Лекция 4. Шифратор және дешифратордың жұмыс істеу принципі, схемотехникасы мен қолдану аясы.
Лекция 4. Шифратор және дешифратордың жұмыс істеу принципі, схемотехникасы мен қолдану аясы.
Шифратор және дешифратордың
жұмыс істеу принципі, схемотехникасы мен қолдану аясы.
Шифратор және дешифратордың жұмыс істеу принципі, схемотехникасы мен қолдану аясы.
Лекция 4: Шифратор және дешифратордың жұмыс істеу принципі, схемотехникасы мен қолдану аясы
Лекцияның мақсаты:
Бұл лекцияның мақсаты – студенттерге шифраторлар мен дешифраторлардың негізгі жұмыс істеу принциптері, схемотехникасы және қолдану салалары туралы жан-жақты білім беру. Осы лекция барысында студенттер шифраторлар мен дешифраторлардың логикалық схемотехникадағы рөлін түсініп, оларды әртүрлі есептерде дұрыс пайдалану дағдыларын игереді.
Лекцияның тапсырмалары:
1. Шифратор мен дешифратордың жұмыс істеу принципін жан-жақты түсіндіру.
2. Шифраторлар мен дешифраторлардың схемотехникалық құрылымын егжей-тегжейлі талқылау.
3. Шифраторлар мен дешифраторлардың қолдану аймағын жан-жақты қарастыру.
4. Логикалық схемаларды оңтайландыруда шифраторлар мен дешифраторлардың қолданылуын көрсету.
---
1. Шифратордың жұмыс істеу принципі
Шифратор (Encoder) – сандық схемотехникада сигналды ықшамдауға арналған құрылғы. Ол кірістегі көптеген сигналдардың біреуін ғана белсенді қабылдап, оны екілік кодқа айналдырады. Шифраторлардың негізгі мақсаты – көптеген кірістерді аз санды шығыс арқылы кодтау.
Мысалы, 8 кірісті және 3 шығысты шифратор бір уақытта тек бір кіріс сигналын қабылдап, оны сәйкес 3 биттік екілік кодқа айналдырады. Шифраторларда көп кіріс пен аз шығыс болатындықтан, бұл құрылғылар сигналдарды ықшамдау үшін тиімді.
Жұмыс принципі:
Шифраторда тек бір кіріс сигналы белсенді болса, ол сәйкес екілік кодты шығарады. Бұл код кіріс сигналдың орнына шығады. Егер шифратордың барлық кіріс сигналдары 0 болса, онда шығыста ешқандай сигнал болмайды. Шифратордағы әрбір кіріс сигналының бірегей екілік мәні болады, және ол тек бір ғана кіріс сигналы белсенді болғанда шығады.
Мысал: Төрт кірісті және екі шығысты шифраторды қарастырайық:
| Кіріс | Шығыс (2 биттік код) |
|--------|-----------------------|
| 1000 | 00 |
| 0100 | 01 |
| 0010 | 10 |
| 0001 | 11 |
Бұл кестеден көретініміздей, кіріс сигналдардың әрқайсысы екілік кодпен көрсетіледі. Бұл шифратор тек бір кіріс белсенді болғанда ғана жұмыс істейді.
Шифратордың схемотехникасы:
Шифратор логикалық ЖӘНЕ (AND) және НЕМЕСЕ (OR) элементтері арқылы жасалады. Мысалы, төрт кірісті шифраторды қарапайым логикалық элементтермен құруға болады. Шифратордың схемасы көп кірістерден алынған ақпаратты екілік код арқылы қысқартып береді. Шифраторларда келесі құрылымдық ерекшеліктер бар:
- Қарапайымдылық: Шифраторлар схемотехникада логикалық элементтермен оңай құрылады.
- Ықшамдау: Олар көптеген кірістерді аз ғана шығыстармен береді, бұл жүйеде орын үнемдеуге мүмкіндік береді.
Шифраторлардың кейбір түрлері басымдық шифраторлары деп аталады. Басымдық шифраторларда бірнеше кіріс бір уақытта белсенді болуы мүмкін, бірақ шифратор солардың ішінде басымдыққа ие кірісті таңдап, оны екілік кодқа түрлендіреді.
2. Дешифратордың жұмыс істеу принципі
Дешифратор (Decoder) – екілік кодты шығарып, оның негізінде бір ғана шығыс сигналды белсенді ететін логикалық құрылғы. Дешифраторлардың мақсаты – кірістегі екілік кодқа сәйкес шығыс сигналдарының біреуін таңдап, оны белсенді ету.
