Multiplexer e Decoder - Calcolatori Elettronici

Questa serie di flashcard copre i concetti fondamentali di multiplexer, decoder, encoder e demultiplexer trattati nel corso di Calcolatori Elettronici dell'Università di Ferrara.

Multiplexer (MUX)

Un circuito digitale che seleziona i dati da una fra tante possibili sorgenti di ingresso e li trasferisce all'unica uscita sulla base del valore di uno o più segnali di controllo.

Espressione logica del Multiplexer 2-to-1

La funzione d'uscita è espressa come $O = \bar{S}A + SB$, dove $S$ è il segnale di controllo e $A, B$ gli ingressi.

Segnali di controllo in un MUX $n$-to-1

In generale, un multiplexer con $n$ ingressi e 1 uscita necessita di $\text{log}_2(n)$ segnali di controllo.

Crossbar switch ($n \times k$)

Un circuito capace di connettere qualunque dei suoi $n$ ingressi a una qualunque delle sue $k$ uscite a seconda del valore dei segnali di controllo.

Sintesi di funzioni logiche via MUX

Tecnica che prevede di collegare i valori della tabella della verità di una funzione come costanti agli ingressi di un multiplexer.

Majority function

Una funzione che fornisce in uscita $1$ o $0$ a seconda che tra gli ingressi siano in maggioranza i valori $1$ o i valori $0$.

Decoder (Decodificatore binario)

Un circuito logico con $n$ bit in ingresso e $2^n$ bit in uscita, dei quali uno solo assume il valore logico alto per ogni possibile configurazione di ingresso.

Segnale di abilitazione (Enable - En)

Un segnale di controllo che, se impostato a $1$, permette il normale funzionamento del decoder; se impostato a $0$, forza tutte le uscite al valore $0$.

Don’t care (X)

Simbolo che indica che il valore di un ingresso (sia esso $0$ o $1$) è ininfluente per determinare il valore dell'uscita.

Demultiplexer

Un circuito con 1 ingresso e $n$ uscite che effettua l'operazione contraria del multiplexer; una delle uscite assume il valore dell'ingresso in base ai segnali di controllo.

Encoders

Circuiti che codificano un'informazione in una forma più compatta, tipicamente trasformando un ingresso di tipo $1$ su $2^n$ in un'uscita binaria di $n$ bit.

Priority Encoder

Un codificatore che identifica quale tra i segnali attivi ha la priorità più alta, ignorando i segnali con priorità inferiore.

Code Converters

Circuiti progettati per trasformare un'informazione codificata in una forma differente, come il decodificatore da BCD a 7 segmenti.

Decoder a più stadi

Soluzione utilizzata per ridurre i problemi elettrici quando il numero $n$ di bit di ingresso è elevato, effettuando decodifiche parziali in cascata.