دائرة التشفير وفك التشفير: التعريف ، العمل ، 5 تطبيقات


تعريف التشفير

المشفر هو ملف دارة توافقية رقمية تقوم بتحويل الملف الثنائي معلومات بحد أقصى 2n من خطوط الإدخال في n من خطوط الإخراج. تولد القيمة الثنائية للمدخلات المتوافقة خطوط الإخراج.

دائرة التشفير

دائرة التشفير ، مصدر الصورة -Nitianabhigyan8-3 التشفيرCC BY-SA 4.0

مثال على برنامج تشفير:

أوكتال إلى ثنائي التشفير

يحتوي على مدخلات لكل من الأرقام الثمانية التي يبلغ مجموعها ثمانية. يحتوي على ثلاثة خطوط إخراج (وفقًا لقاعدة أن مشفر خط الإدخال 2n سيكون له خط إخراج n). المخرجات تمثل الأرقام في ثنائي.

يمكن تنفيذ المشفر باستخدام بوابات OR. الناتج C يساوي 1 إذا كانت قيمة الرقم الثماني 1 ، 3 ، 5 ، 7. سيكون الناتج B واحدًا إذا كان الرقم الثماني له قيمة 2 ، 3 ، 6 ، 7. سيكون الناتج AS واحدًا إذا كان قيمة الإدخال الثماني هي 4 ، 5 ، 6 ، 7. التعبيرات المنطقية التالية تمثل المخرجات.

أ = س4 + س5 + س6 + س7

ب = س2 + س3 + س4 + س7

ج = س1 + س3 + س6 + س7

O0O1O2O3O4O5O6O7ABC
10000000000
01000000001
00100000010
00010000011
00001000100
00000100101
00000010110
00000001111
جدول الحقيقة من ثماني إلى ثنائي التشفير

المشفر المطبق في الجدول له القيد الوحيد. بمعنى ، يمكن أن يكون إدخال واحد فقط في الوضع النشط في أي وقت. هذا هو السبب في أنه إذا تم تنشيط مدخلين ، فإن خطوط الإخراج تنتج مخرجات غير محددة.

لنأخذ مثالاً إذا كان الإدخال O3 في حالة نشطة وكذلك الإدخال O6 في حالة نشطة أيضًا ، فإن المشفر ينتج مخرجات كـ 111. النتيجة لا تمثل O6 أو O3. إذن ، هناك فوضى.

لحل هذه المشكلة ، تم تصميم برامج التشفير الجديدة مع إعطاء أولوية الإدخال للتأكد من تمكين إدخال واحد فقط في كل مرة. إذا تم تعيين الأولوية عالية للأرقام الأعلى في هذا النظام الجديد ، فعند تمكين O3 و O6 ، سيكون الناتج 110 ، يمثل 6 في النظام الثنائي. يحدث هذا لأن O6 لها أولوية أعلى من O3.

مشفر الأولوية

 المشفر ذو الأولوية هو نوع معين من دارات التشفير التي لها وظيفة ذات أولوية للمدخلات. تعمل وظيفة الأولوية في العالم الحقيقي. على سبيل المثال ، إذا كانت هناك قائمة انتظار ولديك أولوية عالية ، عليك أولاً أن تبدأ! إذا كانت هناك عملية حيث قيمتا الإدخال كلاهما 1 ، فستكون الأولوية للقيمة 1 ذات الأولوية القصوى.

O0O1O2O3ABY
0000XX0
1000001
X100011
XX10101
XXX1111
جدول الحقيقة لأفضلية التشفير

كما نرى من جدول الحقيقة الخاص بجهاز التشفير ذي الأولوية ، فإنه يحتوي على ثلاثة مخرجات. اثنان من النواتج العامة ؛ واحد آخر ، Y ، هو مؤشر بت صالح.

يتم تعيين مؤشر البت الصحيح على 1 عندما يكون لمدخل واحد أو أكثر قيمة 1. إذا كانت هناك مثل هذه الشروط ، حيث تم تعيين جميع المدخلات على 0 أو كانت المعلومات غير صالحة ، فسيصبح Y أيضًا 0. لا يوجد التحقق من المخرجات الأخرى إذا كان المصطلح Y هو 0.

بعد ذلك ، يتم تحديدها على أنها شروط لا تهتم. تستخدم جداول الحقيقة كلمات لا تهتم لتمثيل 0 أو 1 بدلاً من سرد 16 مصطلحًا للمتغيرات. على سبيل المثال ، 100X تعني إما 1000 أو 1001.

كما ذكرنا سابقًا ، كلما زاد الرقم المنخفض ، زادت أولوية الرقم. من جدول الحقيقة ، يمكننا أن نرى أن الإدخال O3 له الأولوية القصوى كمدخل. هذا هو السبب في أنه مهما كانت قيم أرقام الإدخال الأخرى عندما تكون قيمة O3 هي 1 ، يصبح الناتج 11. وبالمثل ، فإن O2 لها أولوية أقل من O3 وأعلى من O1 و O0. عندما يكون إدخال O2 هو 1 ، ستكون النتيجة 10. بنفس الطريقة ، بالنسبة لـ O1 ، يكون الناتج 01 ، وبالنسبة لـ O0 ، ستكون النتيجة 00.

ستكون الوظيفة المنطقية لجهاز التشفير ذي الأولوية:

أ = د 2 + د 3

ب = D3 + D1 D2 '

ص = D0 + D1 + D2 + D3

دائرة التشفير ذات الأولوية ، مصدر الصورة - Nitianabhigyan4-2 أولوية التشفير CC BY-SA 4.0

كيف تختلف دائرة مشفر الأولوية عن معدد الإرسال؟ اقرأ هنا!

