Кіріспе
Бірнеше аналогты немесе цифрлық кіріс сигналдарын таңдау құрылғысы. Электроникада коммутация. Электроникада мультиплексор (немесе мукс; кейде мультиплексор деп те жазылады), сонымен қатар деректерді таңдау құрылғысы деп аталады, бірнеше аналогты немесе цифрлық кіріс сигналдарын таңдап, таңдалған кірісті бір шығыс желісіне жібереді. Таңдауды таңдау сызықтары деп аталатын жеке цифрлық кірістер жиынтығы басқарады. Мультиплексордың кірістер санына сәйкес таңдау сызықтары болады, олар қай кіріс желісін шығаруға жіберуді таңдау үшін қолданылады. Мультиплексор бірнеше кіріс сигналдарына бір құрылғыны немесе ресурсты бөлісуге мүмкіндік береді, мысалы, бір аналогты-цифрлық түрлендіргішті немесе бір байланыс беру ортасын, әр кіріс сигналы үшін жеке құрылғының орнына. Мультиплексорлар бірнеше айнымалының Буль функцияларын жүзеге асыру үшін де қолданылуы мүмкін. Керісінше, демультиплексор (немесе демукс) – бұл бір кірісті қабылдап, оған қосылған үйлесімді мультиплексордың шығысынан сигналдарды және ортақ таңдау желісін таңдайтын құрылғы. Мультиплексор көбінесе қабылдаушы жағында толықтыратын демультиплексормен бірге қолданылады. Мультиплексордың схемалық белгісі – ұзын параллель қабырғасы кіріс тіректерін, ал қысқа параллель қабырғасы шығыс тірегін қамтитын теңбұрышты трапеция. Оң жақтағы суретте сол жақтағы 2-ге 1 мультиплексор және оң жақтағы эквивалентті қосқышты көруге болады. Сым қажетті кіріс пен шығысты байланыстырады.
electronics switching
In electronics, a multiplexer (or mux; spelled sometimes as multiplexor), also known as a data selector, is a device that selects between several analog or digital input signals and forwards the selected input to a single output line. The selection is directed by a separate set of digital inputs known as select lines. A multiplexer of inputs has select lines, which are used to select which input line to send to the output. A multiplexer makes it possible for several input signals to share one device or resource, for example, one analog to digital converter or one communications transmission medium, instead of having one device per input signal. Multiplexers can also be used to implement Boolean functions of multiple variables. Conversely, a demultiplexer (or demux) is a device taking a single input and selecting signals of the output of the compatible mux, which is connected to the single input, and a shared selection line. A multiplexer is often used with a complementary demultiplexer on the receiving end. The schematic symbol for a multiplexer is an isosceles trapezoid with the longer parallel side containing the input pins and the short parallel side containing the output pin. The schematic on the right shows a 2 to 1 multiplexer on the left and an equivalent switch on the right. The wire connects the desired input to the output.
Қолданбалар
Мультиплексорлар – компьютерлік жүйелердің бір бөлігі болып, жад чипі немесе аппараттық перифериялық құрылғы болсын, белгілі бір көзден деректерді таңдау үшін қолданылады. Компьютер мультиплексорларды деректер мен адрес шиналарын басқару үшін пайдаланады, бұл процессорға бірнеше дерек көзінен деректерді таңдауға мүмкіндік береді.
Цифрлық байланыстарда мультиплексорлар бір арна арқылы бірнеше қосылысқа мүмкіндік береді, мультиплексордың бір шығысын демультиплексордың бір кірісіне қосу арқылы (Уақыт бөлісімен мультиплекстеу). Оң жақтағы сурет осының артықшылығын көрсетеді. Бұл жағдайда әр дерек көзі үшін жеке арналарды құру құны, мультиплекстеу/демультиплекстеу функцияларын қамтамасыз ету құны мен ыңғайсыздағынан жоғары болады. Деректер байланысының қабылдаушы жағында бастапқы ағымдарға бір дерек ағынын қайта бөлу үшін әдетте қосымша демультиплексор қажет. Кейбір жағдайларда, қашықтағы жүйеде қарапайым демультиплексордан артық мүмкіндіктер болуы мүмкін; және демультиплекстеу техникалық тұрғыдан орындалса да, ол дискретті түрде жүзеге асырылмауы мүмкін. Мысалы, мультиплексор IP желі пайдаланушыларына қызмет көрсетеді; содан кейін тікелей маршрутизаторға жіберіледі, ол байланыстың барлық мазмұнын дереу маршрутизация процессорға оқиды; содан кейін жадыда демультиплекстеуді жасайды, одан ол тікелей IP сегменттеріне айналады. Көп жағдайда мультиплексор мен демультиплексор бір құрылғыға біріктіріледі, ол жай ғана мультиплексор деп аталады. Екі схемалық элемент те беріліс желісінің екі шетінде қажет, өйткені көптеген байланыс жүйелері екі бағытта да деректерді жібереді. Аналогтық схемаларды жобалауда мультиплексор – бірнеше кірістерден таңдалған бір сигналды бір шығысқа қосатын аналогтық коммутатордың арнайы түрі.
Тізбекті мультиплекстерлер
Үлкен мультиплекстерлерді кіші мультиплекстерлерді тізбектей біріктіру арқылы құрастыруға болады. Мысалы, 8-ке 1 мультиплексерді екі 4-ке 1 және бір 2-ге 1 мультиплекстерлерді пайдаланып жасауға болады. Екі 4-ке 1 мультиплексердің шығыстары 2-ге 1 мультиплексерге қосылады, ал 4-ке 1 мультиплексерлердің таңдау тіректері параллель түрде қосылады, бұл таңдау кірістерінің жалпы санын 3-ке жеткізеді, бұл 8-ке 1 мультиплексерге балама болады.
