Shifratorlar va deshifratorlar

MAVZU:
SHIFRATORLAR VA DESHIFRATORLAR
Reja:
1. Shifratorlar
2. Deshifratorlar
Tayanch so’z va iboralar: Raqamli tizimlar, kombinatsion sxema,
ketma-ketli, shifratorlar, deshifrator, to‘la shifrator, to‘liqmas shifrator.
1. Shifratorlarlar
Jamiyatning rivojlanishi turli texnik vositalar yordamida ma’lumotlarni
uzatish, qabul qilish va qayta ishlash bilan bevosita bog‘liq.
Ma’lumot - umumilmiy tushuncha bo‘lib, insonlar o‘rtasida, inson va
avtomat o‘rtasida, avtomat bilan avtomat o‘rtasida ma’lumotlar almashishni o‘z
ichiga oladi. Quvvat olish, qayta ishlash, uzatish va qo‘llash yuzasidan material
va ma’lumotlarni insonning bevosita ishtirokisiz, avvaldan belgilangan dastur
yordamida bajaruvchi qurilma - avtomat deb ataladi.
Ma’lumotlar almashinuvi uchun u dastlab kodlangan bo‘lishi kerak.
Kodlash deganda ma’lumotni simvollar (belgilar) ketma-ketligi yordamida
ifodalash tushuniladi. Insonlar o‘rtasida qog‘oz ko‘rinishi- dagi ma’lumotlar
almashinuvi keng tarqalgan bo‘lib, unda asosan raqamlar (0,1,2, ... 9), harflar
(— o‘zbek va 26 lotin), mahsus belgilar («+», «-», «•», «=», «%» va h.k.)
qo‘llaniladi. Bunda har bir ma’lumot uchun ma’lum belgilar kombinatsiyasi mos
keladi.
Raqamli texnikada ma’lumotlarni uzatish va qayta ishlash uchun shartli
ravishda nol va bir deb ataluvchi, atigi ikkita o‘zgarmas kuchlanish qiymati bilan
ifodalanuvchi elektr signallar hizmat qiladi. Shuning uchun raqamli qurilmalar
yordamida qayta ishlanayotgan ma’lumotni kodlash uchun ikkilik yoki raqamli
kodlar qo‘llaniladi. Ikkilik kodi - bu ikkilik o‘zgaruvchi qiymatlarining ketma-
ketligi.
Ikkilik kodini tuzishda atigi ikkita simvol qodlanilishiga qaramay
ixtiyoriy sonning turlicha kodlarini tuzish mumkin. Ba’zi kodlarda ketma-ketlik
bir-biridan razryadlar soni yoki uzunligi bilan farqlansa, ba’zilarida ular tuzilgan
qoidalari bilan farqlanadi. Birinchi holda kod, umuman olganda ikkilik sanoq
tizimda yozilgan butun son bo‘lib, bunday kodlarda katta uzunlikdagi cheksiz
nol va birlar ketma-ketligi ishtirok etishi mumkin.
Arifmetik amallarni bajarishda teskari, qo‘shimcha ikkilik-o‘nlik va
ikkilik kodining boshqa turlarini tadqiq etish maqfsadga muvofiqdir. Ularni
qo‘llaganda o‘zgartirgich elektr signallarini maksimal soddalashtirish va
amallarni bajarish vaqtini kamaytirish mumkin.
Kodlarning boshqa gurui raqamli tizimlarda, masalan, xotira
qurilmalarning maxsus yacheykalarining ishdan chiqishi sababli yuzaga
keladigan nosozliklarni aniqlash va tuzatish kabi muammolarni yechishga
yordam beradi. Ular ortiqcha kodlar deb ataladi. Bu kodlarda faqat bitta razryad,
yoki umumiy holda bir nechta razryadlar ham bir, qam nol qiymat olishi
mumkin, lekin qolgan boshqa razryadlar nolga teng bo‘lgan, belgilangan
qiymatga ega bo‘ladilar. Mazkur kodlar n dan 1, n dan 2 va shu kabi deb
ataladilar. Bundan kodlarga «10 dan 1» (10ta simvoldan faqat bittasi bir
qiymatiga ega bo‘lishi mumkin), «5 dan 2» (beshta simvoldan ikkitasi doim
birga teng qiymatga ega), juft yoki toqlikni tekshiruvchi kodlar, Heming kodlari
misol bo‘la oladilar.