أجهزة فك التشفير

التعريف والنظرة العامة

مفكك التشفير هو دائرة توافقية تقوم بالعملية المعاكسة لدائرة التشفير. يقوم بفك ترميز المعلومات المشفرة أو تبسيطها من خطوط الإدخال n إلى حد أقصى يبلغ 2n من خطوط الإخراج.

حلبة فك التشفير

دائرة فك التشفير وجدول الحقيقة ، مصدر الصورة -بلو جستر 0101مثال على وحدة فك الترميزCC BY-SA 3.0

تمثل الرموز الثنائية معلومات بكميات مميزة. يمكن أن يمثل الرمز الثنائي n بت بحد أقصى 2n عناصر مختلفة من البيانات المشفرة. يقوم مفكك الشفرة بفك تشفير تلك المعلومات وتوفير المخرجات.

يتم تحديد مفككات التشفير كأرقام من المدخلات إلى عدد من مفكك تشفير خط الإخراج. إذا كان عدد خطوط الإدخال n ، فسيكون هناك حد أقصى يبلغ 2n الإخراج. كل تركيبة إدخال فردية تنتج قيمة إخراج مميزة.

لتوضيح عمل وحدة فك الترميز ، دعنا نأخذ مثالًا لوحدة فك ترميز 3: 8. تشير المواصفات إلى أن الدائرة ستفك تشفير خطوط الإدخال الثلاثة إلى ثمانية مخرجات لكل مخرج يمثل الحد الأدنى. تقوم بوابات NOT المتصلة بعكس خطوط بيانات الإدخال عند الضرورة. تنتج البوابات AND (إجمالي ثمانية في العدد) الحدود الدنيا (كل منها لمخرج واحد).

ABCO0O1O2O3O4O5O6O7
00010000000
00101000000
01000100000
01100010000
10000001000
10100000100
11000000010
11100000001
جدول الحقيقة فك

من جدول الحقيقة ، يمكننا أن نلاحظ أن سبعة مخرجات لها قيمة 0 ومخرج واحد ، والتي لها قيمة 1. النتيجة ، التي لها قيمة 1 ، تمثل قيمة الإدخال الفعلية أو الحد الأدنى.

هناك وحدات فك ترميز تم إنشاؤها باستخدام بوابات أساسية عالمية مثل NAND و NOR. يعد استخدام بوابة NAND أمرًا اقتصاديًا وفعالًا لبناء وحدة فك ترميز. تحتاج أجهزة فك التشفير أيضًا إلى تمكين المدخلات مثل أجهزة التشفير. يتم تمكين وحدة فك التشفير عندما تكون قيمة طرف إدخال التمكين 0. قد يكون لمخرج واحد فقط قيمة 0 في كل مرة ، وستكون بقية المخرجات مساوية لـ 1. يبسط جدول الحقيقة أدناه العملية.

تفعيلABO0O1O2O3
1XX1111
0000111
0011011
0101101
0111111

يتم تعطيل الدوائر إذا تم ضبط القيمة E على 1. مثل دائرة التشفير ، إذا تم ضبط القيمة E على 1 ، فلن يكون هناك فحص للمدخلات الأخرى. في حالة تعطيل وحدة فك التشفير ، لا توجد مخرجات لها القيمة 0 ، ولا يتم اختيار أدنى مدة. العديد من أجهزة فك التشفير لديها أكثر من واحد تمكن دبوس. إنهم بحاجة إلى الالتزام بالعمليات المنطقية لأداء وحدة فك ترميز.

يمكن عمل مزيل تعدد الإرسال باستخدام وحدة فك ترميز إذا تمت إضافة وحدة فك التشفير مع مدخلات تمكين. يمكن لأجهزة فك التشفير المطابقة المتوازنة أن تصنع وحدات فك ترميز كبيرة.

تنفيذ المنطق باستخدام أجهزة فك التشفير

يحتوي جهاز فك التشفير على 2n خطوط بيانات الإدخال و n خطوط الإخراج. 2n يمثل minterms ، ويمثل n عدد المتغيرات التي باستخدامها يتم تشكيل minterms. كما ذكرنا سابقًا ، لكل مجموعة من المدخلات نواتج مختلفة.

يمكن استخدام وحدة فك التشفير لتنفيذ البوابات المنطقية لأن الوظائف المنطقية ليست سوى مجموع minterms. يمكن لبوابة OR المتصلة بوحدة فك ترميز تنفيذ منطق الدالة المنطقية.

فك مع تمكين

تطبيقات التشفير وفك التشفير

دائرة التشفير ودائرة فك التشفير لها تطبيقات في الأجهزة الرقمية الذكية لأنها مهمة في العصر الرقمي اليوم.

بعض التطبيقات الهامة هي -

  1. التحكم فى سرعة المحركات الحديثة.
  2. كاميرات الرؤية الليلية
  3. أجهزة الكشف عن المعادن
  4. دائرة التشفير لها تطبيقات في المركبات الآلية
  5. نظام الأتمتة - وخاصة نظام أتمتة المنزل.
  6. تحتوي أنظمة المراقبة التلقائية على أنواع مختلفة من دوائر التشفير.
  7. تستخدم دائرة التشفير في نظام الاتصالات المشفر.

سوديبتا روي

أنا متحمس للإلكترونيات ومكرس حاليًا في مجال الإلكترونيات والاتصالات. لدي اهتمام كبير باستكشاف التقنيات الحديثة مثل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي. كتاباتي مكرسة لتوفير بيانات دقيقة ومحدثة لجميع المتعلمين. مساعدة شخص ما في اكتساب المعرفة تمنحني متعة كبيرة. دعنا نتواصل من خلال LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

آخر المقالات