Ein Addierer ist eine Art digitale Schaltung in der digitalen Elektronik, die zur Durchführung von Additionsoperationen verwendet wird. Auch die Multiplikationsoperation hängt hauptsächlich von der Reihenfolge dieser Operation ab. Diese können also einfach auf unterschiedliche Weise mit unterschiedlichen Technologien in unterschiedlichen Architekturbereichen implementiert werden. Ein schnelles und zuverlässiges Addiererdesign ist das Hauptziel bei eingebetteten Anwendungen und Filtervorgängen. Es gibt verschiedene Arten von Addierern wie z Ripple-Carry-Addierer , Kogge-Stone-Addierer, Spanning Tree-Addierer, Brent-Kung-Addierer, Parallel-Präfix-Addierer, Carry-Look-Ahead-Addierer, Sparse-Kogge-Stone-Addierer usw. Dieser Artikel gibt einen Überblick über Kogge Stone Adde r oder KSA.
Was ist Kogge Stone Adder?
Der Kogge-Stone-Addierer oder KSA ist eine parallele Präfixform von CLA (Carry-Lookahead-Addierer) . Dieser Addierer benötigt im Vergleich zum Brent-Kung-Addierer mehr Fläche für die Implementierung, weist jedoch in jeder Phase einen geringen Fan-Out auf, was die Leistung typischer CMOS-Prozessknoten verbessert. Allerdings ist die Überlastung der Verkabelung für KSAs häufig ein Problem.
Der Kogge-Stone-Addierer oder KSA ist ein sehr schneller Addierer, der in verschiedenen Signalverarbeitungen eingesetzt wird Prozessoren (SPP), um die beste arithmetische Funktion auszuführen. Daher kann die Betriebsgeschwindigkeit dieses Addierers durch die Ausbreitung vom Eingang zum Ausgang eingeschränkt werden. Im Allgemeinen handelt es sich bei KSA um einen parallelen Präfixaddierer mit der Spezialität der besten Addition je nach Entwurfszeit, der in der Industrie für hochleistungsbasierte Rechenschaltungen verwendet wird.
Schaltplan des Kogge-Stone-Addierers
Das Kogge-Stone-Addierer-Diagramm ist unten dargestellt. Dieser Addierertyp gilt einfach als das schnellste und gebräuchlichste Addierer-Architekturdesign, hauptsächlich für Hochleistungsaddierer in der Branche. Bei diesem Addierertyp werden Träger sehr schnell erzeugt, indem sie bei erhöhten Flächenkosten parallel berechnet werden.
Die Baumstrukturen der Carry-Propagate- und Generate-Signale sind im folgenden Diagramm dargestellt. In diesem Addierer ist das Carry-Erzeugungsnetzwerk ein sehr wichtiger Block, der drei Blöcke umfasst; Schwarze Zelle, graue Zelle und Puffer. Daher werden schwarze Farbzellen hauptsächlich bei der Berechnung von Generierungs- und Ausbreitungssignalen verwendet, graue Zellen werden hauptsächlich bei der Berechnung von Generierungssignalen verwendet, die für die Berechnung der Summe in der Nachbearbeitungsphase erforderlich sind, und Puffer werden hauptsächlich zum Ausgleichen verwendet Ladeeffekt.
Wie funktioniert der Kogge Stone Addierer?
Der Kogge-Stone-Addierer verfolgt das „Generieren“ und „Propagieren“ von Bits intern für Bitspannen, ähnlich wie bei allen Carry-Lookahead-Addierern. Wir beginnen mit 1-Bit-Spannungen, bei denen eine einzelne Spalte innerhalb der Addition ein Übertragsbit erzeugt, wenn beide Eingänge 1 sind (logisches UND), und ein Übertragsbit weitergegeben wird, wenn genau ein Eingang 1 ist (logisches XOR). Somit umfasst der Kogge-Stone-Addierer hauptsächlich drei Verarbeitungsstufen zur Berechnung der Summenbits; die Vorverarbeitungsstufe, das Carry-Generierungsnetzwerk und die Nachverarbeitungsstufe. Daher sind diese drei Schritte hauptsächlich an dieser Additionsoperation beteiligt. Diese drei Phasen werden im Folgenden besprochen.
Vorverarbeitungsphase
Diese Vorverarbeitungsstufe umfasst die Berechnung sowohl der erzeugten als auch der weitergeleiteten Signale, die jedem Bitpaar in A und B entsprechen.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai und Bi
Carry-Generation-Netzwerk
In der Phase der Übertragserzeugung berechnen wir Überträge, die jedem Bit entsprechen. Daher können diese Vorgänge parallel ausgeführt werden. Nach der parallelen Übertragsberechnung werden diese in kleinere Teile segmentiert. Als Zwischensignale werden Übertragsausbreitungs- und Erzeugungssignale verwendet, die durch die folgenden Logikgleichungen spezifiziert werden.
CPi:j = Pi:k + 1 und Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 oder (Pi:k + 1 und Gk:j)
Nachbearbeitung
Dieser Nachbearbeitungsschritt ist bei allen Addierern der Carry-Look-Ahead-Familie üblich und beinhaltet die Berechnung von Summenbits.
