Een opteller is een type digitaal circuit in digitale elektronica dat wordt gebruikt om optelbewerkingen uit te voeren. Zelfs de bewerking van vermenigvuldiging hangt voornamelijk af van de volgorde van deze bewerking. Deze kunnen dus eenvoudig op verschillende manieren worden geïmplementeerd met verschillende technologieën en verschillende architecturen. Snel en betrouwbaar optellerontwerp is het hoofddoel bij ingebedde toepassingen en filterbewerkingen. Er zijn verschillende soorten adders beschikbaar, zoals rimpel dragen adder , Kogge-stone-adder, Spanning Tree-adder, Brent kung-adder, Parallelle prefix-adder, Carry look ahead-adder, Sparse kogge-stone-adder, etc. Dit artikel bespreekt een overzicht van Kogge Stone Adde r of KSA.
Wat is Kogge Stone Adder?
De Kogge-Stone-opteller of KSA is een parallelle voorvoegselvorm van CLA (carry-lookahead-adder) . Deze adder gebruikt meer gebied om te implementeren in vergelijking met de Brent-Kung-adder, hoewel hij in elke fase een lage fan-out heeft, wat de prestaties van typische CMOS-procesknooppunten verbetert. Maar congestie van de bedrading is vaak een probleem voor KSA's.
Kogge Stone-adder of KSA is een zeer snelle opteller die wordt gebruikt bij verschillende signaalverwerking verwerkers (SPP) om de beste rekenkundige functie uit te voeren. De werkingssnelheid van deze opteller kan dus worden beperkt door de voortplanting van invoer naar uitvoer over te dragen. Over het algemeen is KSA een parallelle voorvoegselopteller met de specialiteit van de beste optelling, afhankelijk van de ontwerptijd, die wordt gebruikt voor op hoge prestaties gebaseerde rekenkundige circuits binnen de industrie.
Kogge Stone Adder-schakelschema
Het Kogge-Stone Adder-diagram wordt hieronder weergegeven. Dit type adder wordt eenvoudigweg beschouwd als het snelste en meest voorkomende architectuuradderontwerp, voornamelijk voor krachtige adders binnen de branche. Bij dit type opteller worden vervoerders zeer snel gegenereerd door ze parallel te berekenen tegen hogere oppervlaktekosten.
De boomstructuren van carry-propageren en genereren van signalen worden weergegeven in het onderstaande diagram. In deze opteller is het Carry-generatienetwerk een zeer belangrijk blok dat drie blokken omvat; Zwarte cel, grijze cel en buffer. Zwarte cellen worden dus voornamelijk gebruikt bij de berekening van zowel gegenereerde als doorgegeven signalen. Grijze cellen worden voornamelijk gebruikt bij de berekening van gegenereerde signalen die nodig zijn bij de berekening van de som in de nabewerkingsfase en buffers worden voornamelijk gebruikt voor het balanceren van de laadeffect.
Hoe werkt Kogge Stone Adder?
De Kogge-Stone-adder volgt de bits intern voor het 'genereren' en 'propageren' voor bitreeksen die vergelijkbaar zijn met alle carry-lookahead-adders. We beginnen met reeksen van 1 bit, waarbij een enkele kolom binnen de optelling een carry-bit produceert wanneer beide ingangen 1 zijn (logisch AND) en een carry-bit zich voortplant als precies één ingang 1 is (logische XOR). Kogge-Stone Adder omvat dus hoofdzakelijk drie verwerkingsfasen voor het berekenen van de sombits; de voorverwerkingsfase, het Carry-generatienetwerk en de naverwerkingsfase. Deze drie stappen zijn dus voornamelijk betrokken bij deze optelbewerking. Deze drie fasen worden hieronder besproken.
Voorbewerkingsfase
Deze voorverwerkingsfase omvat de berekening van zowel gegenereerde als gepropageerde signalen die equivalent zijn aan elk paar bits binnen A en B.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai en Bi
Carry Generation-netwerk
In de fase van het genereren van carry's berekenen we carry's die equivalent zijn aan elk bit. De uitvoering van deze bewerkingen kan dus parallel worden uitgevoerd. Nadat de parallelle berekening is uitgevoerd, worden deze in kleinere stukken gesegmenteerd. Als tussenliggende signalen maakt het gebruik van carry-propageer- en genereersignalen die worden gespecificeerd door de onderstaande logische vergelijkingen.
CPi:j = Pi:k + 1 en Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 of (Pi:k + 1 en Gk:j)
Naverwerking
Deze nabewerkingsfase is heel gebruikelijk voor alle carry-look-ahead-familie-optellers en omvat de berekening van sombits.
