Seštevalnik je vrsta digitalnega vezja v digitalni elektroniki, ki se uporablja za izvajanje operacij seštevanja. Tudi operacija množenja je v glavnem odvisna od zaporedja te operacije. Torej jih je mogoče preprosto implementirati na različne načine z različnimi tehnologijami v različnih arhitekturah. Hitra in zanesljiva zasnova seštevalnika je glavni cilj pri vgrajenih aplikacijah in operacijah filtriranja. Na voljo so različne vrste seštevalnikov, npr seštevalnik valovitosti , seštevalnik Kogge-stone, seštevalnik Spanning Tree, seštevalnik Brent kung, seštevalnik z vzporedno predpono, seštevalnik Carry look ahead, redki seštevalnik kogge-stone itd. Ta članek obravnava pregled Kogge Stone Adde r ali KSA.
Kaj je Kogge Stone Adder?
Seštevalnik Kogge–Stone ali KSA je vzporedna predponska oblika CLA (prenosni seštevalnik) . Ta seštevalnik uporablja več površine za implementacijo v primerjavi z Brent–Kungovim seštevalnikom, čeprav ima na vsaki stopnji nizek pahljačast, kar izboljša zmogljivost tipičnih procesnih vozlišč CMOS. Toda prezasedenost ožičenja je pogosto težava za KSA.
Seštevalnik Kogge Stone ali KSA je zelo hiter seštevalnik, ki se uporablja pri obdelavi različnih signalov procesorji (SPP) za izvedbo najboljše aritmetične funkcije. Tako je lahko hitrost delovanja tega seštevalnika omejena s prenosom širjenja od vhoda do izhoda. Na splošno je KSA seštevalnik vzporednih predpon, ki ima posebnost najboljšega seštevanja glede na čas načrtovanja, ki se uporablja za visoko zmogljiva aritmetična vezja v industriji.
Shema vezijnega seštevalnika Kogge Stone
Diagram Kogge-Stone Adder je prikazan spodaj. Ta vrsta seštevalnika velja preprosto za najhitrejšo in najpogostejšo zasnovo arhitekturnega seštevalnika, predvsem za visoko zmogljive seštevalnike v industriji. Pri tej vrsti seštevalnika se nosilci zelo hitro ustvarijo z vzporednim računanjem ob povečanih stroških območja.
Drevesne strukture prenosa, širjenja in generiranja signalov so prikazane v spodnjem diagramu. V tem seštevalniku je omrežje generacije Carry zelo pomemben blok, ki vključuje tri bloke; Črna celica, siva celica in medpomnilnik. Tako se celice črne barve uporabljajo predvsem pri izračunu generiranja in širjenja signalov, sive celice se uporabljajo predvsem pri izračunu generiranja signalov, ki so potrebni v izračunu vsote v fazi naknadne obdelave, medpomnilniki pa se uporabljajo predvsem za uravnoteženje učinek nalaganja.
Kako deluje Kogge Stone Adder?
Seštevalnik Kogge-Stone interno sledi 'ustvarjanju' in 'razširjanju' bitov za razpone bitov, podobno vsem seštevalnikom s prenosom in pogledom naprej. Začnemo z 1-bitnimi razponi, kjer koli en sam stolpec znotraj seštevanja ustvari prenosni bit, ko sta oba vhoda 1 (logični IN) in prenosni bit se bo razširil, če je natanko en vhod 1 (logični XOR). Tako Kogge-Stone Adder vključuje predvsem tri stopnje obdelave za izračun vsote bitov; stopnja predprocesiranja, omrežje za ustvarjanje prenosa in stopnja naknadne obdelave. Torej so ti trije koraki v glavnem vključeni v to operacijo seštevalnika. Te tri stopnje so obravnavane spodaj.
Faza predprocesiranja
Ta stopnja predprocesiranja vključuje izračun ustvarjenih in razširjenih signalov, enakovrednih vsakemu paru bitov znotraj A in B.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai in Bi
Carry Generation Network
V fazi generiranja prenosa izračunamo prenose, enakovredne vsakemu bitu. Tako se te operacije lahko izvajajo vzporedno. Po vzporednem izračunu prenosov so ti segmentirani na manjše dele. Kot vmesne signale uporablja signale za prenašanje in generiranje, ki so določeni s spodnjimi logičnimi enačbami.
CPi:j = Pi:k + 1 in Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 ali (Pi:k + 1 in Gk:j)
Naknadna obdelava
Ta stopnja naknadne obdelave je zelo običajna za vse družinske seštevalnike za vnaprejšnji prenos in vključuje izračun vsote bitov.
