Summain on eräänlainen digitaalipiiri digitaalisessa elektroniikassa, jota käytetään summaustoimintojen suorittamiseen. Jopa kertolaskutoiminto riippuu pääasiassa tämän toiminnon järjestyksestä. Nämä voidaan siis toteuttaa yksinkertaisesti eri tavoilla eri tekniikoilla eri arkkitehtuurialueilla. Nopea ja luotettava lisälaitesuunnittelu on päätavoite sulautetuissa sovelluksissa ja suodatustoiminnoissa. Saatavilla on erilaisia lisälaitteita, kuten ripple kuljettaa lisäin , Kogge-kivi-lisääjä, Spanning Tree -lisääjä, Brent-kung-lisälaite, rinnakkaisetuliitelisääjä, Carry look-ahead -lisääjä, Harva kogge-kivilisälaite jne. Tässä artikkelissa käsitellään yleiskatsausta Kogge Stone Adde r tai KSA.
Mikä on Kogge Stone Adder?
Kogge–Stone-summain tai KSA on rinnakkaisetuliitemuoto CLA (carry-lookahead adder) . Tämä summain käyttää enemmän pinta-alaa toteuttamiseen verrattuna Brent–Kung-summeriin, vaikka sillä on pieni tuuletus joka vaiheessa, mikä parantaa tyypillisten CMOS-prosessisolmujen suorituskykyä. Mutta johdotuksen ruuhkautuminen on usein ongelma KSA: lle.
Kogge Stone -summain tai KSA on erittäin nopea summain, jota käytetään erilaisissa signaalinkäsittelyssä prosessorit (SPP) suorittaakseen parhaan aritmeettisen toiminnon. Joten tämän summaimen toimintanopeutta voidaan rajoittaa kuljettamalla etenemistä tulosta lähtöön. Yleensä KSA on rinnakkaisetuliitesummain, jonka erikoisuus on paras lisäys suunnitteluajasta riippuen ja jota käytetään korkean suorituskyvyn perustuvissa aritmeettisissa piireissä teollisuudessa.
Kogge Stone Adder -piirikaavio
Kogge-Stone Adder -kaavio on esitetty alla. Tämän tyyppistä summainta pidetään yksinkertaisesti nopeimpana ja yleisimpänä arkkitehtuuriltaan yleisimpana lisälaitteena, joka on tarkoitettu pääasiassa alan korkean suorituskyvyn summaimiin. Tämän tyyppisessä summaimessa kantoaaltoja muodostetaan erittäin nopeasti laskemalla ne rinnakkain kasvaneilla pinta-alakustannuksilla.
Puurakenteet kuljettaa leviävät ja generoivat signaalit on esitetty alla olevassa kaaviossa. Tässä summaimessa Carry-generaattoriverkko on erittäin merkittävä lohko, joka sisältää kolme lohkoa; Musta solu, harmaa solu ja puskuri. Joten mustia värikennoja käytetään pääasiassa sekä generoivien että levittävien signaalien laskennassa, harmaita soluja käytetään pääasiassa sellaisten signaalien laskemiseen, joita tarvitaan summan laskennassa jälkikäsittelyvaiheessa, ja puskureita käytetään pääasiassa tasapainottamaan signaalia. latausvaikutus.
Kuinka Kogge Stone Adder toimii?
Kogge-Stone-summainraidat 'luovat' ja 'etenevät' bittejä sisäisesti bittivälille, joka on samankaltainen kuin kaikki siirto-lookahead -summaimet. Aloitamme 1-bittisillä jaksoilla, missä yksittäinen sarake lisäyksen sisällä tuottaa siirtobitin, kun molemmat tulot ovat 1 (looginen AND) ja siirtobitti etenee, jos täsmälleen yksi tulo on 1 (looginen XOR). Siten Kogge-Stone Adder sisältää pääasiassa kolme käsittelyvaihetta summabittien laskemiseksi; Esikäsittelyvaihe, Carry-generointiverkko ja jälkikäsittelyvaihe. Joten nämä kolme vaihetta liittyvät pääasiassa tähän summaintoimintoon. Näitä kolmea vaihetta käsitellään alla.
Esikäsittelyvaihe
Tämä esikäsittelyvaihe sisältää sekä generoitujen että levitettyjen signaalien laskemisen, jotka vastaavat jokaista bittiparia A:ssa ja B:ssä.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai ja Bi
Carry Generation Network
Kuljetusvaiheessa laskemme kuljetuksia, jotka vastaavat jokaista bittiä. Joten nämä toiminnot voidaan suorittaa rinnakkain. Kun kantoaalto on laskettu rinnakkain, ne segmentoidaan pienempiin osiin. Välisignaaleina se käyttää siirto- ja generointisignaaleja, jotka määritellään alla olevilla logiikkayhtälöillä.
CPi:j = Pi:k + 1 ja Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 tai (Pi:k + 1 ja Gk:j)
Jälkikäsittely
Tämä jälkikäsittelyvaihe on hyvin yleinen kaikissa kantavien ennakoivien perhesummaimien yhteydessä ja se sisältää summabittien laskemisen.