Raqamli tizimlar, umuman olganda, tashqi muqit bilan doim periferiya
(tashqi) qurilmalar orqali boqlangan bo‘lib, uchta guruga bo‘linadi:
- inson va mikro EHM o‘rtasida aloqa o‘rnatuvchi qurilmalar (klaviatura,
yozuv mashinkalari, simvolli va grafik displeylar, o‘quvchi avtomatlar va h.k.);
- boshqaruv obyektlari o‘rtasida aloqa o‘rnatuvchi qurilmalar (turli
datchiklar va ijro organlari, datchiklardagi analog signallarni raqamli signalga
o‘giruvchi va ma’lumotlarni ijro organlariga uzatishda qaytadan o‘girish
qurilmalari);
- katta hajmdagi tashqi xotira qurilmalari (XQ) (magnit tasmalari va
disklardagi XQlari, silindrik magnit domenlari va zaryad aloqali asboblardagi
xotira).
Tashqi XQlarining ko‘pchiligi insonga EHM bilan unga jo‘n bo‘lgan
so‘zlar va o‘nlik sonlar tilida muloqatga kirishga imkon berganligi uchun, tashqi
HXlarida ma’lumot bir turdan ikkinchisiga o‘giriladi, chunki qayta
ishlanayotgan ma’lumotlar, dastlabki berilganlar va olinayotgan ma’lumotlar
hisob mashinalari yordamida ikkilik sanoq tizimida kodlanayotgan turli fizik
holatlar ko‘rinishda ifodalanadi. Bu vazifani kod o‘zgartirgichlari deb ataluvchi
kombinatsion raqamli sxemalar amalga oshiradi. Kod o‘zgartirgichlammg
hususiy holi bo‘lib shifratorlar va deshifratorlar qisoblanadi.
O‘nlik, sakkizlik yoki o‘noltitalik sanoq tizimidagi raqamlarni ikkilik yoki
ikkilik-o‘nlik kodga o‘zgartiruvchi kombinatsion mantiqiy qurilma - shifrator
yoki koder deb ataladi.
Shifrator m ta kirish va n ta chiqishga ega bo‘lib, kirishlardan biriga
berilgan signalni chiqshda n - razryadli parallel kodga o‘zgarti- radi. Agar
shifrator n ta chiqishga ega bo‘lsa, u holda, uning kirishlari soni 2
n
dan kam
bo‘lmasligi kerak. 2
n
kirish va chiqishga ega bo‘lgan shifrator to’liq , agar
shifrator kirishlari soni 2
n
dan kam bo‘lsa, u to’liq emas deb ataladi. Shifrator
chiqishlari soni doim kirishlari sonidan kam bo‘lganligi sababli, aloqa liniyalari
cheklangan hollarda turli qurilmalar o‘rtasida ma’lumot almashish uchun ham
qo‘llaniladi.
0 dan 9 gacha bo‘lgan o‘nlik raqamlarni ikkilik-o‘nlik kodiga o‘girishda
shifrator qanday ishlashini ko‘rib chiqamiz. O‘nlik raqamlarni ikkilik-o‘nlik
kodiga o‘girishda (yoki aksincha hollarda) har bir o‘nlik raqam to‘rtta ikkilik
raqam bilan almashtiriladi. O‘nlik raqamlar mos ravishda boshqaruv pultining
i=0,1,2...9 sonlarini bosish orqali kiritilayotgan bo‘lsin. Shifrator holatini
haqiqiylik jadvali (2-jadval) yordamida tadqiq etish mumkin. Bunday
shifratorning to‘liq haqiqiylik jadvali turli kirish o‘zgaruvchilari uchun (2
10
-
10)=1014 ta kombinatsiyadan tashkil topgan bo‘lishi kerak edi. Mazkur shifrator
ishi davomida qo‘llanilmaydigan turli mantiqiy o‘zgaruvchilar to‘plamini olib
tashlash hisobiga, chiqishdagi o‘zgaruvchilar soni to‘rttagacha qisqartirilgan.
Mazkur shifratorning kirishlari soni 2
n
=16 dan kam bo‘lganligi sababli, u
to‘liq emas qisoblanadi. Shifrator bir-biriga bog‘liq bo‘lmagan 4 ta chiqishga
ega bo‘lib, uning holati to‘rtta MAFdan tashkil topgan tizim bilan ifodalaniladi.
