19.4. КОМПАРАТОРЫ

Компараторами называются схемы, осуществляющие сравнение двух чисел. Результатом сравнения является обнаружение одного из трех возможных состояний: или Рассмотрим сначала компараторы, устанавливающие равенство двух двоичных чисел. Критерием равенства двух чисел является совпадение их по всем разрядам. На выходе компаратора должна устанавливаться единица, если оба числа равны, в противном случае на выходе должен быть нуль. В простейшем случае сравниваемые числа состоят из одного разряда. Тогда в качестве компаратора можно использовать схему равнозначности (элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ). Два разрядных числа

Рис. 19.20. Расширение комбинационного устройства сдвига.

Рис. 19.21. Кольцевое комбинационное устройство сдвига.

Рис. 19.22. Схема определения равнозначности для двух N-разрядных чисел.

сравниваются поразрядно с помощью нескольких схем равнозначности, выходы которых подключены к элементу И, как показано на рис. 19.22.

2x6 входов: изготовитель-фирма National.

2x8 входов: изготовитель-фирма AMD.

Универсальными являются такие компараторы, которые помимо констатации равенства двух чисел могут установить, какое из них больше. Такие схемы называются компараторами со сравнением величин (Magnitude Comparator) или просто компараторами. Чтобы провести сравнение величин, нужно знать, в каком коде представлены числа. В дальнейшем мы будем исходить из того, что числа заданы в двоичном коде, т.е.

Типы ИС

Простейшая задача состоит в сравнении двух одноразрядных чисел. При составлении логической функции компаратора будем исходить из таблицы переключений 19.6, непосредственно из которой легко получить изображенную на рис. 19.23 схему компаратора.

Таблица 19.6 (см. скан) Таблица переключений одноразрядного компаратора

Рис. 19.23. Функциональная схема одноразрядного компаратора.

Для сравнения многоразрядных двоичных чисел используется следующий алгоритм. Сначала сравниваются значения старших разрядов. Если они различны, то эти разряды и определяют результат сравнения. Если они равны, то необходимо сравнить следующие за ними более младшие разряды, и т.д. Таким образом, для каждого разряда можно использовать схему, представленную на рис. 19.23, передавая через мультиплексор на выход результат сравнения самых старших из несовпадающих разрядов. Подобные схемы для сравнения 4- и 5-разрядных чисел выпускаются в интегральном исполнении:

(см. скан)

Эти схемы можно наращивать как последовательно, так и параллельно. На рис. 19.24 показано последовательное соединение компараторов для увеличения разрядности сравниваемых чисел. Если старшие три разряда чисел равны, то результат сравнения определяется сигналами на выходах компаратора поскольку они подключены к входам младшего разряда компаратора

Рис. 19.24. Последовательное соединение компараторов для увеличения разрядности сравниваемых чисел.

Рис. 19.25. Параллельное соединение компараторов.

При сравнении чисел со значительным количеством разрядов целесообразнее использовать параллельное соединение компараторов, показанное на рис. 19.25, так как оно обеспечивает меньшее время задержки.