Ci – 1 = (Pi ja Cin) tai Gi
Si = Pi = x tai Ci - 1
4-bittinen Kogge-Stone Adder
4-bittisessä Kogge-Stone-summaimessa jokainen pystyvaihe generoi 'progate'- ja 'generate'-bitin. Kuljetukset generoidaan viimeisessä vaiheessa, jossa nämä bitit ovat XOR-kanavan kautta ensimmäisen etenemisen jälkeen syötteen jälkeen neliölaatikoissa summabittien muodostamiseksi.
Esimerkiksi; jos leviäminen lasketaan XOR:lla, kun A = 1 & B = 0, se generoi leviämisen o/p:ksi 1. Tässä generointiarvo voidaan laskea AND:lla, kun A = 1, B = 0, ja generointi o/p-arvo on 0. Samoin kaikki summabitit lasketaan tuloille: A = 1011 & B = 1100 Lähdöt sitten summa = 0111 ja kuljettavat Cout = 1. Jatka tässä summaimessa alla olevan laajennuksen viidellä ulostulolla.
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 & B1)
B2))).
S4 = (A4 ^ B4) ^ ((((A3 ^ B3) & (A2 ^ B2)) & (A1 & B1)) | (((A3 ^ B3) & (A2 & B2)) | (A3 & B3) ))).
Edut ja haitat
The Kogge Stone -lisälaitteen edut sisältää seuraavat.
- Kogge-kivilisäys on erittäin nopeampi
- Tämä on edistynyt versio rinnakkaisetuliitelisääjille
- Tämä summain auttaa vähentämään virrankulutusta sekä viivettä verrattuna muihin tavanomaiseen tyyppilogiikkaan.
- Se keskittyy suunnitteluaikaan ja sopii parhaiten korkean suorituskyvyn sovelluksiin.
- Tämä summain on tehty erittäin tehokkaaksi FIR-suotimessa muihin summaimiin verrattuna laskentatehon, pinta-alan ja ajan valtavan pienenemisen ansiosta.
The Kogge-kivilisälaitteen haitat sisältää seuraavat.
- Tämä lisälaite käyttää enemmän pinta-alaa toteuttamiseen verrattuna Brent-Kung-lisälaitteeseen, vaikka siinä on vähemmän tuuletusta joka vaiheessa, mikä parantaa tyypillistä CMOS prosessisolmun suorituskyky.
- Kogge-Stone-lisälaitteiden kohdalla johdotuksen ruuhkautuminen on usein ongelma.
Sovellukset
Kogge–Stone-lisälaitteen sovelluksia ovat seuraavat.
- Kogge Stone -summainta käytetään erilaisissa signaalinkäsittelyprosessoreissa erittäin nopeiden aritmeettisten toimintojen suorittamiseen.
- Tämä on jatkokatsauksen laajennus, jota käytetään suorittamaan erittäin nopea lisäys tehokkaissa tietokonejärjestelmissä.
- Tämän tyyppistä summainta käytetään signaalinkäsittelysovelluksissa.
- Tätä summainta käytetään laajalti teollisuudessa pääasiassa korkean suorituskyvyn perustuvissa aritmeettisissa piireissä.
- Tällaista summainta käytetään normaalisti leveissä summaimissa, koska se osoittaa pienimmän viiveen muiden rakenteiden välillä.
- KSA auttaa lisäämään suurempia lukuja käyttämällä vähemmän aluetta, tehoa ja aikaa.
- Sitä käytetään laajasti erilaisissa VLSI-järjestelmissä, kuten mikroprosessori arkkitehtuuri ja sovelluskohtainen DSP-arkkitehtuuri.
Mikä on rinnakkaisetuliitelisääjä?
Rinnakkaisetuliitteen lisäys on eräänlainen summain, joka käyttää etuliitetoimintoa tehokkaan lisäyksen suorittamiseen. Nämä summaimet on johdettu carry-ahead-summaimesta ja soveltuvat binäärilisäukseen leveän sanan kautta.
Mikä lisälaite sopii nopeaan lisäämiseen?
Kuljetusnäkymän summain soveltuu nopeaan summaukseen digitaalisessa logiikassa, koska tämä summain yksinkertaisesti lisää nopeutta vähentämällä bittien siirtämiseen tarvittavaa aikaa.
Mikä on Kogge-Stone-summainalgoritmi?
Kogge-Stone-summainalgoritmi on rinnakkaisetuliite CLA:n rakenne, jolla on alhainen fan-out jokaisessa vaiheessa, mikä tekee siitä tehokkaamman normaaleissa CMOS-prosessisolmuissa.
Tämä siis on yleiskatsauksen Kogge-Stone-lisäkoneesta joka on tunnetuin carry-ahead-lisäohjelman versio. Tämä summain yksinkertaisesti tuottaa siirtosignaalit O (log2N) ajassa ja sitä pidetään yleisesti parhaana summaimena. Joten tällä summaimella on yleisin arkkitehtuuri pääasiassa alan korkean suorituskyvyn summaimille. Siten tämä KSA sisältää tavallisen asettelun ja on erityinen summaimen pienimmän tuuletuksensa tai pienimmän logiikkasyvyytensä vuoksi. Joten tästä summaimesta tulee erittäin nopea summain, jolla on suuri alue. Tässä on sinulle kysymys, mikä on eteenpäin katsova lisälaite?
