RANGKAIAN PEMBANDING DAN PENJUMLAH Gerbang-gerbang logika digunakan dalam peralatan digital dan sistem informasi digital untuk :
a. mengendalikan aliran informasi, b. menyandi maupun menerjemahkan sandi data digital, c. mendeteksi maupun memberikan respon terhadap adanya persyaratan dalam sistem kendali, d. menampilkan berbagai operasi aritmatik dan logik terhadap data digital.
Rangkaian Pembanding (Comparator) Pembanding adalah rangkaian yang digunakan untuk membandingkan suatu besaran masukan dengan besaran masukan lain dan menghasilkan suatu keadaan tertentu pada keluarannya.
Ketika dua bilangan A dan B dibandingkan, maka paling banyak ada 3 (tiga) kemungkinan keadaan yang dapat dihasilkan, yaitu A > B, A < B atau A = B. Kemungkinan hasil keadaan lain adalah A = B atau A <> B.
Rangkaian pembanding 1 bit dengan tiga jalur keluaran. Jalur pertama (X) untuk keluaran bila A < B, jalur ke dua (Y) untuk keluaran A = B, dan jalur ke tiga (Z) untuk keluaran A > B.
X A B
Y
Z
Rangkaian pembanding dua bilangan A dan B masing-masing 2 bit, dengan tiga jalur keluaran berturut- turut X untuk A > B, Y untuk A = B, dan Z untuk A < B. Kemudian dapat dinyatakan bahwa A = A1 A2 dan B = B1 B2 . A atau B masingmasing dapat bernilai 00, 01, 10, 11. A2 A1 B2 B1
A>B A=B A
X Y Z
A2
A1
B2
B1
X
Y
Z
Rangkaian pembanding dengan jumlah bit besar dapat disusun menggunakan rangkaian pembanding bit kecil yang pada bagian masukannya dilengkapi dengan tiga terminal masukan tambahan, yakni terminal A>B, A=B, dan A
A
B
A>B A=B A
A>B A=B A
X Y Z
Sifat dari ketiga terminal masukan tambahan tersebut :
1.
Keluaran X bernilai 1 jika terminal masukan tambahan A>B berharga 1.
2.
Keluaran Z bernilai 1 jika terminal masukan tambahan A
3.
Jika terminal masukan tambahan A = B berharga 1 maka keluaran (X, Y, dan Z) dari pembanding tergantung pada data masukan.
Pembanding 1
A, MSB
B, MSB
A2 A1
X
B2
Y
B1
0 1 0
A>B A=B A
Pembanding 2
A, LSB
A2 A1
Z
B, LSB
B2 B1
A>B A=B A
X Y Z
Rangkaian Penjumlah (Adder) Di dalam digital, seperti kalkulator dan komputer, terdapat suatu rangkaian yang berfungsi untuk melaksanakan operasi-operasi aritmatik seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian. Bahkan operasi dasar dari perkalian dan pembagian berturut-turut adalah penjumlahan dan pengurangan.
Cara penjumlahan bilangan biner serupa dengan penjumlahan pada bilangan desimal. Dalam proses penjumlahan bilangan biner juga dikenal simpanan (carry). Pada bilangan biner dikenal posisi satuan (20), duaan (21), empatan (22), delapanan (23) dan seterusnya. A B
S (Jumlah)
C (Simpanan)
Rangkaian penjumlah seperti gambar diatas hanya dapat digunakan untuk menjumlahkan biner pada posisi satuan saja, artinya tidak dapat digunakan untuk menjumlahkan posisi duaan, empatan, delapanan, dan seterusnya.
Hal ini disebabkan karena rangkaian penjumlah tadi tidak memiliki masukan untuk simpanan hasil penjumlahan dari posisi sebelumnya. Rangkaian dengan sifat seperti itulah yang dikenal sebagai rangkaian penjumlah paro (half adder).