Жұмыс принципі:
Дешифратор белгілі бір екілік кодқа сәйкес шығыс сигналдардың біреуін ғана 1 мәніне өзгертеді, ал қалғандарының барлығы 0 күйінде қалады. Мысалы, екі кірісті және төрт шығысты дешифратордың жұмысын ақиқат кестесі арқылы көрейік:
| Кіріс (Код) | Шығыс |
|-------------|-------------------|
| 00 | 1000 |
| 01 | 0100 |
| 10 | 0010 |
| 11 | 0001 |
Бұл ақиқат кестесі дешифратордың әрбір екілік кодқа сәйкес бір ғана шығыс сигналды қалай белсенді ететінін көрсетеді. Дешифраторлар күрделі логикалық схемаларда кеңінен қолданылады, әсіресе адрес декодтау және дисплейді басқару сияқты қолданбаларда.
Дешифратордың схемотехникасы:
Дешифраторларды құруда көбінесе ЖӘНЕ (AND), НЕМЕСЕ (OR) және ЕМЕС (NOT) элементтері қолданылады. Әрбір шығыс сигнал ЖӘНЕ элементімен құрылады және сәйкес екілік кодқа жауап береді. Дешифратордың схемотехникасы келесі ерекшеліктерге ие:
- Кодты жазу: Кіріс сигналдарды әртүрлі кодтарға түрлендіреді.
- Таңдау: Белсенді шығыс сигналдардың ішінен бірін ғана таңдап, оны 1 мәніне теңестіреді.
3. Шифратор мен дешифратордың қолдану аясы
Шифраторлар және дешифраторлар сандық жүйелерде сигналдарды өңдеуде және басқаруда маңызды рөл атқарады. Олардың қолдану аймағы кең, өйткені олар сигналдарды қысқартып, декодтау арқылы сандық жүйелерді тиімді етеді.
Шифратордың қолдану салалары:
- Клавиатурада қолдану: Компьютерлік клавиатураларда әрбір батырманың қысқа екілік коды болады, ал шифратор осы кодтарды енгізу сигналдарына түрлендіреді.
- Сандық сигналды тарату: Шифраторлар ақпаратты аз ғана биттер арқылы жіберу үшін қолданылады. Мысалы, мәліметтерді арна бойынша таратуда, шифраторлар арқылы ақпарат кодталып жіберіледі.
- Басымдық таңдау: Басымдық шифраторлары көп қолданылатын құрылғыларда әртүрлі сигналдар ішінен басымдыққа ие сигналды таңдау үшін қолданылады.
- Мультиплексорлар: Шифраторлар мультиплексорларда сигналдарды таңдап бір арнаға біріктіру үшін қолданылады. Олар жүйені ықшамдау мен оңтайландыру үшін тиімді.
Дешифратордың қолдану салалары:
- Жады модульдерін таңдау: Дешифраторлар компьютерлік жүйелерде белгілі бір жад ұяшықтарына қол жеткізу үшін қолданылады. Бұл жадыны басқарудағы маңызды элементтердің бірі болып табылады.
- Дисплейде ақпарат көрсету: Сандық дисплейлерде әрбір санды, әріпті немесе символды көрсету үшін дешифраторлар пайдаланылады. Олар сандық мәнді дисплей сегменттеріне бөледі.
- Адрес декодтау: Компьютерлік жүйелерде дешифраторлар арқылы белгілі бір кіріс сигналдарға жауап беретін жад немесе порттар таңдалады. Бұл процесс процессор мен жады арасындағы байланыс үшін қажет.
- Контроллерлерде: Құрылғыларды басқару жүйелерінде дешифраторлар құрылғының белгілі бір қызметін таңдау немесе активтеу үшін пайдаланылады.
Қорытынды
Бұл лекцияда шифраторлар мен дешифраторлардың жұмыс принципі, схемотехникасы және қолдану аясы егжей-тегжейлі талқыланды. Шифраторлар көп сигналдарды аз биттер арқылы кодтауға мүмкіндік береді, ал дешифраторлар кодталған сигналдарды шығару құрылғыларға сәйкес түрлендіреді.
Логикалық схемотехникада шифраторлар мен дешифраторлар сигналдарды өңдеуді және басқаруды тиімді етіп ұйымдастырады. Осы лекциядан алған білім логикалық схемаларды құру мен оңтайландыру бойынша студенттерге практикалық дағдыларды дамытуға көмектеседі.