Sčítačka je typ digitálního obvodu v digitální elektronice, který se používá k provádění operací sčítání. I operace násobení závisí hlavně na posloupnosti této operace. Lze je tedy jednoduše implementovat různými způsoby s různými technologiemi v různých řadách architektur. Vysokorychlostní a spolehlivý návrh sčítačky je hlavním cílem vestavěných aplikací a operací filtrování. K dispozici jsou různé typy sčítaček, např zvlnění nést zmije , zmije Kogge-stone, zmije Spanning Tree, zmije Brent kung, zmije paralelní předpony, zmije Carry look-head, řídká zmije kogge-stone atd. Tento článek pojednává o přehledu Kogge Stone Adde r nebo KSA.
Co je Kogge Stone Adder?
Sčítačka Kogge–Stone nebo KSA je forma paralelní předpony CLA (carry-lookahead adder) . Tato sčítačka využívá k implementaci větší plochu ve srovnání s sčítačkou Brent–Kung, i když má v každé fázi malý vějíř, což zvyšuje výkon typických procesních uzlů CMOS. Ale přetížení kabeláže je často problémem pro KSA.
Kogge Stone adder neboli KSA je velmi rychlá sčítačka využívaná při různém zpracování signálu procesory (SPP) k provedení nejlepší aritmetické funkce. Takže provozní rychlost této sčítačky může být omezena přenosem ze vstupu na výstup. Obecně platí, že KSA je paralelní sčítačka předpon, která se specializuje na nejlepší sčítání v závislosti na době návrhu, která se používá pro vysoce výkonné aritmetické obvody v průmyslu.
Schéma zapojení Kogge Stone Adder
Schéma Kogge-Stone Adder je zobrazeno níže. Tento typ sčítačky je jednoduše považován za nejrychlejší a nejběžnější návrh architektury sčítačky, zejména pro vysoce výkonné sčítačky v tomto odvětví. V tomto typu sčítačky jsou nosiče velmi rychle generovány jejich paralelním výpočtem při zvýšených plošných nákladech.
Stromové struktury přenosu a generování signálů jsou znázorněny na níže uvedeném diagramu. V této sčítačce je síť generování Carry velmi významným blokem, který zahrnuje tři bloky; Černá buňka, šedá buňka a vyrovnávací paměť. Černé barevné buňky se tedy používají hlavně při výpočtu generování a šíření signálů, šedé buňky se používají hlavně při výpočtu generovaných signálů, které jsou vyžadovány při výpočtu součtu ve fázi následného zpracování, a vyrovnávací paměti se používají hlavně pro vyvážení nakládací efekt.
Jak funguje Kogge Stone Adder?
Sčítačka Kogge-Stone interně sleduje bity „generovat“ a „propagovat“ pro rozpětí bitů podobná všem sčítačkám s přenosem. Začneme s 1bitovými rozsahy, kdekoli jeden sloupec v rámci sčítání produkuje přenosový bit, když jsou oba vstupy 1 (logický AND) a přenosový bit se bude šířit, pokud je přesně jeden vstup 1 (logický XOR). Kogge-Stone Adder tedy obsahuje hlavně tři stupně zpracování pro výpočet součtových bitů; fáze předběžného zpracování, síť generování přenosu a fáze následného zpracování. Tyto tři kroky se tedy týkají hlavně této operace sčítačky. Tyto tři fáze jsou diskutovány níže.
Fáze předběžného zpracování
Tato fáze předběžného zpracování zahrnuje výpočet generovaných i šířených signálů ekvivalentních každému páru bitů v rámci A a B.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai a Bi
Síť Carry Generation Network
Ve fázi generování přenosu vypočítáme přenosy ekvivalentní každému bitu. Tyto operace lze tedy provádět paralelně. Po provedení paralelního výpočtu jsou tyto segmenty rozděleny na menší části. Jako mezilehlé signály využívá přenosové šíření a generování signálů, které jsou specifikovány níže uvedenými logickými rovnicemi.
CPi:j = Pi:k + 1 a Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 nebo (Pi:k + 1 a Gk:j)
Post Processing
Tato fáze následného zpracování je velmi společná pro všechny sčítačky rodiny carry look-ahead a zahrnuje výpočet součtových bitů.
Ci – 1 = (Pi a Cin) nebo Gi
Si = Pi = x nebo Ci – 1
4bitový Kogge-Stone Adder
Ve 4bitové sčítačce Kogge-Stone každý vertikální stupeň generuje bit „propagace“ a „generování“. Přenosy jsou generovány v závěrečné fázi, kde jsou tyto bity XOR přes první šíření po vstupu do čtvercových polí, aby se vygenerovaly součtové bity.
