Skaitmeninio palyginimo ir dydžio palyginimo tyrinėjimas

Šiuolaikinėje elektronikos laikmetyje skaitmeniniai prietaisai sklandžiai integruoti į kasdienį gyvenimą, skatinant technologines pažangas įvairiose pramonės šakose.Tarp jų skaitmeniniai lyginamieji ir palyginamieji palyginimai vaidina svarbų vaidmenį palengvinant logines ir aritmetines operacijas.Remdamiesi eksploatacinių stiprintuvų galimybėmis, palyginamieji tapo svarbiais komponentais daugelyje elektroninių programų.Šiame vadove nagrinėjami skaitmeninių palyginamųjų ir dydžių palyginamųjų principai, struktūra ir pritaikymai.

Katalogas

Skaitmeninio palyginimo ir dydžio palyginimo apžvalga

Skaitmeniniai palyginamieji yra kombinuotos loginės grandinės, skirtos palyginti dviejų dvejetainių skaičių santykinius dydžius.Jie yra svarbūs skaitmeninėse sistemose, ypač loginių ir aritmetinių duomenų palyginimams.Šie prietaisai priima du dvejetainius įėjimus, žymimi kaip ? ir ?, ir generuoja išėjimus, rodančius ryšį tarp įvesties: ? = ?, ?> ? arba ?<?. Built using logic gates like AND, NOT, and NOR, digital comparators are classified into identity comparators and magnitude comparators.

Dydžio palyginamieji, skaitmeninių palyginimų pogrupis, plačiai naudojamas mikrovaldikliuose ir centriniuose procesoriuose duomenų palyginimui, aritmetinėms operacijoms ir valdymo sistemoms.Šie prietaisai paima du dvejetainius įėjimus (? ir ?) ir pateikia išvestis, atspindinčias lygybę (? = ?) arba nelygybę (?> ? arba ?<?).

Skirtingi dydžių palyginamieji tipai

Skaitmeninėje elektronikoje lyginant dvejetainius skaičius yra svarbūs elementai.Yra daugybė šių palyginamųjų variantų, pritaikyti atsižvelgiant į skirtingus sudėtingumus ir taikymo reikalavimus.

1 bitų dydžio palyginimas

1 bitų dydžio palygintuvas konkrečiai įvertina atskirus dvejetainius skaitmenis, pagerbdamas šių bitų reliacinę skalę.Jis veikia kaip svarbus sudėtingesnių loginių operacijų elementas, pateikiantis paprastą skaitmeninių palyginimų metodą.<?, ?=?, and ?>?.

Išėjimų išraiškos yra:

2 bitų dydžio palyginimas

2 bitų dydžio lygintuvas įvertina du dvejetainius skaičius po du bitus ir pateikia išėjimus pagal jų dydį.Gautos išraiškos yra sudėtingesnės dėl didesnio bitų skaičiaus.

3 bitų dydžio palyginimas

3 bitų dydžio palyginimas leidžia palyginti dvejetainius skaičius, kurių kiekvienas susideda iš trijų atskirų bitų.Kadangi jis iššifruoja, ar du dvejetainiai skaičiai yra identiški, ar kurie turi didesnę vertę, šis palyginimas yra įkištas į skaitmeninių sistemų audinį, kur skaitmeninių hierarchijų supratimas yra svarbus atliekant logines užduotis.

3 bitų dydžio palyginimas lygina du 3 bitų dvejetainius skaičius ir pateikia tris išėjimus:

?> ?: rodo, kad ? yra didesnis nei ?.

? = ?: rodo ? lygus ?.

?<?: Indicates ? is less than ?

$A=B$:

Ši sąlyga reiškia visus atitinkamus bitus $A$ ir $B$ turi būti lygus.Kiekvienai bitų porai $A_I$ ir $B_I$:

$$A_i = b_i \ reiškia a_i'b_i ' + a_ib_i$$

Derinant visus bitus:

$$A = b = (a_0'b_0 ' + a_0b_0) (a_1'b_1' + a_1b_1) (a_2'b_2 ' + a_2b_2)$$

$A<B$:

Ši sąlyga yra teisinga, jei yra aukštesnio prioriteto $B$ yra 1, kol atitinkamas bitas $A$yra 0. Atvejai yra:

1. $A_2 < B_2$: Tiesioginis labiausiai palyginimas.
2. $A_2 = B_2$: Jei svarbiausi bitai yra vienodi, palyginamas kitas bitas.
3. $A_2 = B_2$: Jei pirmieji du bitai yra vienodi, palyginamas mažiausiai reikalingas bitas.

Išraiška:

$$A < B = A_2'B_2 + (A_2'B_2' + A_2B_2)A_1'B_1 + (A_2'B_2' + A_2B_2)(A_1'B_1' + A_1B_1)A_0'B_0$$

$A>B$:

Panašus į $A < B$, Ši sąlyga yra teisinga, jei yra aukštesnio prioriteto bitų $A$ yra 1, kol atitinkamas bitas $B$ yra 0. Atvejai yra:

1. $A_2>B_2$: Tiesioginis svarbiausio bito palyginimas.
2. $A_2 = B_2$​: Jei svarbiausi bitai yra vienodi, palyginamas kitas bitas.
3. $A_2 = B_2$​ : Jei pirmieji du bitai yra lygūs, palyginamas mažiausias bitas.