Ci – 1 = (Pi in Cin) ali Gi
Si = Pi = x ali Ci – 1
4-bitni seštevalnik Kogge-Stone
V 4-bitnem seštevalniku Kogge-Stone vsaka navpična stopnja ustvari bit »širjenja« in »generiranja«. Prenosi se generirajo v končni fazi, kjer so ti biti XOR skozi prvo propagiranje po vnosu znotraj kvadratnih polj, da se ustvarijo vsoto bitov.
Na primer; če je propagiranje izračunano z XOR, ko sta A=1 & B=0, potem generira propagirani o/p kot 1. Tukaj se lahko generirana vrednost izračuna z IN, ko je A = 1, B = 0, in generiranje Vrednost o/p je 0. Podobno se izračunajo vsi biti vsote za vhode: A = 1011 & B = 1100 Izhodi, nato vsota = 0111 in prenos Cout = 1. V tem seštevalniku nadaljujte s petimi izhodi v spodnji razširitvi.
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) ))).
Prednosti in slabosti
The prednosti seštevalnika Kogge Stone vključujejo naslednje.
- Kogge stone adder je zelo hitrejši seštevalnik
- To je napredna različica za vzporedne seštevalnike predpon
- Ta seštevalnik pomaga zmanjšati porabo energije in zakasnitev v primerjavi z drugo običajno logiko.
- Osredotoča se na čas načrtovanja in je najboljši za visoko zmogljive aplikacije.
- Ta seštevalnik je zelo učinkovit pri filtru FIR v primerjavi z drugimi vrstami seštevalnikov z velikim zmanjšanjem računske moči, površine in časa.
The slabosti seštevalnika Kogge-stone vključujejo naslednje.
- Ta seštevalnik uporablja več površine za implementacijo v primerjavi z Brent–Kungovim seštevalnikom, čeprav ima na vsaki stopnji manj razpršenosti, kar izboljša tipično CMOS zmogljivost procesnega vozlišča.
- Za seštevalnike Kogge–Stone je pogosto težava prezasedenost ožičenja.
Aplikacije
Uporabe seštevalnika Kogge–Stone vključujejo naslednje.
- Seštevalnik Kogge Stone se uporablja v različnih procesorjih za obdelavo signalov za izvajanje zelo hitrih aritmetičnih funkcij.
- To je razširitev za prenosni seštevalnik s pogledom naprej, ki se uporablja za izvajanje zelo hitrega seštevanja v visoko zmogljivih računalniških sistemih.
- Ta vrsta seštevalnika se uporablja v aplikacijah za obdelavo signalov.
- Ta seštevalnik se pogosto uporablja v industriji predvsem za visokozmogljiva aritmetična vezja.
- Ta vrsta seštevalnika se običajno uporablja za široke seštevalnike, ker kaže najnižjo zakasnitev med drugimi strukturami.
- KSA pomaga pri dodajanju večjih števil z manjšo uporabo površine, moči in časa.
- Široko se uporablja v različnih sistemih VLSI, npr mikroprocesor arhitektura in za aplikacijo specifična arhitektura DSP.
Kaj je vzporedni seštevalnik predpon?
Vzporedni seštevalnik s predponami je vrsta seštevalnika, ki za učinkovito seštevanje uporablja operacijo s predpono. Ti seštevalniki izhajajo iz prenosnega seštevalnika s pogledom naprej in so primerni za binarno seštevanje prek široke besede.
Kateri seštevalnik je primeren za hitro seštevanje?
Seštevalnik s pogledom naprej je primeren za hitro seštevanje v digitalni logiki, ker ta seštevalnik preprosto poveča hitrost tako, da skrajša čas, potreben za odločitev o prenosu bitov.
Kaj je algoritem seštevalnika Kogge-Stone?
Seštevalni algoritem Kogge-Stone je struktura vzporedne predpone CLA, ki ima na vsaki stopnji nizko razpršenost, da je bolj učinkovit v običajnih procesnih vozliščih CMOS.
Torej, to je pregled seštevalnika Kogge-Stone ki je najbolj znana različica prenosnega seštevalnika s pogledom naprej. Ta seštevalnik preprosto proizvede prenosne signale v času O (log2N) in na splošno velja za najboljšo zasnovo seštevalnika. Torej ima ta seštevalnik najpogostejšo arhitekturo predvsem za visoko zmogljive seštevalnike v industriji. Tako ta KSA vključuje navadno postavitev in je poseben seštevalnik zaradi najmanjše razpršenosti ali najmanjše logične globine. Tako ta seštevalnik postane zelo hiter seštevalnik z veliko površino. Tu je vprašanje za vas, kaj je prenosni seštevalnik s pogledom naprej?