Shifrator ishi mantiqini ifodalovchi MAF tizimini, 2-jadvaldan foydalanib hosil
qilamiz
Q
3
= X
8
+ X
9
,
Q
2
= X
4
+ X
5
+ X
6
+ X
7
,
Q
1
= X
2
+ X
3
+ X
6
+ X
7
,
(3)
Q
01
= X
1
+ X
3
+ X
5
+ X
7
+ X
9
MAFni aniqlash jarayoni juda sodda: qaysi birga teng bo‘lgan kirish
signallarida Qi chiqish birga tengligini aniqlaymiz. Olingan MAF yordamida
shifrator quyidagi qonunga asosan ishlashini kuzatishimiz mumkin. Q
0
kichik
chiqish razryadi ixtiyoriy toq kirishlardan biriga signal berilganda ochilishi
kerak, chunki ikkilik sanoq tizimdagi barcha toq sonlar kichik razryadida birga
ega. Demak, kichik razryad tashkil etish uchun toq raqamli o‘zgaruvchilar
kirishlariga berilgan ko‘p kirishga ega bo‘lgan YOKI sxemasini qo‘llash kerak.
Keyingi Qi chiqish razryadi ikkilik sanoq tizimida Qi razryadida birga teng
bo‘lganda, ya’ni 2,3,6,7 raqamli o‘zgaruvchilarga ega bo‘lganda ochilishi kerak.
Uchinchi chiqish signali Q
2
razryadi ikkilik sanoq tizimida uchinchi razryadi
birga teng bo‘lganda, ya’ni 4,5,6,7 raqamli o‘zgaruvchilarga ega bo‘lganda
ochilishi kerak. Ohirgi Q
3
razryadi ikkilik sanoq tizimida to‘rtinchi razryadi
birga teng bo‘lganda, ya’ni 8 va 9 raqamli o‘zgaruvchilarga ega bo‘lganda
ochilishi kerak. Kirish sinalining birga teng darajasi faqat bir kirishda bo‘lishi
mumkin. Kirishlarda bir bo‘lmasa to‘rttala chiqishda nol kodi hosil bo‘ladi.
«10 dan 4 ga» shifrator («4 dan 10 ga deshifrator») ning
haqiqiylik jadvali 2-jadval
(3) tizimga mos keluvchi shifrator mantiqiy tizimi 5-rasmda keltirilgan.
5-rasm. Shifrator blok - sxemasi.
Raqamli tizimlarda shifratorning qodlanilishi - bu dastlabki ma’lumotni
ikkilik tizim tilida klaviaturadan kiritish. Shifrator va uni boshqaruv klaviaturasi
shartli belgisi 6-rasmda keltirilgan. Shifratorning berilgan o‘nlik kodiga mos
raqamli x kirishlaridan biror klavishasi bosilsa, mantiqiy bir signal hosil bo‘ladi.
Tegishli qayta ishlashlardan so‘ng, shifratorning chiqish shinalarida, ikkilik
kodda yozilgan raqamga mos keluvchi signallar o‘rnatiladi.
6-rasm. Shifrator va uni boshqaruv klaviaturasi.
«1» nuqta potensiali mantiqiy bir potensialiga teng.
Shunday qilib, shifrator faqat bitta o‘tkazuvchi simga berilgan signalni
(masalan, 9-sim) shifrator chiqishda hosil bodadigan parallel ikkilik kodga (bu
qolatda 1001) o‘tkazadi. Shifrator faqat bitta kirish signaliga javob berishi
uchun, uning sxemasi ustuvor qilib tuziladi. U holda, chiqishdagi signal, signalni
qabul qilgan «katta» qirish raqamiga mos kelish kerak. Deylik, signallar bir
vaqtning o‘zida 3,4 va 9 kirishlarga berilgan bo‘lsin. Bu yerda 9-kirish katta
raqamga ega bo‘lib, ustuvorlikka ega, shuning uchun shifrator chiqishidagi kod
- 1001 bo‘ladi. Shu sababli ustuvor shifrator mikrosxemalarida qo‘shimcha
mantiqiy elementlar ko‘zda tutiladi. Ustuvor shifrator analog-raqamli
o‘zgartirgich va mikroprotsessorli tizimlarda qo‘llaniladi.
|