Rangkaian penjumlah Penuh (Full Adder)
A
B
Ci S
Co
A
S
A
HA
B
Ci
S
FA
C
Co
B
Half Adder
Full Adder
Penjumlah Paralel Rangkaian penjumlah seperti di atas masih terbatas untuk menjumlahkan dua bilangan biner A dan B yang masing-masing 1 bit. Satu rangkaian penjumlah paro dan beberapa rangkaian penjumlah penuh dapat disusun menjadi rangkaian penjumlah paralel yang dapat menjumlahkan bilangan-bilangan dengan bit besar (lebih dari 1 bit).
Penjumlah paralel 2 bit : A1 A0 B1 B0
+ S
A0 HA
B0 Co S
Ci A1 B1
FA
Co
Empatan Duaan
Satuan
Penjumlah Paralel 4 bit : A3
Co
S3
A2
Penjumlah paralel 4 bit (7483)
S2
S1
S0
B3
B2
A1
A0
Ci
B1 B0
Dua atau lebih penjumlah paralel 4 bit dapat dihubungkan secara kaskade untuk mendapatkan penjumlah bilangan dengan bit yang lebih besar, misal 8 bit. A7 A6 A5 A4
Co
Penjumlah paralel 4 bit (7483)
S7
S6 S5 S4
B7 B 6
Ci
B5 B4
A3 A2 A1 A0
Co
B3
Penjumlah paralel 4 bit (7483)
B2
B1 B0
Ci
S3 S2 S1 S0
Rangkaian Pengurang Mesin digital (kalkulator dan komputer) dapat menangani bilangan negatif sebaik menangani bilangan positif. Tetapi akan menjumpai masalah jika ingin menyimpan suatu bilangan yang dapat positif atau negatif di dalam rangkaian digital. Cara yang biasa digunakan untuk memberikan tanda pada bilangan adalah menggunakan MSB (Most Significant Bit) dari data bilangan sebagai bit tanda dan sisa bit-bit data bilangan itu untuk menyatakan ukuran atau besarnya.
Komplemen 2 dari suatu bilangan biner dibentuk dengan cara menginversi (0 menjadi 1 dan 1 menjadi 0) setiap bit data dan kemudian menambah hasil inversi itu dengan 1. 1
A0
A0
A1
A1
A2
A2
A3
A3
Misalnya mengurangkan 3 pada 7, atau dengan kata lain menambahkan negatif 3 pada 7 1 A3
1
Co
S3 0
1 A2
0 A1
Penjumlah paralel 4 bit (7483)
S2 1
S1 0
S0 0
1 A0
Ci
B3
B2
B1 B0
0
1
1
1
= +4 (hasil operasi)
= -3
0
= +7
Soal-soal 1.
Rancanglah rangkaian komparator biner yang menggunakan gerbang EX-OR dan NOR untuk membandingkan dua data biner masing-masing berukuran 8 bit. Untuk mencoba rancangan tersebut, berikanlah status logik pada saluran masukannya dengan A = 11011001 dan B = 11011001, apa yang terjadi pada keluarannya ?
2.
Berdasarkan data yang terdapat di dalam lembara data (data sheet) untuk IC-7485 (siapkan sendiri), dapatkah sekurang-kurangnya dua saluran keluarannya berstatus logik tinggi (HIGH) secara simultan ? Jelaskan ! Jika semua masukan IC komparator tersebut berstatus logik rendah (LOW) kecuali saluran IA < B, evaluasilah apa yang terjadi pada keluarannya ?
3.
Gambarkan diagram blok penjumlah penuh 4 bit yang menggunakan 4 buah rangkaian penjumlah penuh (FA) !
4.
Rancang dan gambarlah rangkaian penjumlah biner 6 bit dengan menggunakan dua buah IC penjumlah 4 bit 7483 !
5.
Mengapa saluran masukan yang diperlukan penjumlah penuh (FA) berbeda dengan penjumlah paro (HA) ? Agar saluran keluaran S (jumlah) pada FA berniali 1 (high), apa yang harus dipenuhi pada ketiga saluran masukkannya ? Pada FA, keadaan masukan seperti apa yang dapat menghasilkan nilai 1 (high) pada saluran keluaran Carry-nya (Co) ?
DITERUSKAN KE FLIP-FLOP
