Приоритетный кодер

— Приоритетный кодер это схема или алгоритм , который сжимает несколько двоичных входов в меньшее количество выходов, аналогично простому кодировщику . Выходной сигнал приоритетного кодера представляет собой двоичное представление индекса наиболее значимой активированной строки. В отличие от простого кодера, если два или более входов приоритетного кодера активны одновременно, вход, имеющий наивысший приоритет, будет иметь приоритет . Это улучшение простого кодера, поскольку оно может обрабатывать все возможные входные комбинации, но за счет дополнительной логики.

Приложения приоритетных кодировщиков включают их использование в контроллерах прерываний (чтобы некоторые запросы прерываний имели более высокий приоритет, чем другие), десятичное или двоичное кодирование , а также аналого-цифровое / цифро-аналоговое преобразование.

Схема уровня вентиля однобитового приоритетного кодера 4-2. I(3) имеет наивысший приоритет.

Показана таблица истинности однобитового кодера с приоритетом 4 к 2, где входные данные показаны в порядке убывания приоритета слева направо, а «x» указывает на неважный термин , то есть любое входное значение там. дает тот же результат, поскольку он заменяется входом с более высоким приоритетом. (обычно включенный ) Выход «v» указывает, действителен ли ввод.

Кодер с приоритетом от 4 до 2

Вход				Выход
я 3	я 2	я 1	я 0	О 1	О 0	v
0	0	0	0	х		0
0	0	0	1	0	0	1
0	0	1	х	0	1	1
0	1	х		1	0	1
1	х			1	1	1

Приоритетные энкодеры можно легко объединить в массивы для создания более крупных энкодеров, например, один кодер 16:4, состоящий из шести приоритетных энкодеров 4:2 – четыре энкодера 4:2, источник сигнала которых подключен к их входам, и два оставшихся кодера принимают на вход выходные данные первых четырех.

Рекурсивное построение приоритетных кодировщиков

Приоритетный энкодер, также называемый детектором ведущих нулей (LZD) или счетчиком ведущих нулей (LZC), получает сигнал $n$-битный входной вектор и определяет индекс первой двоичной '1' во входном векторе. Действительный сигнал указывает, была ли обнаружена двоичная единица во входном векторе, следовательно, индекс действителен.

Приоритетные кодировщики могут быть эффективно созданы с помощью рекурсии. Входной вектор разбивается на $k$ равные фрагменты с $n/k$ биты. Приоритетный кодер ${\textrm {PE}}_{n/k}$ с более узкой шириной 𝑛/𝑘 применяется для каждого фрагмента. Действительный бит каждого из $k$ ${\textrm {PE}}_{n/k}$идет в $k$ кусочек ${\textrm {PE}}_{n/k}$ для обнаружения первого допустимого фрагмента. Местоположение этого фрагмента является верхней частью общего индекса и определяет точное местоположение внутри самого фрагмента для создания нижней части общего индекса.

Глубина предлагаемой конструкции составляет $\lceil \log _{k}n\rceil$, а сложность аппаратной области ${\mathcal {O}}(n)$. Если используется Stratix V компании Altera или эквивалентное устройство, $k=4$ рекомендуется для достижения более высокой производительности и сжатия области, поскольку мультиплексор может быть реализован с использованием 6-LUT, а значит, и всего ALM.

Генератор Verilog с открытым исходным кодом для рекурсивного кодировщика приоритетов доступен в Интернете.

Символ приоритета-кодировщика (слева) (справа) рекурсивное определение.

Поведенческое описание приоритетного кодировщика в Verilog выглядит следующим образом.

// behavioural description of priority enconder;
// https://github.com/AmeerAbdelhadi/Indirectly-Indexed-2D-Binary-Content-Addressable-Memory-BCAM

module pe_bhv
 #( parameter                   OHW = 512 ) // encoder one-hot input width
  ( input                       clk       , // clock for pipelined priority encoder
    input                       rst       , // registers reset for pipelined priority encoder
    input      [      OHW -1:0] oht       ,  // one-hot input  / [      OHW -1:0]
    output reg [`log2(OHW)-1:0] bin       ,  // first '1' index/ [`log2(OHW)-1:0]
    output reg                  vld       ); // binary is valid if one was found
    
  // use while loop for non fixed loop length
  // synthesizable well with Intel's QuartusII
  always @(*) begin
    bin = {`log2(OHW){1'b0}};
    vld = oht[bin]         ;
    while ((!vld) && (bin!=(OHW-1))) begin
      bin = bin + 1 ;
      vld = oht[bin];
    end
  end

endmodule

Простой кодер

Простой кодер 4:2, использующий логический элемент ИЛИ.

Основная статья: Кодер (цифровой)

Простая схема энкодера представляет собой преобразователь «один горячий» в двоичный. То есть, если есть 2 ^н входных строк, и не более чем одна из них когда-либо будет высокой, двоичный код этой «горячей» строки создается в n -битных выходных строках.