Суматорът е вид цифрова схема в цифровата електроника, която се използва за извършване на операции на добавяне. Дори операцията умножение зависи главно от последователността на тази операция. Така че те могат да бъдат реализирани просто по различни начини с различни технологии в различни диапазони от архитектури. Високоскоростният и надежден дизайн на суматора е основната цел при вградените приложения и операциите за филтриране. Налични са различни видове добавки като суматор за пренасяне на пулсации , Kogge-stone adder, Spanning Tree adder, Brent kung adder, Parallel prefix adder, Carry look ahead adder, Sparse kogge-stone adder и др. Тази статия обсъжда общ преглед на Kogge Stone Adde r или KSA.
Какво представлява Kogge Stone Adder?
Суматорът Kogge–Stone или KSA е паралелна префиксна форма на CLA (добавител за пренасяне и поглед напред) . Този суматор използва повече площ за внедряване в сравнение с суматора на Brent–Kung, въпреки че има ниско разклонение на всеки етап, което подобрява производителността на типичните CMOS процесни възли. Но претоварването на кабелите често е проблем за KSA.
Суматорът Kogge Stone или KSA е много бърз суматор, използван при различни обработки на сигнали процесори (SPP), за да изпълнява най-добрата аритметична функция. Така че скоростта на работа на този суматор може да бъде ограничена чрез пренасяне на разпространение от вход към изход. Като цяло KSA е паралелен префиксен суматор, който има специалността на най-добро добавяне в зависимост от времето за проектиране, което се използва за базирани на висока производителност аритметични схеми в индустрията.
Електрическа схема на Kogge Stone Adder
Диаграмата на Kogge-Stone Adder е показана по-долу. Този тип разширител се счита просто за най-бързия и най-разпространен архитектурен разширител, главно за високопроизводителни разширители в индустрията. В този тип суматор носителите се генерират много бързо чрез паралелното им изчисляване при увеличени разходи за площ.
Дървовидните структури на пренасяне, разпространение и генериране на сигнали са показани на диаграмата по-долу. В този суматор мрежата за генериране на Carry е много важен блок, който включва три блока; Черна клетка, сива клетка и буфер. Така че черните цветни клетки се използват главно при изчисляването както на генериране, така и на разпространяване на сигнали, сивите клетки се използват главно при изчисляването на генериране на сигнали, които са необходими в рамките на изчисляването на сумата в рамките на етапа на последваща обработка, а буферите се използват главно за балансиране на ефект на натоварване.
Как работи Kogge Stone Adder?
Суматорът на Kogge-Stone проследява битове за „генериране“ и „разпространение“ вътрешно за обхвати от битове, подобни на всички суматори за пренасяне с поглед напред. Започваме с 1-битови интервали, където една колона в рамките на добавянето произвежда пренасящ бит, когато и двата входа са 1 (логическо И) и пренасящ бит ще се разпространява, ако точно един вход е 1 (логическо XOR). По този начин Kogge-Stone Adder включва основно три етапа на обработка за изчисляване на битовете на сумата; етапа на предварителна обработка, мрежата за генериране на Carry и етапа на последваща обработка. Така че тези три стъпки са включени главно в тази операция на суматора. Тези три етапа са обсъдени по-долу.
Етап на предварителна обработка
Този етап на предварителна обработка включва изчислението както на генерирани, така и на разпространени сигнали, еквивалентни на всяка двойка битове в A и B.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai и Bi
Carry Generation Network
В етапа на генериране на пренасяне ние изчисляваме пренасяне, еквивалентно на всеки бит. Така че изпълнението на тези операции може да се извърши паралелно. След паралелното изчисление на преносите, те се сегментират на незначителни части. Като междинни сигнали, той използва сигнали за пренасяне и генериране, които са определени от логическите уравнения по-долу.
CPi:j = Pi:k + 1 и Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 или (Pi:k + 1 и Gk:j)
Пост обработка
Този етап на последваща обработка е много често срещан за всички суматори за фамилията с предварителен преглед и включва изчисляване на сумиращи битове.
