Ang adder ay isang uri ng digital circuit sa digital electronics na ginagamit upang magsagawa ng mga pagpapatakbo ng karagdagan. Kahit na ang pagpapatakbo ng multiplikasyon ay higit sa lahat ay nakasalalay sa pagkakasunud-sunod ng operasyong ito. Kaya, ang mga ito ay maaaring ipatupad nang simple sa iba't ibang paraan gamit ang iba't ibang teknolohiya sa iba't ibang hanay ng mga arkitektura. Ang high-speed at maaasahang disenyo ng adder ay ang pangunahing layunin sa mga naka-embed na application at mga operasyon sa pag-filter. Mayroong iba't ibang uri ng mga adder na magagamit tulad ng ripple carry adder , Kogge-stone adder, Spanning Tree adder, Brent kung adder, Parallel prefix adder, Carry look ahead adder, Sparse kogge-stone adder, atbp. Tinatalakay ng artikulong ito ang pangkalahatang-ideya ng Kogge Stone Adde r o KSA.
Ano ang Kogge Stone Adder?
Ang Kogge–Stone adder o KSA ay isang parallel prefix na anyo ng CLA (carry-lookahead adder) . Gumagamit ang adder na ito ng mas maraming lugar upang ipatupad kumpara sa Brent–Kung adder, bagama't mayroon itong mababang fan-out sa bawat yugto, na nagpapahusay sa pagganap ng mga tipikal na node ng proseso ng CMOS. Ngunit, ang pagsisikip ng mga kable ay madalas na isang isyu para sa mga KSA.
Ang Kogge Stone adder o KSA ay isang napakabilis na adder na ginagamit sa iba't ibang pagpoproseso ng signal mga processor (SPP) upang maisagawa ang pinakamahusay na arithmetic function. Kaya't ang bilis ng operasyon ng adder na ito ay maaaring paghigpitan sa pamamagitan ng pagdadala ng propagation mula sa input hanggang sa output. Sa pangkalahatan, ang KSA ay isang parallel prefix adder na may espesyalidad ng pinakamahusay na karagdagan depende sa oras ng disenyo na ginagamit para sa high-performance based na arithmetic circuit sa loob ng industriya.
Kogge Stone Adder Circuit Diagram
Ang Kogge-Stone Adder diagram ay ipinapakita sa ibaba. Ang ganitong uri ng adder ay itinuturing na pinakamabilis at pinakakaraniwang disenyo ng adder ng arkitektura pangunahin para sa mga adder na may mataas na pagganap sa loob ng industriya. Sa ganitong uri ng adder, ang mga carrier ay napakabilis na nabuo sa pamamagitan ng pag-compute ng mga ito nang magkatulad sa tumaas na gastos sa lugar.
Ang mga istraktura ng Puno ng carry na nagpapalaganap at bumubuo ng mga signal ay ipinapakita sa diagram sa ibaba. Sa adder na ito, ang network ng henerasyon ng Carry ay isang napaka makabuluhang bloke na kinabibilangan ng tatlong bloke; Black cell, Gray na cell, at buffer. Kaya ang mga black color cell ay pangunahing ginagamit sa pagkalkula ng parehong bumubuo at nagpapalaganap ng mga signal, ang mga Gray na cell ay pangunahing ginagamit sa pagkalkula ng mga makabuo ng mga signal na kinakailangan sa loob ng pagkalkula ng kabuuan sa loob ng post-processing stage at ang mga Buffer ay pangunahing ginagamit para sa pagbabalanse ng epekto ng paglo-load.
Paano Gumagana ang Kogge Stone Adder?
Sinusubaybayan ng Kogge-Stone adder ang 'bumuo' at 'mag-propagate' ng mga bit sa loob para sa mga span ng bit na katulad ng lahat ng carry-lookahead na adder. Magsisimula tayo sa 1-bit na mga span, kung saan ang isang column sa loob ng karagdagan ay gumagawa ng carry bit kapag ang parehong mga input ay 1 (lohikal AT) at isang carry bit ay magpapalaganap kung ang isang input ay 1 (logical XOR). Kaya, kasama sa Kogge-Stone Adder ang pangunahing tatlong yugto ng pagproseso para sa pagkalkula ng mga sum bit; ang yugto ng Pre-processing, ang Carry generation network, at ang Post-processing stage. Kaya ang tatlong hakbang na ito ay pangunahing kasangkot sa pagpapatakbo ng adder na ito. Ang tatlong yugtong ito ay tinatalakay sa ibaba.
Yugto ng Preprocessing
Ang yugto ng preprocessing na ito ay kinabibilangan ng pag-compute ng parehong nabuo at pinalaganap na mga signal na katumbas ng bawat pares ng mga bit sa loob ng A at B.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai at Bi
Carry Generation Network
Sa yugto ng carry generation, kinakalkula namin ang mga carry na katumbas ng bawat bit. Kaya ang pagpapatupad ng mga operasyong ito ay maaaring isagawa nang magkatulad. Pagkatapos ng pagdadala ng computation nang magkatulad, ang mga ito ay nahahati sa maliliit na piraso. Bilang mga intermediate signal, gumagamit ito ng carry propagate at bumubuo ng mga signal na tinukoy ng mga logic equation sa ibaba.
CPi:j = Pi:k + 1 at Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 o (Pi:k + 1 at Gk:j)
Post Processing
Ang post-processing stage na ito ay napakakaraniwan sa lahat ng nagdadala ng look-ahead na mga adder ng pamilya at nagsasangkot ito ng pagkalkula ng mga sum bit.
