Az összeadó egyfajta digitális áramkör a digitális elektronikában, amelyet összeadási műveletek végrehajtására használnak. Még a szorzás művelete is főként a művelet sorrendjétől függ. Tehát ezek egyszerűen más-más módon valósíthatók meg különböző technológiákkal, különböző architektúrákon. A beágyazott alkalmazások és szűrési műveletek fő célja a nagy sebességű és megbízható összeadó-tervezés. Különféle típusú kiegészítők állnak rendelkezésre, mint pl ripple carry adder , Kogge-kő-összeadó, Spanning Tree-összeadó, Brent-kung-összeadó, Párhuzamos előtag-összeadó, Carry előretekintő-összeadó, Ritka kogge-kő-összeadó stb. Ez a cikk a következőket tárgyalja: Kogge Stone Adde r vagy KSA.
Mi az a Kogge Stone Adder?
A Kogge–Stone összeadó vagy a KSA a párhuzamos előtag alakja CLA (viteli előretekintő összeadó) . Ez az összeadó több területet használ a megvalósításhoz, mint a Brent–Kung összeadó, bár minden szakaszában alacsony a fan-out, ami javítja a tipikus CMOS folyamatcsomópontok teljesítményét. A vezetékek torlódása azonban gyakran problémát jelent a KSA-k számára.
A Kogge Stone összeadó vagy a KSA egy nagyon gyors összeadó, amelyet különféle jelfeldolgozásban használnak processzorok (SPP) a legjobb aritmetikai függvény végrehajtásához. Tehát ennek az összeadónak a működési sebessége korlátozható a bemenetről a kimenetre történő terjedéssel. Általánosságban elmondható, hogy a KSA egy párhuzamos előtag-összeadó, amely a tervezési időtől függően a legjobb összeadás különlegessége, amelyet az iparágon belüli nagy teljesítményű aritmetikai áramkörökhöz használnak.
Kogge Stone Adder áramköri diagram
A Kogge-Stone Adder diagram az alábbiakban látható. Ezt a típusú összeadót egyszerűen a leggyorsabb és legelterjedtebb architektúrás összeadó-tervezésnek tekintik, főként az iparágon belüli nagy teljesítményű összeadókhoz. Az ilyen típusú összeadókban a vivők nagyon gyorsan generálódnak, ha párhuzamosan számítják őket a megnövekedett területköltség mellett.
A jelek átvitelének és generálásának fastruktúráit az alábbi diagram mutatja. Ebben az összeadóban a Carry generációs hálózat egy nagyon jelentős blokk, amely három blokkot tartalmaz; Fekete cella, szürke cella és puffer. Tehát a fekete színű cellákat főként mind a generáló, mind a továbbított jelek kiszámításához, a szürke cellákat főként a generált jelek kiszámításához használják, amelyek az utófeldolgozási szakaszban szükséges összegek kiszámításához szükségesek, és a puffereket főként a jelek kiegyensúlyozására használják. terhelési hatás.
Hogyan működik a Kogge Stone Adder?
A Kogge-Stone összeadó sávok „generál” és „terjeszt” biteket belsőleg, az összes hordozó-előtekintő összeadóhoz hasonló bittartományokhoz. Kezdjük az 1 bites spanokkal, ahol az összeadás egyetlen oszlopa átviteli bitet hoz létre, amikor mindkét bemenet értéke 1 (logikai ÉS), és egy átviteli bit akkor terjed, ha pontosan az egyik bemenet 1 (logikai XOR). Így a Kogge-Stone Adder főként három feldolgozási szakaszt tartalmaz az összegbitek kiszámításához; az Előfeldolgozási szakasz, a Carry generációs hálózat és az Utófeldolgozás szakasz. Tehát ez a három lépés főként ebben az összeadó műveletben vesz részt. Ezt a három szakaszt az alábbiakban tárgyaljuk.
Előfeldolgozási szakasz
Ez az előfeldolgozási szakasz magában foglalja az A-n és B-n belüli minden bitpárral egyenértékű generált és továbbított jelek kiszámítását.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai és Bi
Carry Generation Network
Az átvitelgenerálás szakaszában minden bittel egyenértékű átvitelt számítunk ki. Így ezek a műveletek párhuzamosan is végrehajthatók. A hordozók párhuzamos számítása után ezeket kisebb darabokra szegmentáljuk. Közbenső jelként az alábbi logikai egyenletek által meghatározott átviteli és generálási jeleket használ.
CPi:j = Pi:k + 1 és Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 vagy (Pi:k + 1 és Gk:j)
Utófeldolgozás
Ez az utófeldolgozási szakasz nagyon gyakori az összes előretekintő családi összeadónál, és összegbitek kiszámítását foglalja magában.
Ci – 1 = (Pi és Cin) vagy Gi
Si = Pi = x vagy Ci - 1
4 bites Kogge-Stone Adder
A 4 bites Kogge-Stone összeadóban minden függőleges szakasz generál egy „propagate” és egy „generate” bitet. A hordozók az utolsó szakaszban generálódnak, ahol ezek a bitek XOR-ban vannak az első terjesztésen keresztül a négyzetdobozokon belüli bemenet után, hogy előállítsák az összegbiteket.
