Zbrajalo je vrsta digitalnog sklopa u digitalnoj elektronici koji se koristi za izvođenje operacija zbrajanja. Čak i operacija množenja uglavnom ovisi o redoslijedu te operacije. Dakle, oni se mogu jednostavno implementirati na različite načine s različitim tehnologijama u različitim rasponima arhitektura. Brzi i pouzdani dizajn zbrajalica glavni je cilj u ugrađenim aplikacijama i operacijama filtriranja. Dostupne su različite vrste zbrajalica poput zbrajalo za valovitost , Kogge-stone zbrajalo, Spanning Tree zbrajalo, Brent kung zbrajalo, zbrajalo s paralelnim prefiksom, Carry look ahead zbrajalo, Sparse kogge-stone zbrajalo itd. Ovaj članak govori o pregledu Kogge Stone Adde r ili KSA.
Što je Kogge Stone Adder?
Kogge–Stoneova zbrajalica ili KSA paralelni je prefiksni oblik od CLA (carry-lookahead zbrajalo) . Ovo zbrajalo koristi više područja za implementaciju u usporedbi s Brent–Kungovim zbrajačem, iako ima nizak fan-out u svakoj fazi, što poboljšava performanse tipičnih CMOS procesnih čvorova. No, zagušenje ožičenja često je problem za KSA.
Kogge Stone zbrajalo ili KSA je vrlo brzo zbrajalo koje se koristi u raznim obradama signala procesori (SPP) za izvođenje najbolje aritmetičke funkcije. Dakle, brzina rada ovog zbrajala može biti ograničena prijenosom propagacije od ulaza do izlaza. Općenito, KSA je paralelno zbrajalo prefiksa koje ima posebnost najboljeg zbrajanja ovisno o vremenu projektiranja koje se koristi za aritmetičke sklopove visokih performansi unutar industrije.
Dijagram strujnog kruga Kogge Stone Adder
Dolje je prikazan dijagram Kogge-Stone Adder. Ovaj tip zbrajala smatra se jednostavno najbržim i najčešćim dizajnom zbrajala arhitekture uglavnom za zbrajače visokih performansi u industriji. U ovoj vrsti zbrajala, nositelji se vrlo brzo generiraju njihovim paralelnim računanjem uz povećane troškove područja.
Strukture stabla prenosa, širenja i generiranja signala prikazane su na donjem dijagramu. U ovom zbrajaču, mreža Carry generacije je vrlo značajan blok koji uključuje tri bloka; Crna ćelija, siva ćelija i međuspremnik. Tako se ćelije crne boje uglavnom koriste u izračunu generiranja i širenja signala, sive ćelije se uglavnom koriste u izračunu generiranja signala koji su potrebni unutar izračuna zbroja unutar faze naknadne obrade, a međuspremnici se uglavnom koriste za balansiranje učinak opterećenja.
Kako radi Kogge Stone Adder?
Kogge-Stone zbrajalo interno prati 'generiranje' i 'propagiranje' bitova za raspone bitova slično svim prijenosnim zbrajalima. Počinjemo s 1-bitnim rasponima, gdje god jedan stupac unutar zbrajanja proizvodi bit prijenosa kada su oba ulaza 1 (logičko I), a bit prijenosa će se širiti ako je točno jedan ulaz 1 (logički XOR). Stoga, Kogge-Stone Adder uključuje uglavnom tri faze obrade za izračunavanje bitova zbroja; faza pretprocesiranja, mreža generiranja prijenosa i faza naknadne obrade. Dakle, ova tri koraka su uglavnom uključena u ovu operaciju zbrajanja. Ove tri faze razmatraju se u nastavku.
Faza pretprocesiranja
Ova faza pretprocesiranja uključuje izračunavanje i generiranih i propagiranih signala ekvivalentnih svakom paru bitova unutar A i B.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai i Bi
Carry Generation Network
U fazi generiranja prijenosa izračunavamo prijenose ekvivalentne svakom bitu. Dakle, izvršavanje ovih operacija može se provoditi paralelno. Nakon paralelnog izračunavanja prijenosa, oni se segmentiraju u manje dijelove. Kao posredne signale, koristi prijenos i generiranje signala koji su određeni donjim logičkim jednadžbama.
CPi:j = Pi:k + 1 i Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 ili (Pi:k + 1 i Gk:j)
Naknadna obrada
Ova faza naknadne obrade vrlo je uobičajena za sve familije prijenosnih zbrajala s pogledom unaprijed i uključuje izračun bitova zbroja.