Išraiška:

$$A> b = a_2b_2 ' + (a_2'b_2' + a_2b_2) a_1b_1 ' + (a_2'b_2' + a_2b_2) (a_1'b_1 ' + a_1b_1) a_0b_0'$$

4 bitų dydžio palyginimas

4 bitų dydžio palyginimas lygina du 4 bitų dvejetainius skaičius ($A = a_3a_2a_1a_0$ir $B = b_3b_2b_1b_0$) ir pateikia tuos pačius tris išėjimus: $A> b$Ar $A = b$, ir $A < B$.Ji pagrindinė užduotis yra įvertinti ryšį tarp įvestų, įvertinti, ar vienas yra lygus, didesnis nei ar mažiau nei kitas. Šis procesas priklauso nuo sudėtingų loginių išraiškų, kurios sukuria būtini išvesties signalai, kad atspindėtų šiuos ryšius.

Išėjimų išraiškos:

1. $A>B$:

$$A> b = a_3b_3 ' + (a_3 \ oplus b_3) a_2b_2' + (a_3 \ oplus b_3) (a_2 \ oplus b_2) a_1b_1 ' + (a_3 \ oplus b_3) (a_2 \ oplus b_2) (a_1 \ oplus B_1)“$$

2. $A < B$:

$$A < B = A_3'B_3 + (A_3 \oplus B_3)A_2'B_2 + (A_3 \oplus B_3)(A_2 \oplus B_2)A_1'B_1 + (A_3 \oplus B_3)(A_2 \oplus B_2)(A_1 \oplus B_1)A_0'B_0$$

3. $A =$:

$$A = b = (a_3 \ oplus b_3) (a_2 \ oplus b_2) (a_1 \ oplus B_1) (a_0 \ oplus B_0)$$

Įgyvendinimas:

Dauguma 4 bitų palyginamųjų yra prieinami kaip integruotos grandinės (pvz., IC 7485).Šie IC palaiko kaskadinius, leidžiančius palyginti aukštesnės eilės (pvz., 8 bitų skaičius).

8 bitų dydžio palyginimas

8 bitų lygintuvus, aštuonių bitų skaičių galima palyginti su didesniu subtilumu, pabrėžiant išplėstą dvejetainių duomenų analizės gebėjimus.Šis susitarimas veikia susiejant iš vieno lyginamojo išėjimų iš kito įėjimų, metodą, kuris organizuoja platesnius palyginimus.Kai kuriuose scenarijuose tai yra panašu į tai, kad ekspertų grupė, sutelkianti dėmesį į konkrečias didesnės užduoties dalis, siekiant tikslumo bendradarbiaujant ir specializuojant.

Palyginamųjų naudojimas

Skaitmeniniai ir dydžių lygintuvai vaidina svarbų vaidmenį sistemose, reikalaujančiose tikslaus ir patikimo duomenų palyginimo, palaikant įvairias programas, reikalaujančias tikslaus sprendimų priėmimo ir valdymo.Esant autorizacijai ir biometrinėms sistemoms, jie palygino saugomus kredencialus, tokius kaip slaptažodžiai ar biometriniai šablonai su įvestimis, kad patikrintų tapatybes, kaip matyti iš pirštų atspaudų atpažinimo ir išmaniųjų spynų.Pramonės kontrolėje jie Reguliuoti procesus Palyginus operacinius su nustatytais slenksčiais, užtikrinant efektyvų mašinų, tokių kaip servo varikliai ir temperatūros valdikliai, funkcionavimą.

Ryšių sistemose palyginamieji Prioriteto duomenų paketus Remiantis jų svarba, optimizuoti greitųjų maršrutų parinkimą ir planavimą tokiuose tinkluose kaip 5G ir LTE.Skaitmeninio signalo apdorojimo metu (DSP) komparatoriai analizuoja signalo amplitudę tokioms užduotims kaip triukšmo atšaukimas ir kraštų aptikimas vaizduose.Aritmetiniai loginiai vienetai (ALUS) juos naudoja priimant sprendimus vykdant programą, sudarydami sąlyginių operacijų pagrindą ir programuojamus loginius valdiklius (PLC).Medicinos prietaisai remiasi lygintuvais, kad stebėtų tokius požymius kaip širdies ritmas ar kraujospūdis, ir tai leidžia laiku perspėti nenormalius rodmenis.Įterptos sistemos, tokios kaip išmanieji namų įrenginiai ir automatizuotos drėkinimo sistemos, naudoja lygintuvus, kad būtų galima palyginti jutiklių duomenis su iš anksto nustatytomis slenksčiais, suaktyvinančiomis tinkamus atsakymus.

Žaidimų konsolėse, palyginamuose kompiuteriuose Nustatykite rezultatus Palyginus žaidėjų įvestis ar balus, vairavimo funkcijos, tokios kaip lyderių lentelės reitingas ir kelių žaidėjų našumo analizė.Didesniems palyginimams kaskadiniai ir moduliniai dizainai naudoja kelis mažesnius lygintuvus, tokius kaip 4 bitų lygintuvų derinimas 8 bitų operacijoms, kaip matyti atminties adresų dekodavimo ir ryškumo valdyme skaitmeniniuose ekranuose.Šios įvairios programos vaidina nepakeičiamą lygintuvų vaidmenį šiuolaikinėse technologijose, leidžiančiose tiksliai ir efektyviai įvairiose srityse.

Išvada

Skaitmeniniai palyginimai, ypač lygių palyginamieji, turi revoliuciją duomenų palyginimo užduotims elektroninėse sistemose.Dėl jų universalumo, tikslumo ir lengvumo integracijos jie tampa kritiški programose, pradedant mikrovaldikliais ir baigiant pramonine automatizavimu.Tęsiant skaitmeninės elektronikos pažangą, lyginamųjų vaidmenys plečiasi toliau, skatinant inovacijas duomenų pagrįstose technologijose.