Комбінаційні схеми порівняння.

В цифровых устройствах используется несколько разновидностей операции сравнения слов: по модулю, с учетом знаков операндов, сравнение порядков слов, заданных в полулогарифмической форме. Наиболее распространены два метода реализации операции сравнения. Суть первого состоит в том, что от одного слова отнимается другое слово и в зависимости от того какой в итоге получился знак и разница, производится решение, выполнились поставленные условия или нет. Реализуется такая операция на сумматоре, к которому дополнительно подключается комбинационная схема для фиксации нулевого результата. С целью уменьшения времени на реализацию операции сравнения и разгрузки сумматора центрального процессора для выполнения других операций используется другой способ сравнения слов – построение специальной комбинационной схемы сравнения. Полной схемой сравнения n-разрядных слов обычно называют схему с (2n+2) входами и тремя выходами, которая реализует следующие переключательные функции:

Цифры в скобках означают, что выполнение логичного условия может кодироваться 1 или 0 в зависимости от условия задачи, которую необходимо решить. Каждую функцию в полной схеме сравнения можно реализовать независимо. Однако если схемы и уже построены, то функцию проще реализовать формулой:

Аналогично можно получить значение любой из функций, выполненных системой сравнения, при известных двух других функций:

В отдельных случаях схема сравнения может быть неполной, то есть способной реализовывать только одно или два из вышестоящих условий.

Для выполнения операций сравнения в комбинационной схеме можно использовать специальные устройства компараторы.

Компаратор (аналоговых сигналов) — электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логическую «1», если сигнал на прямом входе («+») больше чем на инверсном входе («−»), и логический «0», если сигнал на прямом входе меньше, чем на инверсном входе. Простейший компаратор представляет собой дифференциальный усилитель. Компаратор отличается от линейного операционного усилителя (ОУ) устройством входного и выходного каскадов. Выходной сигнал компаратора почти всегда действует на входы логических цепей и потому согласуется по уровню и мощности с их входами. Таким образом, компаратор - это элемент перехода от аналоговых к цифровым сигналам, поэтому его иногда называют однобитным аналого-цифровым преобразователем.

Цифровой компаратор или компаратор амплитуд является электронным устройством берущим два числа в двоичном виде и определяющим является ли первое число меньшим, большим или равным второму числу. Компараторы используются в центральных процессорах и микроконтроллерах. Примерами цифровых компараторов являются КМОП — 4063 и 4585, ТТЛ — 7485 и 74682-89. Аналоговым эквивалентом цифрового компаратора является компаратор напряжений. Некоторые микроконтроллеры имеют аналоговые компараторы на некоторых своих входах. Действие цифрового компаратора может быть выражено таблицей истинности.