Ci – 1 = (Pi i Cin) ili Gi
Si = Pi = x ili Ci – 1
4-bitna Kogge-Stone zbrajalica
U 4-bitnom Kogge-Stone zbrajaču, svaki okomiti stupanj generira bit 'propagiranja' i 'generiranja'. Prijenosi se generiraju u završnoj fazi gdje se ovi bitovi koriste XOR kroz prvo širenje nakon unosa unutar kvadratnih okvira za generiranje bitova zbroja.
Na primjer; ako se propagiranje izračunava pomoću XOR kada su A=1 & B=0, tada se generira propagirani o/p kao 1. Ovdje se vrijednost generiranja može izračunati pomoću I kada je A = 1, B = 0 i generiranje o/p vrijednost je 0. Slično, svi bitovi zbroja izračunavaju se za ulaze: A = 1011 & B = 1100 Izlazi zatim zbroj = 0111 i prijenos Cout = 1. U ovom zbrajaču nastavite s pet izlaza u donjem proširenju.
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 i nedostaci
The prednosti Kogge Stone guje uključuju sljedeće.
- Kogge stone guja je vrlo brža guja
- Ovo je napredna verzija za paralelne zbrajače prefiksa
- Ovo zbrajalo pomaže u smanjenju potrošnje energije kao i kašnjenja u usporedbi s drugom konvencionalnom vrstom logike.
- Fokusiran je na vrijeme dizajna i najbolji je za aplikacije visokih performansi.
- Ovo zbrajalo je napravljeno vrlo učinkovito na FIR filtru u usporedbi s drugim vrstama zbrajalica velikim smanjenjem snage računanja, površine i vremena.
The nedostaci Kogge-stone guje uključuju sljedeće.
- Ova zbrajalica koristi više područja za implementaciju u usporedbi s Brent–Kung zbrajalicom, iako ima manje fan-out u svakoj fazi, što poboljšava tipični CMOS performanse procesnog čvora.
- Za Kogge–Stone zbrajalice, zagušenje ožičenja često predstavlja problem.
Prijave
Primjene Kogge–Stone zbrajalice uključuju sljedeće.
- Kogge Stone zbrajalo koristi se u različitim procesorima za obradu signala za izvođenje vrlo brzih aritmetičkih funkcija.
- Ovo je proširenje za prijenosno zbrajalo s pogledom unaprijed, koje se koristi za izvođenje vrlo brzog zbrajanja unutar računalnih sustava visokih performansi.
- Ova vrsta zbrajala koristi se u aplikacijama za obradu signala.
- Ovo zbrajalo se naširoko koristi u industriji uglavnom za aritmetičke sklopove visokih performansi.
- Ova vrsta zbrajala se normalno koristi za široke zbrajalice jer pokazuje najniže kašnjenje između ostalih struktura.
- KSA pomaže u dodavanju većih brojeva korištenjem manje površine, snage i vremena.
- Široko se koristi u raznim VLSI sustavima poput mikroprocesor arhitektura i DSP arhitektura specifična za aplikaciju.
Što je zbrajalo paralelnog prefiksa?
Paralelno zbrajalo prefiksa vrsta je zbrajala koje koristi operaciju prefiksa za učinkovito zbrajanje. Ovi zbrajači izvedeni su iz prijenosnog zbrajala s pogledom unaprijed i prikladni su za binarno zbrajanje kroz široku riječ.
Koje je zbrajalo prikladno za brzo zbrajanje?
Zbrajalo prijenosa unaprijed je prikladno za brzo zbrajanje u digitalnoj logici jer ovo zbrajalo jednostavno povećava brzinu smanjujući količinu vremena potrebnog za odluku o prijenosu bitova.
Što je Kogge-Stone algoritam za zbrajanje?
Kogge-Stoneov algoritam za zbrajanje struktura je paralelnog prefiksa CLA koji ima nizak fan-out u svakoj fazi kako bi bio učinkovitiji u normalnim CMOS procesnim čvorovima.
Dakle, ovo je pregled Kogge-Stoneove guje što je najpoznatija inačica zbrajala s pogledom unaprijed. Ovo zbrajalo jednostavno proizvodi prijenosne signale unutar O (log2N) vremena i općenito se smatra najboljim dizajnom zbrajala. Dakle, ovo zbrajalo ima najčešću arhitekturu uglavnom za zbrajače visokih performansi u industriji. Dakle, ovaj KSA uključuje regularni raspored i poseban je zbrajač zbog svog najmanjeg razmaka ili najmanje logičke dubine. Tako ovo zbrajalo postaje vrlo brzo zbrajalo s velikim područjem. Evo pitanja za vas, što je prijenosno zbrajalo s pogledom unaprijed?
