복호화
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1. 개요
복호화는 n개의 입력으로 들어오는 데이터를 숫자로 간주하여, 2의 n승 개의 출력 라인 중 해당 숫자에 해당하는 번호에만 1을 출력하고 나머지는 0을 출력하는 논리 회로이다. 복호기에는 1-of-n 복호기, 코드 변환기, 이진-단항 복호기 등이 있으며, 입력 값에 따라 여러 개의 출력 비트가 활성화될 수 있다. 2x4 복호기는 2개의 입력과 4개의 출력을 가지며, 활성화 입력에 따라 특정 출력을 활성화한다.
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2. 복호기의 종류
복호기는 입력과 출력 신호의 개수, 기능에 따라 여러 종류로 나뉜다. 대표적인 복호기 종류로는 1-of-n 복호기, 코드 변환기, 이진-단항 복호기 등이 있다.
- 1-of-n 복호기: n개의 입력에 대해 2n개의 출력 중 하나를 활성화한다.
- 코드 변환기: 여러 출력 비트가 동시에 활성화될 수 있다.
- 이진-단항 복호기: 각 이진 값을 단항 표현으로 변환하며, 여러 출력 비트가 활성화될 수 있다.
2. 1. 1-of-n 복호기
n개의 입력으로 들어오는 데이터를 받아 그것을 숫자로 보고 2영어의 n승 개의 출력 회선 중 그 숫자에 해당되는 번호에만 1을 내보내고, 나머지는 모두 0을 내보내는 논리회로이다.'''2x4 디코더'''는 다음과 같다.
| I1 | I0 | O3 | O2 | O1 | O0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| I1 | I0 | E | O3 | O2 | O1 | O0 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| X | X | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1-of-n 바이너리 복호기는 n개의 출력 비트를 갖는다. 이 유형의 복호기는 모든 정수 입력 값에 대해 n개의 출력 비트 중 정확히 하나 또는 아무것도 활성화하지 않는다. 활성화된 출력의 "주소"(비트 번호)는 정수 입력 값으로 지정된다. 예를 들어, 정수 값 0이 입력에 적용되면 출력 비트 번호 0이 선택된다.
이러한 유형의 복호기의 예로는 다음이 있다.
- '''3-to-8 라인 복호기'''는 0에서 7까지의 각 입력 값에 대해 8개의 출력 비트 중 하나를 활성화한다. 이는 3비트로 표현할 수 있는 정수 값의 범위이다. 마찬가지로, '''4-to-16 라인 복호기'''는 정수 범위 [0,15]에서 각 4비트 입력에 대해 16개의 출력 중 하나를 활성화한다.
- '''BCD-to-십진수 복호기'''는 10개의 출력 비트를 갖는다. 이는 2진화 십진법 정수 값으로 구성된 입력 값을 받아들이고, [0,9] 범위의 모든 입력 값에 대해 특정하고 고유한 하나의 출력을 활성화한다. 비십진수 값이 입력에 적용되면 모든 출력이 비활성화된다.
- 디멀티플렉서는 데이터 비트를 n개의 출력 중 하나로 라우팅하는 데 사용되는 1-of-n 바이너리 복호기이며, 다른 모든 출력은 비활성 상태로 유지된다.
2. 2. 코드 변환기 (Code Translator)
코드 변환기는 여러 출력 비트가 동시에 활성화될 수 있다는 점에서 1-of-n 디코더와 다르다. 이러한 예로는 정수를 세븐 세그먼트 디스플레이 자릿수에 표시하는 데 필요한 세그먼트 제어 신호의 조합으로 변환하는 '세븐 세그먼트 디코더'가 있다.세븐 세그먼트 디코더의 한 변형은 'BCD to 세븐 세그먼트 디코더'인데, 이는 바이너리로 코드화된 십진수 값을 입력 정수 값 0에서 9까지에 해당하는 세그먼트 제어 신호로 변환한다. 이 디코더 기능은 CMOS 4511과 같은 표준 IC에서 사용할 수 있다.
2. 3. 이진-단항 복호기 (Binary to Unary Decoder)
이진-단항 복호기는 각 이진 값을 해당 단항 표현으로 변환한다. 1-of-n(원-핫) 복호기와 달리, 각 입력 값에 대해 여러 개의 출력 비트가 활성화될 수 있다. 이러한 복호기는 각 비트가 동일한 가중치를 갖는 DAC와 이진 마스크 또는 윈도우가 필요한 회로에 사용될 수 있다.[1]3. 논리 회로에서의 복호기
논리 회로에서 복호기는 입력을 받아 특정 출력 라인을 활성화시키는 조합 논리 회로이다. 2x4 복호기는 하위 섹션에서 자세히 설명한다.
3. 1. 2x4 복호기
'''2x4 복호기'''는 2개의 입력(I₀, I₁)과 4개의 출력(O₀, O₁, O₂, O₃), 그리고 선택적 활성화 입력(E)을 갖는다. 입력 값에 따라 해당 출력 라인에 1을 출력하고, 나머지는 0을 출력한다. 활성화 입력(E)이 1일 때만 복호기가 작동하며, 0이면 모든 출력이 0이 된다.| I1 | I0 | E | O3 | O2 | O1 | O0 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| X | X | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
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