Sumator to rodzaj obwodu cyfrowego w elektronice cyfrowej, który służy do wykonywania operacji dodawania. Nawet operacja mnożenia zależy głównie od kolejności tej operacji. Można je zatem wdrożyć na różne sposoby, przy użyciu różnych technologii i w różnych zakresach architektur. Głównym celem aplikacji wbudowanych i operacji filtrowania jest szybkie i niezawodne projektowanie dodatków. Dostępne są różne typy dodatków, np dodatek do przenoszenia tętnienia , dodatek Kogge-stone, dodatek drzewa opinającego, dodatek Brent kung, równoległy dodatek przedrostka, dodatek Carry look forward, rzadki dodatek kogge-stone itp. W tym artykule omówiono przegląd Kogge Stone Adde r lub KSA.
Co to jest dodatek do kamienia Kogge?
Dodatek Kogge – Stone lub KSA jest równoległą formą przedrostka CLA (dodatek typu carry-lookahead) . Dodatek ten wykorzystuje więcej obszaru do wdrożenia w porównaniu z dodatkiem Brenta – Kunga, chociaż ma niski poziom rozproszenia na każdym etapie, co zwiększa wydajność typowych węzłów procesowych CMOS. Jednak zatory w okablowaniu są często problemem dla KSA.
Dodatek Kogge Stone lub KSA to bardzo szybki dodatek wykorzystywany w różnych procesach przetwarzania sygnałów procesory (SPP), aby wykonać najlepszą funkcję arytmetyczną. Zatem prędkość działania tego sumatora można ograniczyć poprzez przenoszenie propagacji z wejścia na wyjście. Ogólnie rzecz biorąc, KSA jest równoległym modułem sumującym przedrostki, którego specjalnością jest najlepsze dodawanie w zależności od czasu projektowania, który jest używany w branży w obwodach arytmetycznych o wysokiej wydajności.
Schemat obwodu sumatora kamienia Kogge
Schemat dodatku Kogge-Stone pokazano poniżej. Ten typ dodatku jest uważany po prostu za najszybszy i najpopularniejszy projekt dodatku architektonicznego, przeznaczony głównie dla wysokowydajnych dodatków w branży. W tego typu sumatorze nośniki są generowane bardzo szybko, obliczając je równolegle przy zwiększonym koszcie powierzchniowym.
Struktury drzewa propagacji i generowania sygnałów pokazano na poniższym schemacie. W tym dodatku sieć generacji Carry jest bardzo znaczącym blokiem, który obejmuje trzy bloki; Czarna komórka, szara komórka i bufor. Zatem czarne komórki są używane głównie do obliczeń zarówno sygnałów generowanych, jak i propagowanych, komórki szare są używane głównie do obliczania generowanych sygnałów, które są wymagane do obliczenia sumy na etapie przetwarzania końcowego, a bufory są używane głównie do równoważenia sygnałów efekt ładowania.
Jak działa dodatek do kamienia Kogge?
Dodatek Kogge-Stone śledzi „generowanie” i „propagowanie” bitów wewnętrznie dla rozpiętości bitów podobnie jak wszystkie dodatki z wyprzedzeniem przenoszenia. Zaczynamy od rozpiętości 1-bitowych, gdziekolwiek pojedyncza kolumna w dodatku generuje bit przeniesienia, gdy oba wejścia mają wartość 1 (logiczne AND), a bit przeniesienia będzie się propagował, jeśli dokładnie jedno wejście ma wartość 1 (logiczny XOR). Zatem Kogge-Stone Adder obejmuje głównie trzy etapy przetwarzania do obliczania bitów sumy; etap przetwarzania wstępnego, sieć generowania przenoszenia i etap przetwarzania końcowego. Zatem te trzy kroki dotyczą głównie tej operacji sumowania. Te trzy etapy omówiono poniżej.
Etap wstępnego przetwarzania
Ten etap wstępnego przetwarzania obejmuje obliczenie zarówno generowanych, jak i propagowanych sygnałów równoważnych każdej parze bitów w obrębie A i B.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai i Bi
Sieć generacji przenoszenia
Na etapie generowania przenoszenia obliczamy przeniesienia odpowiadające każdemu bitowi. Zatem wykonanie tych operacji może być realizowane równolegle. Po równoległym obliczeniu nośników są one dzielone na mniejsze części. Jako sygnały pośrednie wykorzystuje propagację przenoszenia i generuje sygnały określone za pomocą poniższych równań logicznych.
CPi:j = Pi:k + 1 i Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 lub (Pi:k + 1 i Gk:j)
Przetwarzanie końcowe
Ten etap przetwarzania końcowego jest bardzo powszechny w przypadku wszystkich dodatków rodziny przenoszenia z wyprzedzeniem i obejmuje obliczanie bitów sumy.
Ci – 1 = (Pi i Cin) lub Gi
Si = Pi = x lub Ci – 1
4-bitowy dodatek Kogge-Stone
W 4-bitowym sumatorze Kogge-Stone każdy stopień pionowy generuje bit „propagowania” i „generowania”. Przeniesienia są generowane w końcowym etapie, gdy te bity są XOR w pierwszej propagacji po wprowadzeniu danych w kwadratowych polach w celu wygenerowania bitów sumy.