Například; pokud je šíření vypočteno pomocí XOR, když A=1 & B=0, pak generuje šíření o/p jako 1. Zde lze hodnotu generování vypočítat pomocí AND, když A = 1, B = 0 a generovat o/p hodnota je 0. Podobně jsou všechny součtové bity vypočítány pro vstupy: A = 1011 & B = 1100 Výstupy, pak suma = 0111 a Cout = 1. V této sčítačce pokračujte s pěti výstupy v níže uvedeném rozšíření.
S0 = (A0 ^ B0) ^ 𝐶𝐼𝑁.
S1 = (A1 ^ B1) ^ (A0 & B0).
S2 = (A2 ^B2) ^ (((A1 ^ B1) & (A0 & B0)) | (A1 & B1)).
S3 = (A3 ^ B3) ^ ((((A2 ^ B2) & (A1 ^ B1)) & (A0 & B0)) | (((A2 ^ B2) & (A1 & B1)) | (A2 &
B2))).
S4 = (A4 ^ B4) ^ ((((A3 ^ B3) & (A2 ^ B2)) & (A1 & B1)) | (((A3 ^ B3) & (A2 & B2)) | (A3 & B3 ))).
Výhody a nevýhody
The výhody zmije Kogge Stone zahrnují následující.
- Kogge kamenná zmije je velmi rychlejší zmije
- Toto je pokročilá verze pro paralelní sčítačky prefixů
- Tato sčítačka pomáhá snížit spotřebu energie i zpoždění ve srovnání s logikou jiného konvenčního typu.
- Zaměřuje se na dobu návrhu a je nejlepší pro vysoce výkonné aplikace.
- Tato sčítačka je na FIR filtru ve srovnání s jinými druhy sčítaček velmi účinná díky obrovskému snížení výpočetního výkonu, plochy a času.
The nevýhody zmije Kogge-stone zahrnují následující.
- Tato sčítačka využívá k implementaci větší plochu ve srovnání se sčítačkou Brent–Kung, i když má v každé fázi menší rozvětvení, což zvyšuje typické CMOS výkon procesního uzlu.
- U sčítačů Kogge–Stone je často problémem přetížení elektroinstalace.
Aplikace
Aplikace sčítačky Kogge–Stone zahrnují následující.
- Sčítačka Kogge Stone se používá v různých procesorech pro zpracování signálu pro provádění velmi rychlých aritmetických funkcí.
- Toto je rozšíření pro sčítačku s předběžným výhledem, která se používá k provádění velmi rychlého přidávání v rámci vysoce výkonných počítačových systémů.
- Tento typ sčítačky se používá v aplikacích pro zpracování signálů.
- Tato sčítačka je široce používána v průmyslu hlavně pro vysoce výkonné aritmetické obvody.
- Tento druh sčítačky se běžně používá pro široké sčítačky, protože vykazuje nejmenší zpoždění mezi ostatními strukturami.
- KSA pomáhá při přidávání větších čísel spotřebou menší plochy, výkonu a času.
- Je široce používán v různých systémech VLSI, jako je např mikroprocesor architektura a aplikačně specifická architektura DSP.
Co je paralelní sčítačka předpon?
Paralelní sčítačka předpon je typ sčítačky, která k efektivnímu sčítání používá operaci s předponou. Tyto sčítačky jsou odvozeny od sčítačky carry look-ahead a jsou vhodné pro binární sčítání prostřednictvím širokého slova.
Která sčítačka je vhodná pro rychlé sčítání?
Sčítačka carry-lookahead je vhodná pro rychlé přidávání v digitální logice, protože tato sčítačka jednoduše zvyšuje rychlost tím, že zkracuje dobu potřebnou k rozhodnutí o přenášení bitů.
Co je Kogge-Stoneův sčítací algoritmus?
Algoritmus sčítačky Kogge-Stone je strukturou paralelní předpony CLA, která má v každé fázi malý vějíř, aby byla efektivnější v normálních procesních uzlech CMOS.
Tedy, toto je přehled sčítačky Kogge-Stone což je nejznámější verze s dopřednou výbavou. Tato sčítačka jednoduše vytváří přenosové signály v čase O (log2N) a je obecně považována za nejlepší návrh sčítačky. Tato sčítačka má tedy nejčastější architekturu hlavně pro vysoce výkonné sčítačky v oboru. Toto KSA tedy zahrnuje pravidelné rozvržení a je speciální výbavou kvůli nejmenšímu rozvětvení nebo nejmenší logické hloubce. Z této sčítačky se tedy stává velmi rychlá sčítačka s velkou plochou. Zde je pro vás otázka, co je to carry look-ahead adder?
