编码器

概述

在译码器基础和译码器应用中分别对译码器的真值表、电路图、逻辑符号等进行了较为详细的讲解。编码可以看成是译码的逆过程。通常，编码是将计算机无法直接识别的数据，翻译成二进制码。

大家学习C语言时，一定对ASCII码有所了解，它用8位二进制串表示26个字母大小写、数字以及一些常见的控制符等；coding较多的童鞋肯定也对UTF－8，UTF－16等概念比较熟悉，这些编码将全球所有的字符（特别是中日韩、阿拉伯等国家字符）进行了统一的编码，感兴趣的童鞋可以查看相关的国际标准。

编码的原理较为直接简单，本文余下部分主要介绍编码器的基本原理和优先权编码器。

基本编码器

最基本的编码器，莫过于十进制数用二进制表示，这是我们学习数字逻辑第一章的内容，即0～9这十个数字用二进制串表示，其真值表如下图所示：

二－十进制编码器真值表

根据真值表，输出与输入之间的关系为：

二－十进制编码器的输入输出之间的关系

除了我们熟悉的二－十进制编码器，还有典型的n位二进制编码器，即用n位二进制串对m（m <= 2ⁿ）个数字进行编码，这个比较容易理解。

在基本编码器中，要求编码器在任意时刻，输入端的m个输入，只能有一个有效；若两个输入（如I₁和I₂）同时有效，则基本编码器就会犯晕了。于是就有了下面的优先权编码器。

优先权编码器

在讲解优先权编码器原理之前，先介绍一下它的背景。基本编码器的局限在于其一个时刻只能有一个输入有效，然而，这种要求太过苛刻。在现实世界中，很多事情往往是一起来的，并且通常当你越忙的时候，外来的任务会越多（个人感受）。这个时候，我通常会给事情分一个优先级，孰轻孰重评估一下，列一个清单，先做什么，后做什么，这是一个正常人干活的逻辑。

对于计算机而言，上面这个逻辑照样成立。计算机分为CPU、存储器、IO几大部件，IO上面挂的外设如键盘、鼠标、usb等等，它们与计算机之间的通讯是通过中断来响应的。最简单的例子，当我们敲击键盘的时候，键盘电路会向操作系统发起一个中断请求（每一个中断请求都对应一个中断号（整数）），操作系统会暂停当前工作，调用相应的中断处理程序，将我们敲击的字符显示在屏幕上。我们的计算机上有很多外设，包括网络上的通讯。在很多情况下，操作系统可能同时接收到多个中断请求，这个时候，操作系统只能根据中断请求的优先级别从高到低来处理。这正是优先权编码器做的事情。

我们以8-3优先权编码器进行说明，其逻辑功能图如下所示：

8-3优先权编码器逻辑图

如图所示，8-3优先权编码器由两部分组成：优先权处理逻辑和基本的8-3编码器。其中，优先权处理逻辑中的输入与输出之间的关系为：

H₇ = I₇
H₆ = I₆ * !I₇ (*表示逻辑与，！表示逻辑非，下同)
H₅ = I₅ * !I₆* !I₇
...
H₀ = I₀ * !I₁* !I₂...*I₇

上面的关系表达的意思是：I₇的优先级最高，I₀的优先级最低。当I₇输入有效时，不管其它输入是否有效，优先处理逻辑将其转变为H₇；当I₇无效，且I₆输入有效，不管其它输入是否有效，转换为H₆...

回归到中断，假设操作系统处理8个中断，依次命名为I₀, I₁, ..., I₇，，其优先级如上所述，A₀，A₁,A₂指示中断响应程序的地址，当同时有多个中断请求时，你应该能解释清楚了。