Предыдущий урок: Как работает компьютер? Часть 32. Мультиплексор — выбираем данные
В прошлом уроке мы познакомились с мультиплексором и увидели, что он решает важную задачу процессора — выбирать нужные данные из множества источников. Но в компьютере есть и другая задача: иногда нужно не выбрать данные, а наоборот — выбрать, куда их отправить.
Представьте почтальона, который пришёл в подъезд с пачкой писем. Он знает номер квартиры, в которую нужно положить письмо. Но у него перед глазами десятки почтовых ящиков. Его задача — открыть только один ящик, а остальные оставить закрытыми. Вот именно эту задачу и выполняет дешифратор.
Дешифратор — это устройство, которое принимает на входе двоичное число (код) и включает ровно один из своих выходов. Дешифратор - это часть блока управления, он получает команды в виде двоичного кода из Регистра инструкций и превращает из в управляющие сигналы. Эти сигналы вкл/выкл нудные части процессора: Какой регистр считать, в какой регистр записать, какую операцию выполнить в АЛУ, какой пусть в мультиплексоре выбрать, когда обратиться к памяти.
Например, у нас есть дешифратор 2→4. Это значит, что у него два входных бита (X1 и X2) и четыре выхода (Y0, Y1, Y2, Y3).
- Если на вход подаётся 00, активируется выход Y0.
- Если на вход 01 — активируется выход Y1.
- Если на вход 10 — активируется выход Y2.
- Если на вход 11 — активируется выход Y3.
Таким образом, дешифратор превращает двоичный код в «один активный сигнал».
Чтобы лучше понять, давайте представим обычный лифт. У лифта есть кнопки: «1 этаж», «2 этаж», «3 этаж», «4 этаж». Когда вы нажимаете кнопку «2», лифт получает «код» — то, что именно второй этаж нужен. Но ведь сам лифт работает с электрическими сигналами! Значит, где-то внутри есть устройство, которое «переводит» ваш выбор в сигнал: включается только лампочка второго этажа, только двигатель, который поедет на второй этаж. Этим устройством и является дешифратор.
Раз мы пришли из раздела о логических схемах, давайте посмотрим, как построить дешифратор.
Возьмём тот же 2→4 дешифратор. У него два входа: A и B.
Выходы будут такими:
- Y0 = (NOT A) AND (NOT B)
- Y1 = (NOT A) AND B
- Y2 = A AND (NOT B)
- Y3 = A AND B
То есть каждый выход — это логическая комбинация входов.
Получается, что дешифратор — это просто набор схем «И» и «НЕ», которые включают один выход в зависимости от входного кода.
Теперь давайте вернёмся к нашему процессору. Представьте, что у процессора есть память из нескольких ячеек. Нам нужно выбрать, в какую ячейку записать данные. Мы подаём двоичный адрес (например, «10»), и дешифратор превращает этот адрес в сигнал: «активируй именно третью ячейку памяти». Дешифратор берет биты из регистра инструкций и раскладывает их на управляющие сигналы. Например
- Для мультиплексора дешифратор указывает, откуда взять данные, то есть сигнал выбора (из памяти, из регистра, из константы в инструкции).
- Для АЛУ он определяет какую операцию выполнить (сложение, вычитание, логическое И, сравнение и т.д.).
- Для общих регистров дешифратор указывает какой регистр будет источником (читать), а какой преемником (записывать).
- Для памяти дешифратор сообщает: нужно ли читать данные из памяти или записывать туда результат
Таким образом, дешифратор — это устройство, которое превращает «цифры» в «действия». Теперь наша схема стала еще больше:
Сегодня мы познакомились с ещё одним важным элементом управления — дешифратором. Мы узнали, что он принимает двоичный код и включает один из множества выходов. На простом примере 2→4 дешифратора мы увидели, как его можно построить из логических элементов. Мы также поняли, что дешифратор незаменим в процессоре: он помогает выбирать ячейки памяти, определять, какая команда выполняется, и управлять различными частями схемы.
Спасибо за внимание!
Следующий урок: Как работает компьютер? Часть 34. Счётчик команд — шаг за шагом
P.S.
Если вы теперь смотрите на свой телефон или ноутбук не как на бездушную железку, а как на клубок молний, который научили думать, — вам понравится мой курс «Как работает компьютер. Просто о сложном» https://stepik.org/a/249383. Специально для Дзен действует промокод со скидкой 20%: DZEN20.
Если вам интересно копать глубже, разбирать реальные кейсы и получать знания, которых нет в открытом доступе — вам в IT Extra Premium.
Что внутри?
✅ Закрытые публикации: Детальные руководства, разборы сложных тем (например, архитектура высоконагруженных систем, глубокий анализ уязвимостей, оптимизация кода, полезные инструменты и объяснения сложных тем простым и понятным языком).
✅ Конкретные инструкции: Пошаговые мануалы, которые вы сможете применить на практике уже сегодня.
✅ Без рекламы и воды: Только суть, только концентрат полезной информации.
✅ Ранний доступ: Читайте новые материалы первыми.
Это — ваш личный доступ к экспертизе, упакованной в понятный формат. Не просто теория, а инструменты для роста.
👉 Переходите на Premium и начните читать то, о чем другие только догадываются.
👍 Ставьте лайки если хотите разбор других интересных тем.
👉 Подписывайся на IT Extra на Дзен чтобы не пропустить следующие статьи👇
Понравилась статья? В нашем Telegram-канале ITextra мы каждый день делимся такими же понятными объяснениями, а также свежими новостями и полезными инструментами. Подписывайтесь, чтобы прокачивать свои IT-знания всего за 2 минуты в день!