Ci – 1 = (Pi и Cin) или Gi
Si = Pi = x или Ci – 1
4-битов суматор Kogge-Stone
В 4-битовия суматор на Kogge-Stone всеки вертикален етап генерира бит за „разпространение“ и „генериране“. Преносите се генерират в последния етап, където тези битове са XOR през първото разпространение след въвеждането в квадратните полета, за да генерират битовете на сумата.
Например; ако разпространението се изчислява чрез XOR, когато A=1 & B=0, то генерира o/p за разпространение като 1. Тук стойността на генериране може да се изчисли с И, когато A = 1, B = 0 и генерирането o/p стойността е 0. По подобен начин всички сумиращи битове се изчисляват за входове: A = 1011 & B = 1100 Изходи, след това сума = 0111 и пренасяне Cout = 1. В този суматор продължете с петте изхода в разширението по-долу.
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 ))).
Предимства и недостатъци
The предимства на суматора Kogge Stone включват следното.
- Kogge stone adder е много по-бърз суматор
- Това е усъвършенствана версия за разширители на паралелни префикси
- Този суматор помага за намаляване на консумацията на енергия, както и закъснението в сравнение с други конвенционални типове логика.
- Той се фокусира върху времето за проектиране и е най-добър за приложения с висока производителност.
- Този суматор е направен много ефективен при FIR филтър в сравнение с други видове суматори чрез огромно намаляване на изчислителната мощност, площта и времето.
The недостатъци на Kogge-stone adder включват следното.
- Този суматор използва повече площ за внедряване в сравнение с суматора на Брент-Кунг, въпреки че има по-малко разклонение на всеки етап, което подобрява типичния CMOS производителност на процесния възел.
- За суматорите Kogge–Stone претоварването на кабелите често е проблем.
Приложения
Приложенията на суматора Kogge–Stone включват следното.
- Суматорът Kogge Stone се използва в различни процесори за обработка на сигнали за извършване на много бързи аритметични функции.
- Това е разширение за разширителя за пренасяне, използван за извършване на много бързо събиране в рамките на високопроизводителни изчислителни системи.
- Този тип суматор се използва в приложения за обработка на сигнали.
- Този суматор се използва широко в индустрията главно за базирани на висока производителност аритметични схеми.
- Този вид суматор се използва обикновено за широки суматори, защото демонстрира най-ниското забавяне между другите структури.
- KSA помага при добавянето на по-големи числа, като използва по-малко площ, мощност и време.
- Използва се широко в различни VLSI системи като микропроцесор архитектура и специфична за приложението DSP архитектура.
Какво е паралелен префиксен суматор?
Паралелният префиксен суматор е тип суматор, който използва префиксна операция за извършване на ефективно събиране. Тези суматори са получени от суматора за пренасяне и са подходящи за двоично добавяне чрез широка дума.
Кой суматор е подходящ за бързо събиране?
Суматорът за пренасяне с поглед напред е подходящ за бързо добавяне в цифровата логика, тъй като този суматор просто повишава скоростта, като намалява времето, необходимо за вземане на решение за пренасяне на битове.
Какво представлява алгоритъмът на суматора Kogge-Stone?
Алгоритъмът за сумиране на Kogge-Stone е структура от паралелен префикс CLA, който има ниско разклонение на всеки етап, за да бъде по-ефективен в нормалните CMOS процесни възли.
По този начин, това е преглед на суматора Kogge-Stone която е най-известната версия на разширителя за пренасяне. Този суматор просто произвежда пренасящите сигнали в рамките на O (log2N) време и като цяло се счита за най-добрия дизайн на суматора. Така че този суматор има най-честата архитектура главно за високопроизводителни суматори в индустрията. По този начин този KSA включва редовно оформление и е специалният разширител поради най-малкото си разклоняване или най-малката логическа дълбочина. Така този суматор става много бърз суматор с голяма площ. Ето един въпрос към вас, какво е разширител за пренасяне?
