Шифратори и дешифратори

1

Т2.13. ШИФРАТОРИ И ДЕШИФРАТОРИ

Обработката на машинната информация е комплексен процес, който
преминава през следните по-важни етапи: въвеждане, извършване на
определени операции и извеждане. Преминаването от една система в друга
става чрез кодиране, респективно декодиране на информацията. От
техническа гледна точка преминаването от една система в друга се
реализира с така наречените комбинационни цифрови логически схеми,
по-важните от които са шифратори и дешифратори. Поради начина на
действието си комбинационните логически схеми са изградени от
значителен брой компоненти. Затова те се произвеждат в интегрално
изпълнение.

1.Видове кодове.

Кодът е система от условни знаци за представяне на информация. В
цифровата техника се използват няколко кода, пряко свързани с
логическата 0 и логическата 1. Едновременно с това се използва и
терминът "нормален код", под който се разбират буквите, арабските
цифри, препинателните и аритметичните знаци и др., разположени на
клавиатурата на пишещите машини. Самото кодиране пр едставлява
преминаването от един код в друг въз основа на определени логически
закони. Това преминаване може да стане с логически формули или чрез
така наречените таблици за съответствие.
Най-често използваните кодове са десетичен, двоичен и шест-
надесетичен (хексакод). От своя страна двоичните кодове са няколко вида,
като например четириразреден, седемразреден, осемраз реден,
дванадесетразреден, шестнадесетразреден и т.н.,.

2

Съществува и така нареченият обратен двоичен код. Когато едно
двоично число е написано в прав код, неговият обратен код се получава
чрез промяна (инвертиране) на всички негови цифри.
Поради бързото развитие на международните съобщения (телеграми,
документи, програми) съществуват и международни кодове. Такъв е
например двоичният код АSС II, който е 7-битов и с който могат да се
кодират 128 знака. Съгласно този код буквата F има хексакод 4F, буквата
N има хексакод 4Е, аритметичният знак "плюс" има хексакод 2В и т.н.
Този код се използва и в компютрите (с допълнения за кирилицата) за
свързване на клавиатурата с машинния блок.
Понятието "нормален код" е основата, от която започва предс-
тавянето на информацията. След това се извършват няколко кодирания,
нужни за обработката на информацията, и накрая се явява декодирането,
при което желаният резултат се появява отново в "нормален код". От този
кръговрат са дошли и названията шифратори и дешифратори, като
понастоящем техните функции са по-разширени.

2.Шифратори (преобразуватели, кодери).

Една от най-разпространените комбинационни схеми е шифраторът,
който в общия случай има т входа и п изхода (фиг.1.а). Неговата схема е
изградена от транзистори, ЛЕ, диоди, тригери, броячи и др., като
електрическата връзка между входовете и изходите съответствува на
определен логически закон, изразен чрез таблицата за истинност. Входната
информация постъпва на входовете X
X,X
,,X
……..X
. , по определен код, а
на изходите Y
X,Y
,,Y
……….Y
. , същата информация се получава в друг код.
Поради тази причина шифраторите и дешифраторите се наричат още
преобразуватели на код. Съществуват няколко вида шифратори, които се
използват в изчислителната техника и автоматиката.

На (фиг.1.б) е показана блоковата схема на шифратор за пре
образуване на десетте арабски цифри в известния
1) или 8421. Той притежава десет входа (
(Y
1,Y
,Y
2…….Y
5).
Неговата задача е превръщането на десетте цифри, подадени на
входа, в десет двоични комбина
шифратор си служим само с логическа 1, която се подава на един от
десетте входа и именно така се реализират десетте състояния. Например
входът Хо съответства на цифрата 0, входът
Х2 — на цифрата 2 и т.н. Тези десет възможни състо
се появяват на четирите изхода в съответствие с кода 8
показано в таблицата на
комбинации от 0 и 1, като последните 6
код е непълен. Тук информацията се представя във вид на "четворки",
наречени тетради (среща се и названието
Една от възможните схеми на споменатия шифратор е показана на
(фиг.1.г). Тя е съставена въз основа на таблицата и е изграде
ЛЕ от типа ИЛИ. Хоризонталните линии съответстват на десетте цифри, а


е показана блоковата схема на шифратор за пре
образуване на десетте арабски цифри в известния двоичен код
или 8421. Той притежава десет входа (X
1,X
,X
2…….X
6) и чет
Неговата задача е превръщането на десетте цифри, подадени на
входа, в десет двоични комбинации получени на изхода. При този
шифратор си служим само с логическа 1, която се подава на един от
десетте входа и именно така се реализират десетте състояния. Например
ства на цифрата 0, входът Х1 — на цифрата 1, входът
на цифрата 2 и т.н. Тези десет възможни състояния (десетичен код)
се появяват на четирите изхода в съответствие с кода 8-
показано в таблицата на (фиг.1.в). Знаем че, четирите изхода допускат 16
комбинации от 0 и 1, като последните 6, в случая не се използват, т.е. този
ук информацията се представя във вид на "четворки",
наречени тетради (среща се и названието Niblle — половин байт).
Една от възможните схеми на споменатия шифратор е показана на
. Тя е съставена въз основа на таблицата и е изграде
Хоризонталните линии съответстват на десетте цифри, а
Фиг. 1
3
е показана блоковата схема на шифратор за пре-
двоичен код BCD ( 8-4-2-
и четири изхода
Неговата задача е превръщането на десетте цифри, подадени на
ции получени на изхода. При този
шифратор си служим само с логическа 1, която се подава на един от
десетте входа и именно така се реализират десетте състояния. Например
на цифрата 1, входът
яния (десетичен код)
-4-2-1 и това е
четирите изхода допускат 16
в случая не се използват, т.е. този
ук информацията се представя във вид на "четворки",
половин байт).
Една от възможните схеми на споменатия шифратор е показана на
. Тя е съставена въз основа на таблицата и е изградена от четири
Хоризонталните линии съответстват на десетте цифри, а