Na przykład; jeśli propagacja jest obliczana przez XOR, gdy A=1 i B=0, wówczas generuje propagację o/p jako 1. W tym przypadku wygenerowaną wartość można obliczyć za pomocą AND, gdy A = 1, B = 0, a wygenerowana wartość wartość o/p wynosi 0. Podobnie wszystkie bity sumy są obliczane dla wejść: A = 1011 i B = 1100. Wyjścia, następnie suma = 0111 i przeniesienie Cout = 1. W tym sumatorze wykonaj pięć wyjść w poniższym rozwinięciu.
S0 = (A0 ^ B0) ^ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─
S1 = (A1 ^ B1) ^ (A0 i B0).
S2 = (A2 ^B2) ^ (((A1 ^ B1) & (A0 i B0)) | (A1 i B1)).
S3 = (A3 ^ B3) ^ ((((A2 ^ B2) i (A1 ^ B1)) & (A0 i B0)) | (((A2 ^ B2) i (A1 i B1)) | (A2 i
B2))).
S4 = (A4 ^ B4) ^ ((((A3 ^ B3) i (A2 ^ B2)) & (A1 i B1)) | (((A3 ^ B3) i (A2 i B2)) | (A3 i B3 ))).
Zalety i wady
The zalety dodatku Kogge Stone uwzględnij poniższe.
- Dodatek do kamienia Kogge jest bardzo szybszym dodatkiem
- To jest zaawansowana wersja dla równoległych dodatków przedrostkowych
- Dodatek ten pomaga zmniejszyć zużycie energii oraz opóźnienia w porównaniu z innymi konwencjonalnymi typami logicznymi.
- Koncentruje się na czasie projektowania i jest najlepszy do zastosowań o wysokiej wydajności.
- Ten dodatek jest bardzo wydajny w filtrze FIR w porównaniu z innymi rodzajami sumatorów dzięki ogromnemu zmniejszeniu mocy obliczeniowej, obszaru i czasu.
The wady dodatku do kamienia Kogge uwzględnij poniższe.
- Dodatek ten wykorzystuje więcej obszaru do wdrożenia w porównaniu z dodatkiem Brenta – Kunga, chociaż ma mniej rozgałęzień na każdym etapie, co poprawia typowy CMOS wydajność węzła procesowego.
- W przypadku sumatorów Kogge-Stone problemem często jest zator w okablowaniu.
Aplikacje
Zastosowania dodatku Kogge – Stone'a są następujące.
- Dodatek Kogge Stone jest używany w różnych procesorach przetwarzania sygnałów do wykonywania bardzo szybkich funkcji arytmetycznych.
- Jest to rozszerzenie dodatku typu carry-ahead, używanego do wykonywania bardzo szybkiego dodawania w systemach komputerowych o wysokiej wydajności.
- Ten typ sumatora jest używany w aplikacjach do przetwarzania sygnałów.
- Dodatek ten jest szeroko stosowany w przemyśle, głównie w obwodach arytmetycznych o wysokiej wydajności.
- Ten rodzaj sumatora jest zwykle używany w przypadku szerokich sumatorów, ponieważ wykazuje najniższe opóźnienie pomiędzy innymi strukturami.
- KSA pomaga w dodawaniu większych liczb przy użyciu mniejszej powierzchni, mocy i czasu.
- Jest szeroko stosowany w różnych systemach VLSI, takich jak mikroprocesor architektura i architektura DSP specyficzna dla aplikacji.
Co to jest równoległy dodatek przedrostków?
Równoległy dodatek przedrostkowy to typ dodatku, który wykorzystuje operację przedrostka w celu wydajnego dodawania. Dodatki te wywodzą się z sumatora przenoszenia z wyprzedzeniem i nadają się do dodawania binarnego w szerokim słowie.
Który dodatek nadaje się do szybkiego dodawania?
Dodatek typu carry-lookahead nadaje się do szybkiego dodawania w logice cyfrowej, ponieważ ten dodatek po prostu zwiększa prędkość, zmniejszając ilość czasu niezbędnego do podjęcia decyzji o przeniesieniu bitów.
Jaki jest algorytm sumowania Kogge-Stone’a?
Algorytm sumujący Kogge-Stone'a jest strukturą równoległego przedrostka CLA, która ma małe rozciągnięcie na każdym etapie, aby uczynić go bardziej skutecznym w normalnych węzłach procesu CMOS.
Zatem to jest przegląd dodatku Kogge-Stone która jest najbardziej znaną wersją dodatku typu carry-ahead. Ten sumator po prostu generuje sygnały przeniesienia w czasie O (log2N) i jest powszechnie uważany za najlepszy projekt sumatora. Zatem ten dodatek ma najczęstszą architekturę, głównie dla wysokowydajnych dodatków w branży. Zatem ten KSA ma regularny układ i jest specjalnym dodatkiem ze względu na najmniejsze rozproszenie lub najmniejszą głębokość logiczną. Zatem ten sumator staje się bardzo szybkim sumatorem o dużej powierzchni. Oto pytanie do ciebie, co to jest dodatek z wyprzedzeniem przeniesienia?