Ci – 1 = (Pi at Cin) o Gi
Si = Pi = x o Ci – 1
4-bit na Kogge-Stone Adder
Sa 4-bit na Kogge-Stone adder, bawat patayong yugto ay bumubuo ng isang 'propagate' at isang 'generate' bit. Ang mga dala ay nabuo sa huling yugto kung saan ang mga bit na ito ay XOR sa pamamagitan ng unang pagpapalaganap pagkatapos ng input sa loob ng mga parisukat na kahon upang makabuo ng mga sum bit.
Halimbawa; kung ang propagate ay kinakalkula sa pamamagitan ng XOR kapag ang A=1 & B=0 pagkatapos ay bumubuo ito ng propagate o/p bilang 1. Dito, ang generate value ay maaaring kalkulahin gamit ang AT kapag ang A = 1, B = 0, at ang generate Ang halaga ng o/p ay 0. Katulad nito, ang lahat ng sum bit ay kinakalkula para sa Mga Input: A = 1011 & B = 1100 Mga Output pagkatapos ay sum = 0111 at dalhin ang Cout = 1. Sa adder na ito magpatuloy sa limang mga output sa ibabang pagpapalawak.
S0 = (A0 ^ B0) ^ 𝐶𝐼𝑁.
S1 = (A1 ^ B1) ^ (A0 & B0).
S2 = (A2 ^B2) ^ (((A1 ^ B1) at (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 ))).
Mga Kalamangan at Kahinaan
Ang mga pakinabang ng Kogge Stone adder isama ang mga sumusunod.
- Ang Kogge stone adder ay napakabilis na adder
- Ito ay isang advanced na bersyon para sa parallel prefix adders
- Nakakatulong ang adder na ito sa pagbabawas ng pagkonsumo ng kuryente pati na rin ang pagkaantala kumpara sa iba pang karaniwang uri ng lohika.
- Nakatuon ito sa oras ng disenyo at pinakamainam para sa mga application na may mataas na pagganap.
- Ang adder na ito ay ginawang napakahusay sa FIR filter kumpara sa iba pang mga uri ng mga adder sa pamamagitan ng isang malaking pagbawas sa computation power, area, at oras.
Ang disadvantages ng Kogge-stone adder isama ang mga sumusunod.
- Gumagamit ang adder na ito ng mas maraming lugar para ipatupad kumpara sa Brent–Kung adder, bagama't mas kaunti ang fan-out nito sa bawat yugto, na nagpapahusay sa karaniwang CMOS pagganap ng proseso ng node.
- Para sa mga adder ng Kogge–Stone, ang pagsisikip ng mga kable ay madalas na problema.
Mga aplikasyon
Ang mga aplikasyon ng Kogge–Stone adder ay kinabibilangan ng mga sumusunod.
- Ang Kogge Stone adder ay ginagamit sa iba't ibang signal processing processor para sa pagsasagawa ng napakabilis na arithmetic function.
- Ito ay isang extension para sa carry look-ahead adder, na ginagamit upang magsagawa ng napakabilis na karagdagan sa loob ng mga high-performance na computing system.
- Ang ganitong uri ng adder ay ginagamit sa mga application na nagpoproseso ng signal.
- Ang adder na ito ay malawakang ginagamit sa industriya pangunahin para sa mataas na pagganap-based na arithmetic circuit.
- Ang ganitong uri ng adder ay karaniwang ginagamit para sa malawak na mga adder dahil ito ay nagpapakita ng pinakamababang pagkaantala sa pagitan ng iba pang mga istraktura.
- Tumutulong ang KSA sa pagdaragdag ng mas malalaking numero sa pamamagitan ng paggamit ng mas kaunting lugar, kapangyarihan, at oras.
- Malawak itong ginagamit sa iba't ibang mga sistema ng VLSI tulad ng microprocessor arkitektura at arkitektura ng DSP na partikular sa application.
Ano ang Parallel Prefix Adder?
Ang parallel prefix adder ay isang uri ng adder na gumagamit ng prefix operation upang maisagawa ang mahusay na karagdagan. Ang mga adder na ito ay nagmula sa carry look-ahead adder at angkop para sa binary na karagdagan sa pamamagitan ng malawak na salita.
Aling adder ang angkop para sa mabilis na pagdaragdag?
Ang isang carry-lookahead adder ay angkop para sa mabilis na pagdaragdag sa digital logic dahil ang adder na ito ay pinapataas lamang ang bilis sa pamamagitan ng pagpapababa ng dami ng kinakailangang oras upang magpasya na magdala ng mga bit.
Ano ang algorithm ng Kogge-Stone adder?
Ang algorithm ng Kogge-Stone adder ay isang istraktura ng isang parallel prefix na CLA na may mababang fan-out sa bawat yugto upang gawin itong mas epektibo sa normal na mga node ng proseso ng CMOS.
Kaya, ito ay isang pangkalahatang-ideya ng Kogge-Stone adder na pinakakilalang carry look-ahead na bersyon ng adder. Ang adder na ito ay gumagawa lang ng mga carry signal sa loob ng O (log2N) na oras at malawak na itinuturing na pinakamahusay na disenyo ng adder. Kaya ang adder na ito ang may pinakamadalas na arkitektura pangunahin para sa mga adder na may mataas na pagganap sa loob ng industriya. Kaya, ang KSA na ito ay may kasamang regular na layout at ito ang espesyal na adder dahil sa hindi bababa sa fan-out o pinakamaliit na lalim ng lohika. Kaya ang adder na ito ay nagiging napakabilis na adder na may malaking lugar. Narito ang isang tanong para sa iyo, ano ang carry look-ahead adder?