4

на четирите изхода във вид на тетради се появяват същите цифри, но в
двоичен код.

3.Дешифратори (декодери).

Дешифраторите са устройства, които изпълняват следната
функция: на всяка комбинация на сигналите на входа им
съответствува появяването на сигнал (1) само на един определен
изход. С други думи, на входа се подава някакво число в двоичен
код и на изхода се получава (1) само на шината, чийто номер съот-
ветствува на това число. Това са цифрови схеми, които приличат на
шифраторите и в общия случай имат същата блокова схема (фиг. 1.а).
Ако дешифраторът има п входни шини, за пълно дешифри-
ране е необходимо изходните шини да бъдат N= 2
И
, т. е за всяка комбинация от входни сигнали има съответна изходна шина което
означава, че обикновено изходите са повече от входовете. Тези схеми са
изградени от диоди, транзистори, ЛЕ, тригери, броячи и др.
Дешифраторът може да се разглежда като съвкупност от N
логически схеми, всяка от които е проектирана за съответ ната
комбинация на входните сигнали. Първите дешифратори се
изграждани с дискретни елементи. Те притежават четири входа и десет
изхода, следователно представляват противоположност на първите
шифратори. Особеното при тези дешифратори е това, че при различни
комбинации на входовете само на един от десетте изхода се появява
логическа 1, а на всички останали — логическа 0. Въз основа на това
конструкцията на първите дешифратори в интегрално изпълнение се е
базирала на тогавашните възможности.

Обикновено логическите елементи са схеми
управление на входовете се използуват схеми
инвертират сигналите 0 и 1.
С развитието на микроелектрониката се появиха и индикатори с
десет цифри и така възникна
дешифратори. Тук обаче броят на входовете
подчиняват на условието


Типичен представител на
разувателят с четири входа и седем изхода, като блоковата, му схема
показана на (фиг.2). Този дешифратор се използва при седем
сегментните индикатори със светодиоди, където всяка цифра със
седем сегмента се формира от един дешифратор. Това изобразяване
става въз основа на м
Например за изобразяване на цифрата 1 трябва да пол учат
напрежение сегментите
т.н. Работата на този дешифратор е илюстрирана чрез таб
показана на (фиг.2.в). Прави в
изхода (респ. в седемте
Обикновено логическите елементи са схеми
на входовете се използуват схеми
лите 0 и 1.
С развитието на микроелектрониката се появиха и индикатори с
така възникна седем сегментният код, което значи и нови
Тук обаче броят на входовете m и броят на изходите
подчиняват на условието 562
7
,
Фиг.2
Типичен представител на съвременните дешифратори е преоб
входа и седем изхода, като блоковата, му схема
. Този дешифратор се използва при седем
сегментните индикатори със светодиоди, където всяка цифра със
седем сегмента се формира от един дешифратор. Това изобразяване
става въз основа на международен код, показан на
Например за изобразяване на цифрата 1 трябва да пол учат
напрежение сегментите b и с : за цифрата 7 — сегментите а,
т.н. Работата на този дешифратор е илюстрирана чрез таб
. Прави впечатление, че в кой да е от седемте
седемте колони) логическата 1 се появява не само
5
Обикновено логическите елементи са схеми „И”. За
”НЕ”, които
С развитието на микроелектрониката се появиха и индикатори с
код, което значи и нови
и броят на изходите n се

съвременните дешифратори е преоб-
входа и седем изхода, като блоковата, му схема е
. Този дешифратор се използва при седем
сегментните индикатори със светодиоди, където всяка цифра със
седем сегмента се формира от един дешифратор. Това изобразяване
еждународен код, показан на (фиг.2.в).
Например за изобразяване на цифрата 1 трябва да пол учат
сегментите а, b и c, и
т.н. Работата на този дешифратор е илюстрирана чрез таблицата.
печатление, че в кой да е от седемте
колони) логическата 1 се появява не само

един път. а няколко пъти. Това е свързано със
представяне на всяка една цифра, което изис
използва таблицата за истинността, може да се съставят логическите
равенства с помощта на картите на Карно
Например за първата колона
следната:


=
.

+
.

-
За останалите шест колони равенствата
елементарни и въз основа на тях може да се конструира ИС, съдържаща 34
ЛЕ от типа И-НЕ и ИЛИ
дешифратор не е от най
са универсални ИС, тъй кат
например четирите информационни входа допускат 16 комбинации, имат
допълнителни управляващи входове и т.н. С помощта на разгледаните
д