one-hot

One-hot es un método para representar un estado o valor discreto utilizando un grupo de bits, donde exactamente un bit se establece en nivel lógico 1 (alto) y todos los demás son 0 (bajo). Si tiene n estados posibles, necesita n bits para representarlos. Por ejemplo, un código one-hot de 4 bits para seleccionar uno de cuatro estados podría verse como 0001, 0010, 0100 o 1000, dependiendo de qué estado esté activo.

La codificación one-hot difiere fundamentalmente del conteo binario. El binario estándar utiliza el número mínimo de bits (para cuatro estados, solo 2 bits son suficientes: 00, 01, 10, 11), pero le obliga a decodificar el resultado. One-hot utiliza más cables o flip-flops, pero elimina la sobrecarga de decodificación. Se necesita un circuito decodificador o puertas lógicas para generar one-hot a partir de binario estándar, o para convertir one-hot de nuevo a otro formato.

Aplicaciones comunes en control y selección

One-hot destaca en el control de multiplexores, el diseño de máquinas de estado y la codificación de prioridad. En un multiplexor que selecciona una de ocho líneas de entrada, las señales de control one-hot se mapean directamente a las puertas de selección con un retardo lógico mínimo. Los codificadores de prioridad a menudo emiten one-hot para identificar qué línea de interrupción se activó primero. Las matrices de puertas programables en campo (FPGA) y las máquinas de estado asíncronas favorecen one-hot porque el hardware representa directamente el concepto: solo una cosa es verdadera a la vez.

La principal desventaja es el consumo de recursos. Una representación one-hot desperdicia bits en comparación con el binario; representar 256 estados requiere 256 bits one-hot, pero solo 8 bits binarios. En diseños grandes, esto se traduce en más interconexión, más energía y más área de silicio. Los circuitos de detección también deben garantizar que los estados corruptos (ningún bit establecido o múltiples bits establecidos) se manejen de forma segura.

El término se origina en la idea de que la codificación contiene exactamente una señal "caliente" (activa, alta) en cualquier momento. En el diseño de hardware, one-hot simplifica la temporización y la decodificación a costa del ancho, lo que la convierte en la opción preferida cuando la velocidad y la claridad importan más que la densidad del código.