. Условное графическое изображение преобразователя кода приведено на рисунке 60. Z0 … Z1 … … Х1 X/Z Xn-1 Zm-1 … Х0 Рисунок 60 – Условное графическое изображение преобразователей кодов Частным случаем преобразователей кодов являются шифраторы и дешифраторы. Шифраторы Шифратором, или кодером, называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из десятичной системы счисления в двоичную. Входам шифратора последовательно присваиваются значения десятичных чисел, поэтому подача логического единичного сигнала на один из входов воспринимается шифратором как подача соответствующего десятичного числа. Этот сигнал на выходе шифратора представляется двоичным кодом. Таким образом, если шифратор имеет n выходов, то число его входов не должно превышать 2n. Шифратор, имеющий 2n входов и n выходов, называется полным. Шифратор с числом входов меньше 2n называется неполным. Работу шифратора можно рассмотреть на примере преобразователя десятичных чисел в диапазоне от 0 до 9 в двоично-десятичный код. Соответствующая таблица истинности представлена ниже (таблица 14). Таблица 14 Таблица истинности, описывающая работу шифратора Х9 Х8 Х7 Х6 Х5 Х4 Х3 Х2 Х1 Х0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Поскольку у данного устройства число входов меньше 24 = 16, оно представляет собой неполный шифратор. Используя приведённую выше таблицу истинности (см. выше таблицу 14), можно для переменных Q3 , Q2 , Q1 и Q0 (выходы шифратора) записать следующие выражения: Q3 = X 8 + X 9 ; Q2 = X 4 + X 5 + X 6 + X 7 ; Q1 = X 2 + X 3 + X 6 + X 7 ; Q0 = X 1 + X 3 + X 5 + X 7 + X 9 . Полученная система ФАЛ характеризует работу шифратора, логическая схема которого представлена на рисунке 61. Как следует из приведённой выше системы ФАЛ, в данном шифраторе не используется сигнал, подаваемый на вход Х0. Поэтому отсутствие сигнала на любом из входов Х0, Х1,…, Х9 рассматривается устройством как наличие на входе нулевого сигнала. х9 х8 х7 х6 • • • х5 х4 х3 х2 х1 х0 • Q0 1 Q1 • • 1 Q2 1 Q3 Рисунок 61 – Логическая схема шифратора десятичных чисел Одно из основных применений шифратора в цифровых системах – это обеспечение ввода информации с клавиатуры. При нажатии любой клавиши на соответствующий вход шифратора подаётся сигнал «логическая 1», который преобразуется на выходе в двоично-десятичный код (вариант устройства для ввода информации с использованием шифратора, рассмотренного выше, показан на рисунке 62). «Логическая 1» • • • • • • • • • • 1 2 3 4 5 6 7 8 9 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 CD 1 Q0 Q1 2 3 4 Q2 Q3 Рисунок 62 – Устройство ввода информации с клавиатуры на основе шифратора Дешифраторы Дешифратором, или декодером, называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из двоичной системы счисления в десятичную. Это устройство также относится к преобразователям кодов, обеспечивая каждому входному двоичному числу соответствующий сигнал, формируемый на определённом выходе. Таким образом, дешифратор выполняет операцию, обратную операции шифратора. Если число адресных входов дешифратора n связано с числом его выходов m соотношением m = 2 n , то дешифратор называют полным. Если m < 2 n , дешифратор называют неполным. Таблица истинности дешифратора аналогична таблице истинности шифратора (см. выше таблицу 14), с той лишь разницей, что в ней входные и выходные сигналы меняются местами. В соответствии с данной таблицей и учитывая, что на соответствующем выходе сигнал «логическая 1» появляется лишь при единственном наборе входных переменных, т.е. для одного минтерма (конституэнты 1), работу дешифратора можно описать с помощью следующих выражений: X 0 = Q3 Q 2 Q1 Q 0 ; X 5 = Q3Q2 Q1Q0 ; X 1 = Q3 Q 2 Q1Q0 ; X 6 = Q3Q2Q1 Q0 ; X 2 = Q3 Q 2 Q1 Q0 ; X 7 = Q3Q2Q1Q0 ; X 3 = Q3 Q 2Q1Q0 ; X 8 = Q3 Q 2 Q1 Q0 ; X 4 = Q3Q2 Q1Q0 ; X 9 = Q3 Q 2 Q1Q0 .