Πολυπλέκτες & Αποπλέκτες
Ο πολυπλέκτης (MUX) είναι ψηφιακός "διακόπτης": επιλέγει μία από πολλές εισόδους και την περνάει σε μία έξοδο. Ο αποπλέκτης (DEMUX) κάνει το αντίθετο. Είναι θεμελιώδη συστατικά που συναντάς από CPUs μέχρι τηλεπικοινωνίες.
Δύο Αντίστροφες Λειτουργίες
Πολυπλέκτης (MUX)
Πολλές είσοδοι → 1 έξοδος
Επιλέγει μία είσοδο μέσω σημάτων επιλογής S.
Π.χ. 4-σε-1, 8-σε-1, 16-σε-1
Αποπλέκτης (DEMUX)
1 είσοδος → πολλές έξοδοι
Στέλνει την είσοδο σε μία επιλεγμένη έξοδο.
Π.χ. 1-σε-4, 1-σε-8, 1-σε-16
Πολυπλέκτης (Multiplexer)
Ο πολυπλέκτης είναι συνδυαστικό λογικό κύκλωμα με πολλές πηγές δεδομένων και μία έξοδο. Η επιλογή της γραμμής εισόδου εξαρτάται από τον συνδυασμό των γραμμών επιλογής.
Για παράδειγμα, ένας MUX 8-σε-1 έχει:
- 8 εισόδους δεδομένων: D₀, D₁, ..., D₇
- 3 γραμμές επιλογής: S₂, S₁, S₀ (αφού 2³ = 8)
- 1 έξοδο: Y
Παράδειγμα MUX 4-σε-1
| S₁ | S₀ | Y |
|---|---|---|
| 0 | 0 | D₀ |
| 0 | 1 | D₁ |
| 1 | 0 | D₂ |
| 1 | 1 | D₃ |
Σκέψου τον MUX σαν διακόπτη πολλαπλών θέσεων. Έχει πολλά "καλώδια" εισόδου και μία έξοδο. Με τα bits επιλογής λες ποιο καλώδιο θα συνδεθεί στην έξοδο.
Διαδραστικό: Πολυπλέκτης
Δες ποια είσοδος "περνάει"
Επίλεξε MUX 4-σε-1 ή 8-σε-1. Πάτα τα bits εισόδου D και τα bits επιλογής S. Δες ζωντανά ποια είσοδος συνδέεται στην έξοδο Y!
Είσοδοι Δεδομένων (D)
Γραμμές Επιλογής (S)
Αποπλέκτης (Demultiplexer)
Ο αποπλέκτης κάνει την αντίστροφη εργασία από τον πολυπλέκτη. Έχει μία είσοδο δεδομένων και πολλές εξόδους. Η επιλογή της εξόδου που θα πάρει το σήμα εισόδου εξαρτάται από τις γραμμές επιλογής.
Όλες οι υπόλοιπες έξοδοι παραμένουν στο 0.
Παράδειγμα DEMUX 1-σε-4
| S₁ | S₀ | Y₃ | Y₂ | Y₁ | Y₀ |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | D |
| 0 | 1 | 0 | 0 | D | 0 |
| 1 | 0 | 0 | D | 0 | 0 |
| 1 | 1 | D | 0 | 0 | 0 |
Διαδραστικό: Αποπλέκτης
Δες πού πηγαίνει το D
Πάτα το bit εισόδου D και τις γραμμές επιλογής S. Δες ποια έξοδος θα πάρει την τιμή του D, ενώ οι υπόλοιπες παραμένουν στο 0.
Είσοδος Δεδομένων (D)
Γραμμές Επιλογής (S)
Έξοδοι (Y)
Υλοποίηση Boolean Συνάρτησης με MUX
Μία πολύ έξυπνη χρήση του πολυπλέκτη: μπορούμε να υλοποιήσουμε οποιαδήποτε Boolean συνάρτηση χρησιμοποιώντας έναν MUX!
Για συνάρτηση 3 μεταβλητών (A, B, C):
- Συνδέουμε τις μεταβλητές A, B, C στις γραμμές επιλογής S₂, S₁, S₀
- Συνδέουμε τις εισόδους δεδομένων D₀-D₇ σε VCC (1) ή GND (0) ανάλογα με τον πίνακα αλήθειας
Δεν χρειάζονται πύλες AND, OR, NOT. Με ένα μόνο IC (π.χ. 74151) υλοποιείς οποιαδήποτε συνάρτηση 3 μεταβλητών. Πολύ χρήσιμο για prototyping και μεταβαλλόμενες λογικές.
Διαδραστικό: Υλοποίηση με MUX 8-σε-1
Πίνακας αλήθειας → MUX wiring
Φτιάξε τη δική σου συνάρτηση Y(A,B,C) πατώντας τις τιμές Y στον πίνακα αλήθειας. Δες ζωντανά πώς συνδέονται τα D₀-D₇ του MUX σε VCC ή GND! Δοκίμασε διαφορετικές τιμές A,B,C και επαλήθευσε.
Ορισμός Συνάρτησης
| A | B | C | Y (πάτα για να αλλάξει) | Di |
|---|
Δοκιμή — Πάτα A, B, C
Τυπικές Εφαρμογές
Πολυπλεκτών (MUX):
- Επιλογή πηγής δεδομένων σε CPUs (ALU, register file)
- Τηλεπικοινωνίες (Time-Division Multiplexing - TDM)
- Επιλογή καναλιών ήχου/εικόνας (audio/video switchers)
- Υλοποίηση Boolean συναρτήσεων (όπως είδαμε)
- Address bus σε επεξεργαστές
Αποπλεκτών (DEMUX):
- Διανομή δεδομένων σε πολλούς προορισμούς
- Memory address decoding
- Σειριακή σε παράλληλη μετατροπή
- Επιλογή 7-segment display σε multi-digit συστήματα
Σε μια τηλεπικοινωνιακή σύνδεση, ο MUX στον πομπό "πακετάρει" πολλά κανάλια σε ένα καλώδιο, και ο DEMUX στον δέκτη τα ξεχωρίζει ξανά. Έτσι λειτουργούν τα τηλέφωνα, το internet, η τηλεόραση.