Encoder

Ein Encoder ist ein Bauteil für Schaltungen, welches über 2^{n}$2^{n}$ Eingänge und genau n$n$ Ausgänge verfügt. Dabei ist immer nur genau einer der Eingänge gleichzeitig aktiviert. Der binär-codierte Wert dieses Eingangs liegt dann an den Ausgängen an.

Erklärung

Ein Encoder ist ein Bauteil für Schaltungen mit 2^{n}$2^{n}$ Eingängen und n$n$ Ausgängen. Dabei liegt an den Ausgängen immer genau die binär-codierte Nummer des Eingangs an, welcher gerade aktiv ist. Ein Eincoder arbeitet dabei mit einem One-hot-Code.

Durch seine Funktionsweise stellt der Encoder also genau das Gegenstück zum Decoder dar.

One-hot-Code / 1-aus-n-Code

Ein Encoder verwendet bei seinen Eingängen die One-hot-Kodierung (auch 1-aus-n-Kodierung genannt).

Im Gegensatz zur Binärkodierung wird bei der One-hot-Kodierung einer jeden Dezimalzahl ein eigenes Bit zugeordnet. Die Umrechnung arbeitet dabei mit der Position dieses Bits im Code.

Als Beispiel soll nun die Zahl 5$5$ aus dem Dezimalsystem in einen One-hot-Code umgewandelt werden. Dafür muss ein Binärcode erstellt werden, welcher nur an fünfter Stelle eine 1$1$ besitzt. An allen anderen Stellen steht eine 0$0$.

Um immer einen Binärcode gleicher Länge zu haben, werden führenden Nullen verwendet. Der folgende One-hot-Code stellt die Zahl 5$5$ dar:

0001$0001$ 0000$0000$

Um zum Beispiel den Code

0100$0100$ 0000$0000$

zurück in eine Dezimalzahl zu verwandeln, wird der Stelle ausgelesen. Die 1$1$ steht hier an siebter Stelle. Also entspricht obiger One-hot-Code der Dezimalzahl 7$7$.

Der größte Nachteil der One-hot-Kodierung ist ihre Länge. Während eine Binärschreibweise der Zahl 15$15$ dem Binärcode 1111$1111$ entspricht, so wäre dies in One-hot-Kodierung eine 1$1$ gefolgt von vierzehn Nullen.

Aufbau und Funktion

Der Encoder verwendet nun die One-hot-Kodierung, um je nach Eingang eine Binärcodierung dieser Zahl an den Ausgängen auszugeben.

Die ist die Wahrheitstabelle eines 4$4$ to 2$2$ Encoders:

Vollfunktional sieht dies wie folgt aus:

No Input Problem

Wie vielleicht schon aufgefallen ist, ist die Ausgabe eines Encoders beim Eingang S0 = 1$S0 = 1$ und bei keinen bewussten Werten an den Eingängen in beiden Fällen 0$0$.

Dies bedeutet, dass nicht unterschieden werden kann, ob S0$S0$ oder Nichts an den Eingängen anliegt.

Priority Encoder

Bei einem normalen Encoder darf nie mehr als ein einziger Eingang gleichzeitig 1$1$ sein.

Um dieses Problem zu lösen wurde der Priority Encoder entwickelt. Hier wird jeweils immer der höchstwertige Eingang weitergegeben. Ein x$x$ in der Wahrheitstabelle steht dabei für "ist für die Ausgabe egal".