Ci – 1 = (Pi en Cin) of Gi
Si = Pi = x of Ci – 1
4-bit Kogge-Stone-adder
In de 4-bits Kogge-Stone-opteller genereert elke verticale fase een 'propagate'- en een 'generate'-bit. De carry's worden gegenereerd in de laatste fase, waar deze bits XOR zijn, via de eerste voortplanting na de invoer in de vierkante vakken om de sombits te genereren.
Bijvoorbeeld; als de voortplanting wordt berekend door XOR wanneer A=1 en B=0, dan genereert het de voortplanting o/p als 1. Hier kan de gegenereerde waarde worden berekend met AND wanneer A = 1, B = 0, en de gegenereerde waarde o/p-waarde is 0. Op dezelfde manier worden alle sombits berekend voor ingangen: A = 1011 en B = 1100 Uitgangen, vervolgens som = 0111 en carry Cout = 1. Ga in deze opteller verder met de vijf uitgangen in de onderstaande uitbreiding.
S0 = (A0 ^ B0) ^ 𝐶𝐼𝑁.
S1 = (A1 ^ B1) ^ (A0 en 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 ))).
Voordelen en nadelen
De voordelen van Kogge Stone-adder omvatten het volgende.
- Kogge-steenadder is een zeer snellere adder
- Dit is een geavanceerde versie voor parallelle prefix-adders
- Deze opteller helpt bij het verminderen van het stroomverbruik en de vertraging in vergelijking met andere conventionele logica.
- Het richt zich op ontwerptijd en is het beste voor hoogwaardige toepassingen.
- Deze opteller is zeer efficiënt gemaakt op het FIR-filter in vergelijking met andere soorten optellers door een enorme vermindering van rekenkracht, oppervlakte en tijd.
De nadelen van Kogge-steenadder omvatten het volgende.
- Deze adder gebruikt meer gebied om te implementeren in vergelijking met de Brent-Kung-adder, hoewel hij in elke fase minder uitwaaieren heeft, wat de typische CMOS prestaties van procesknooppunten.
- Voor Kogge-Stone-adders is opstopping van de bedrading vaak een probleem.
Toepassingen
De toepassingen van de Kogge-Stone-adder omvatten het volgende.
- Kogge Stone-opteller wordt gebruikt in verschillende signaalverwerkingsprocessors voor het uitvoeren van zeer snelle rekenfuncties.
- Dit is een uitbreiding voor de carry-look-ahead-adder, die wordt gebruikt om zeer snelle optellingen uit te voeren binnen krachtige computersystemen.
- Dit type opteller wordt gebruikt in signaalverwerkingstoepassingen.
- Deze opteller wordt veel gebruikt in de industrie, voornamelijk voor rekencircuits met hoge prestaties.
- Dit soort opteller wordt normaal gesproken gebruikt voor brede optellers omdat het de laagste vertraging tussen andere structuren vertoont.
- KSA helpt bij het toevoegen van grotere aantallen door minder oppervlakte, kracht en tijd te gebruiken.
- Het wordt breed gebruikt in verschillende VLSI-systemen, zoals microprocessor architectuur & applicatiespecifieke DSP-architectuur.
Wat is een parallelle voorvoegselopteller?
Parallelle voorvoegselopteller is een type opteller dat een voorvoegselbewerking gebruikt om efficiënt optellen uit te voeren. Deze adders zijn afgeleid van de carry look-ahead-adder en zijn geschikt voor binaire optelling via brede woorden.
Welke adder is geschikt voor snelle toevoeging?
Een carry-lookahead-opteller is geschikt voor snelle optelling in digitale logica, omdat deze opteller eenvoudigweg de snelheid verhoogt door de hoeveelheid benodigde tijd om te beslissen om bits over te dragen te verminderen.
Wat is het Kogge-Stone-optelalgoritme?
Het Kogge-Stone-optelalgoritme is een structuur van een parallelle prefix CLA die in elke fase een lage fan-out heeft om deze effectiever te maken in normale CMOS-procesknooppunten.
Dit is dus het geval een overzicht van de Kogge-Stone-adder wat de meest bekende carry look-ahead adder-versie is. Deze opteller produceert eenvoudigweg de carry-signalen binnen O (log2N) tijd en wordt algemeen beschouwd als het beste optellerontwerp. Deze adder heeft dus de meest voorkomende architectuur, voornamelijk voor krachtige adders binnen de branche. Deze KSA heeft dus een reguliere lay-out en is de speciale opteller vanwege de minste fan-out of kleinste logische diepte. Deze opteller wordt dus een zeer snelle opteller met een groot oppervlak. Hier is een vraag voor u: wat is een carry-look-ahead-adder?