Például; ha a terjedést XOR számítja ki, ha A=1 és B=0, akkor a propagate o/p-t 1-ként generálja. Itt a generálási érték AND-mal számítható ki, ha A = 1, B = 0, és a generálás Az o/p értéke 0. Hasonlóképpen az összes összegbitet a bemenetekre számítjuk ki: A = 1011 és B = 1100 Kimenetek, majd összeg = 0111 és Cout = 1. Ebben az összeadóban folytassa az alábbi kiterjesztés öt kimenetével.
S0 = (A0 ^ B0) ^ 𝐶𝐼𝑁.
S1 = (A1 ^ B1) ^ (A0 és B0).
S2 = (A2 ^ B2) ^ (((A1 ^ B1) & (A0 & B0)) | (A1 & B1)).
S3 = (A3 ^ B3) ^ ((((A2 ^ B2) & (A1 ^ B1)) & (A0 & B0)) | (((A2 ^ B2) & (A1 & B1)) | (A2 & B1)
B2))).
S4 = (A4 ^ B4) ^ ((((A3 ^ B3) & (A2 ^ B2)) & (A1 & B1)) | (((A3 ^ B3) & (A2 & B2)) | (A3 és B3) ))).
Előnyök és hátrányok
A a Kogge Stone adder előnyei tartalmazza a következőket.
- A Kogge kőösszeadó nagyon gyorsabb összeadó
- Ez a párhuzamos előtag-összetevők fejlett verziója
- Ez az összeadó segít csökkenteni az energiafogyasztást, valamint a késleltetést a többi hagyományos típusú logikához képest.
- A tervezési időre összpontosít, és a legjobb a nagy teljesítményű alkalmazásokhoz.
- Ezt az összeadót a számítási teljesítmény, a terület és az idő jelentős csökkenése miatt a FIR szűrőn nagyon hatékonyan használják más típusú összeadókhoz képest.
A a Kogge-kő adder hátrányai tartalmazza a következőket.
- Ez az összeadó több területet használ a megvalósításhoz, mint a Brent–Kung összeadó, bár minden szakaszában kevesebb a fan-out, ami javítja a tipikus CMOS folyamatcsomópont teljesítménye.
- A Kogge–Stone összeadóknál a vezetékek torlódása gyakran okoz problémát.
Alkalmazások
A Kogge–Stone összeadó alkalmazásai a következők.
- A Kogge Stone összeadót különféle jelfeldolgozó processzorokban használják nagyon gyors aritmetikai funkciók végrehajtására.
- Ez az előretekintő összeadó kiterjesztése, amelyet a nagy teljesítményű számítástechnikai rendszereken belüli nagyon gyors összeadás elvégzésére használnak.
- Ezt a típusú összeadót jelfeldolgozó alkalmazásokban használják.
- Ezt az összeadót széles körben használják az iparban, főleg nagy teljesítmény alapú aritmetikai áramkörökhöz.
- Ezt a fajta összeadót általában széles összeadókhoz használják, mivel ez mutatja a legkisebb késleltetést más struktúrák között.
- A KSA segít nagyobb számok hozzáadásában, mivel kevesebb területet, energiát és időt használ.
- Széles körben használják különféle VLSI rendszerekben, mint pl mikroprocesszor architektúra és alkalmazás-specifikus DSP architektúra.
Mi az a Parallel Prefix Adder?
A párhuzamos előtag-összeadó egy olyan típusú összeadó, amely előtag-műveletet használ a hatékony összeadás végrehajtásához. Ezek az összeadók a carry-ahead összeadóból származnak, és alkalmasak széles szón keresztüli bináris összeadásra.
Melyik összeadó alkalmas a gyors összeadásra?
A hordozható előjelű összeadó alkalmas a gyors összeadásra a digitális logikában, mivel ez az összeadó egyszerűen növeli a sebességet azáltal, hogy csökkenti a bitek átvitelének eldöntéséhez szükséges időt.
Mi az a Kogge-Stone összeadó algoritmus?
A Kogge-Stone összeadó algoritmus egy párhuzamos CLA előtag struktúrája, amelynek minden szakaszában alacsony a fan-out, hogy hatékonyabb legyen a normál CMOS folyamatcsomópontokban.
Tehát ez az a Kogge-Stone összeadó áttekintése amely a legismertebb carry-ahead adder verzió. Ez az összeadó egyszerűen O (log2N) időn belül állítja elő a átviteli jeleket, és széles körben a legjobb összeadó-konstrukciónak tekinthető. Tehát ennek az összeadónak van a leggyakoribb architektúrája, főleg az iparágon belüli nagy teljesítményű összeadók számára. Így ez a KSA rendszeres elrendezést tartalmaz, és a legkevesebb kifúvás vagy a legkisebb logikai mélysége miatt a speciális összeadó. Így ez az összeadó egy nagyon gyors összeadóvá válik, nagy területtel. Íme egy kérdés, hogy mi az a carry-ahead adder?