Мултиплекспен қамтамасыз ететін интегралдық жүйелердің тізімі
Келесі кестедегі 7400 сериясының бөлшектерінің нөмірлері үшін "x" логикалық отбасыны білдіреді. IC No. Функция Шығыс күйі 74x157 Төрттік 2:1 мультиплексор. Шығысы берілген кіріске тең. 74x158 Төрттік 2:1 мультиплексор. Шығысы инвертті кіріс. 74x153 Екілік 4:1 мультиплексор. Шығысы кіріске тең. 74x352 Екілік 4:1 мультиплексор. Шығысы инвертті кіріс. 74x151A 8:1 мультиплексор. Екі шығыс қолжетімді (яғни, толықтырылатын шығыстар). 74x151 8:1 мультиплексор. Шығысы инвертті кіріс. 74x150 16:1 мультиплексор. Шығысы инвертті кіріс.
Демультиплекспен қамтамасыз ететін интегралдық жүйелердің тізімі
Келесі кестедегі 7400 сериясының бөлік нөмірлері үшін "x" логикалық отбасыны білдіреді. IC No. (7400) IC No. (4000) Функция Шығару күйі 74x139 Екі еселі 1:4 демультиплексор. Шығысы инверттік кіріс 74x156 Екі еселі 1:4 демультиплексор. Шығысы ашық коллекторлы 74x138 1:8 демультиплексор. Шығысы инверттік кіріс 74x238 1:8 демультиплексор. 74x154 1:16 демультиплексор. Шығысы инверттік кіріс 74x159 CD4514/15 1:16 демультиплексор. Шығысы ашық коллекторлы және кіріспен бірдей.
Екі бағыттағы мультиплекстерлер
Екі бағытты мультиплекстерлер таңдау тіректерімен басқарылатын аналогтық коммутаторлар немесе тарату қақпалары арқылы құрастырылады. Бұл кіріс және шығыс рөлдерін ауыстыруға мүмкіндік береді, сондықтан екі бағытты мультиплекстер демультиплексер де, мультиплексер де ретінде жұмыс істей алады.
PLD ретінде мультиплексерлер
Мультиплекстерлер Буль функцияларын іске асыру үшін бағдарламаланатын логикалық құрылғылар ретінде де қолданылуы мүмкін. n айнымалысы және бір нәтижесі бар кез келген Буль функциясы n таңдаушы кірісі бар мультиплекстер арқылы іске асырылуы мүмкін. Айырмалылар таңдаушы кірістерге қосылады, ал функцияның нәтижесі – 0 немесе 1 – таңдаушы кірістердің әр мүмкін комбинациясына сәйкес келетін дерек кірісіне қосылады. Егер айнымалылардың бірі (мысалы, D) инверттелген күйде қолжетімді болса, n-1 таңдаушы кірісі бар мультиплекстер жеткілікті; дерек кірістері 0, 1, D немесе ~D-ге қосылады, бұл таңдаушы кірістердің әр комбинациясы үшін қажетті шығысқа сәйкес келеді.
Мультиплекстерді арифметика үшін әдеттегідей қолданбау
Мультиплексорлер дәстүрлі емес Стохастикалық есептеулерде (СК) қолданыс тапты, әсіресе арифметикалық қосуды жеңілдетуде. Бұл парадигмада деректер ықтималдық бит ағыны түрінде ұсынылады, онда '1' биттерінің саны мәннің өлшемін көрсетеді. Осылайша, 2-ден 1-ге мультиплексордың функциясы ықтималдық функциясы ретінде қарастырылуы мүмкін: , мұнда a және b – кіріс бит ағындары, ал s – таңдау кірісі. Таңдау кірісі = 0.5 болған жағдайда:
, where a and b are the input bitstream and s is the select input. Using the select input = 0.5 yields:
While this approach doesn't yield exact addition but rather scaled addition, it is deemed acceptable in most SC studies. Multiplexers are extensively utilized for tasks such as average addition, average pooling, and median filtering within SC circuits. Moreover, more sophisticated applications of Multiplexers include serving as Bernstein polynomial function generator, capable of producing arbitrary mathematical functions within the SC domain. Recent research has also revealed that combinations of Multiplexers can facilitate large scale multiply accumulate operation, demonstrating feasibility in accelerating convolutional neural network on field programmable gate array.
Бұл тәсіл нақты қосуды емес, пропорционалды қосуды қамтамасыз етеді, бірақ көптеген СК зерттеулерінде қанағаттанарлық деп есептеледі. Мультиплексорлер СК тізбектерінде орташа қосу, орташа жинақтау және медианалық сүзгілеу сияқты міндеттер үшін кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, мультиплексорлердің күрделірек қолданылуларының бірі – Бернштейн полиномдық функциясын жасаушы ретінде жұмыс істеу, СК саласында кез келген математикалық функцияны құруға қабілетті. Жақындағы зерттеулер мультиплексорлардың комбинациясы үлкен көлемді көбейту-жинақтау операциясын жеңілдете алатынын көрсетті, бұл далалық бағдарламаланатын қақпа массивінде конволюциялық нейрондық желілерді жеделдету мүмкіндігін көрсетеді.
, where a and b are the input bitstream and s is the select input. Using the select input = 0.5 yields:
While this approach doesn't yield exact addition but rather scaled addition, it is deemed acceptable in most SC studies. Multiplexers are extensively utilized for tasks such as average addition, average pooling, and median filtering within SC circuits. Moreover, more sophisticated applications of Multiplexers include serving as Bernstein polynomial function generator, capable of producing arbitrary mathematical functions within the SC domain. Recent research has also revealed that combinations of Multiplexers can facilitate large scale multiply accumulate operation, demonstrating feasibility in accelerating convolutional neural network on field programmable gate array.