Ci – 1 = (Pi und Cin) oder Gi
Si = Pi = x oder Ci – 1
4-Bit-Kogge-Stone-Addierer
Im 4-Bit-Kogge-Stone-Addierer generiert jede vertikale Stufe ein „Propagate“- und ein „Generate“-Bit. Die Überträge werden in der letzten Stufe erzeugt, wo diese Bits durch die erste Ausbreitung nach der Eingabe innerhalb der quadratischen Kästchen XOR-verknüpft werden, um die Summenbits zu erzeugen.
Zum Beispiel; Wenn die Weitergabe durch XOR berechnet wird, wenn A = 1 und B = 0, dann wird die Weitergabe von O/P als 1 generiert. Hier kann der Generierungswert mit AND berechnet werden, wenn A = 1, B = 0 und die Generierung Der o/p-Wert ist 0. In ähnlicher Weise werden alle Summenbits für Eingänge berechnet: A = 1011 und B = 1100 Ausgänge, dann Summe = 0111 und Übertrag Cout = 1. Fahren Sie in diesem Addierer mit den fünf Ausgängen in der folgenden Erweiterung fort.
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 ))).
Vor- und Nachteile
Der Vorteile des Kogge Stone Addierers Folgendes einschließen.
- Der Kogge-Steinaddierer ist ein sehr schneller Addierer
- Dies ist eine erweiterte Version für parallele Präfixaddierer
- Dieser Addierer trägt dazu bei, den Stromverbrauch und die Verzögerung im Vergleich zu anderen herkömmlichen Logiktypen zu reduzieren.
- Es konzentriert sich auf die Entwurfszeit und eignet sich am besten für Hochleistungsanwendungen.
- Dieser Addierer ist beim FIR-Filter im Vergleich zu anderen Arten von Addierern durch eine enorme Reduzierung der Rechenleistung, der Fläche und der Zeit sehr effizient.
Der Nachteile des Kogge-Stein-Addierers Folgendes einschließen.
- Dieser Addierer benötigt im Vergleich zum Brent-Kung-Addierer mehr Fläche für die Implementierung, weist jedoch auf jeder Stufe weniger Fan-out auf, was den Durchschnitt verbessert CMOS Leistung des Prozessknotens.
- Bei Kogge-Stone-Addierern ist eine Überlastung der Verkabelung häufig ein Problem.
Anwendungen
Zu den Anwendungen des Kogge-Stone-Addierers gehören die folgenden.
- Der Kogge-Stone-Addierer wird in verschiedenen Signalverarbeitungsprozessoren zur Ausführung sehr schneller Rechenfunktionen verwendet.
- Hierbei handelt es sich um eine Erweiterung für den Carry-Look-Ahead-Addierer, der zur Durchführung sehr schneller Additionen in Hochleistungsrechnersystemen verwendet wird.
- Dieser Addierertyp wird in Signalverarbeitungsanwendungen verwendet.
- Dieser Addierer wird in der Industrie häufig hauptsächlich für Hochleistungs-Rechenschaltungen verwendet.
- Dieser Addierertyp wird normalerweise für Breitaddierer verwendet, da er die geringste Verzögerung zwischen anderen Strukturen aufweist.
- KSA hilft beim Addieren größerer Zahlen, indem es weniger Fläche, Strom und Zeit verbraucht.
- Es wird häufig in verschiedenen VLSI-Systemen verwendet, z Mikroprozessor Architektur & anwendungsspezifische DSP-Architektur.
Was ist ein paralleler Präfixaddierer?
Der parallele Präfixaddierer ist ein Addierertyp, der die Präfixoperation verwendet, um eine effiziente Addition durchzuführen. Diese Addierer sind vom Carry-Look-Ahead-Addierer abgeleitet und eignen sich für die binäre Addition durch Wide Word.
Welcher Addierer eignet sich für die schnelle Addition?
Ein Carry-Lookahead-Addierer eignet sich für die schnelle Addition in der digitalen Logik, da dieser Addierer lediglich die Geschwindigkeit erhöht, indem er die Zeitspanne verkürzt, die für die Entscheidung zum Übertragen von Bits erforderlich ist.
Was ist der Kogge-Stone-Addiereralgorithmus?
Der Kogge-Stone-Addiereralgorithmus ist eine Struktur eines parallelen Präfix-CLA, der in jeder Phase einen geringen Fan-Out aufweist, um ihn in normalen CMOS-Prozessknoten effektiver zu machen.
Das ist also so eine Übersicht über den Kogge-Stone-Addierer Dies ist die bekannteste Version des Carry-Look-Ahead-Addierers. Dieser Addierer erzeugt einfach die Übertragssignale innerhalb von O (log2N) Zeit und gilt allgemein als das beste Addiererdesign. Daher verfügt dieser Addierer über die am weitesten verbreitete Architektur, vor allem für Hochleistungsaddierer in der Branche. Somit verfügt dieser KSA über ein reguläres Layout und ist aufgrund seines geringsten Fan-Outs bzw. seiner kleinsten Logiktiefe der besondere Addierer. Somit wird dieser Addierer zu einem sehr schnellen Addierer mit großer Fläche. Hier ist eine Frage an Sie: Was ist ein Carry-Look-Ahead-Addierer?
