Bộ cộng là một loại mạch kỹ thuật số trong thiết bị điện tử kỹ thuật số được sử dụng để thực hiện các phép tính cộng. Ngay cả phép tính nhân cũng chủ yếu phụ thuộc vào trình tự của phép tính này. Vì vậy, những điều này có thể được triển khai đơn giản theo nhiều cách khác nhau với các công nghệ khác nhau ở các phạm vi kiến trúc khác nhau. Thiết kế bộ cộng tốc độ cao và đáng tin cậy là mục tiêu chính trong các ứng dụng nhúng và hoạt động lọc. Có nhiều loại trình bổ sung khác nhau có sẵn như bộ cộng gợn sóng , Bộ cộng Kogge-stone, Bộ cộng Spanning Tree, Bộ cộng Brent kung, Bộ cộng tiền tố song song, Bộ cộng nhìn về phía trước, Bộ cộng kogge-stone thưa thớt, v.v. Bài viết này thảo luận tổng quan về Phụ kiện đá Kogge r hoặc KSA.
Chất bổ sung đá Kogge là gì?
Bộ cộng Kogge–Stone hay KSA là một dạng tiền tố song song của CLA (bộ cộng mang theo) . Bộ cộng này sử dụng nhiều diện tích hơn để triển khai so với bộ cộng Brent–Kung, mặc dù nó có quạt ra thấp ở mọi giai đoạn, giúp nâng cao hiệu suất của các nút quy trình CMOS điển hình. Tuy nhiên, tắc nghẽn hệ thống dây điện thường là một vấn đề đối với KSA.
Bộ cộng Kogge Stone hay KSA là bộ cộng rất nhanh được sử dụng trong các quá trình xử lý tín hiệu khác nhau bộ vi xử lý (SPP) để thực hiện hàm số học tốt nhất. Vì vậy, tốc độ hoạt động của bộ cộng này có thể bị hạn chế bằng cách truyền tải từ đầu vào đến đầu ra. Nói chung, KSA là một bộ cộng tiền tố song song có đặc điểm là phép cộng tốt nhất tùy thuộc vào thời gian thiết kế, được sử dụng cho các mạch số học dựa trên hiệu suất cao trong ngành.
Sơ đồ mạch cộng Kogge Stone
Sơ đồ Kogge-Stone Adder được hiển thị bên dưới. Loại bộ cộng này được coi đơn giản là thiết kế bộ cộng kiến trúc nhanh nhất và phổ biến nhất, chủ yếu dành cho các bộ cộng hiệu suất cao trong ngành. Trong loại bộ cộng này, các sóng mang được tạo ra rất nhanh bằng cách tính toán chúng song song với chi phí diện tích tăng lên.
Cấu trúc cây của tín hiệu truyền và tạo tín hiệu được hiển thị trong sơ đồ bên dưới. Trong bộ cộng này, mạng tạo Carry là một khối rất quan trọng bao gồm ba khối; Ô đen, ô xám và bộ đệm. Vì vậy, các ô màu đen được sử dụng chủ yếu trong việc tính toán cả tín hiệu tạo và truyền, các ô màu xám chủ yếu được sử dụng để tính toán các tín hiệu tạo cần thiết trong tính toán tổng trong giai đoạn xử lý sau và Bộ đệm chủ yếu được sử dụng để cân bằng hiệu ứng tải.
Bộ cộng đá Kogge hoạt động như thế nào?
Bộ cộng Kogge-Stone theo dõi các bit “tạo” và “truyền” bên trong cho các khoảng bit tương tự như tất cả các bộ cộng có giao diện mang theo. Chúng tôi bắt đầu với các khoảng 1 bit, trong đó một cột trong phép cộng tạo ra bit mang khi cả hai đầu vào là 1 (logic AND) và bit mang sẽ lan truyền nếu chính xác một đầu vào là 1 (XOR logic). Do đó, Kogge-Stone Adder chủ yếu bao gồm ba giai đoạn xử lý để tính tổng bit; giai đoạn Tiền xử lý, mạng tạo Carry và giai đoạn Hậu xử lý. Vì vậy, ba bước này chủ yếu liên quan đến thao tác cộng này. Ba giai đoạn này sẽ được thảo luận dưới đây.
Giai đoạn tiền xử lý
Giai đoạn tiền xử lý này liên quan đến việc tính toán cả tín hiệu được tạo và truyền tương đương với mọi cặp bit trong A và B.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai and Bi
Mạng thế hệ mang theo
Trong giai đoạn tạo mang, chúng tôi tính toán mang tương đương với mọi bit. Vì vậy, việc thực hiện các hoạt động này có thể được thực hiện song song. Sau khi tính toán song song, chúng được phân thành các phần nhỏ. Là tín hiệu trung gian, nó sử dụng tín hiệu truyền và tạo tín hiệu được chỉ định bởi các phương trình logic bên dưới.
CPi:j = Pi:k + 1 và Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 hoặc (Pi:k + 1 và Gk:j)
Xử lý bài đăng
Giai đoạn xử lý hậu kỳ này rất phổ biến đối với tất cả các bộ cộng thuộc dòng tìm trước và nó liên quan đến việc tính toán tổng số bit.
Ci – 1 = (Pi và Cin) hoặc Gi
Si = Pi = x hoặc Ci – 1
Bộ cộng Kogge-Stone 4-bit
Trong bộ cộng Kogge-Stone 4 bit, mỗi giai đoạn dọc sẽ tạo ra một bit “lan truyền” và một bit “tạo”. Các phần mang được tạo ra ở giai đoạn cuối trong đó các bit này là XOR thông qua lần truyền đầu tiên sau đầu vào trong các hộp vuông để tạo ra các bit tổng.
Ví dụ; nếu mức lan truyền được tính bằng XOR khi A=1 & B=0 thì nó tạo ra mức lan truyền o/p là 1. Ở đây, giá trị tạo có thể được tính bằng AND khi A = 1, B = 0 và tạo Giá trị o/p là 0. Tương tự, tất cả các bit tổng được tính cho Đầu vào: A = 1011 & B = 1100 Đầu ra sau đó tổng = 0111 và mang Cout = 1. Trong bộ cộng này, tiến hành với năm đầu ra trong phần mở rộng bên dưới.
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 ))).
Ưu điểm và nhược điểm
các Ưu điểm của phụ gia Kogge Stone bao gồm những điều sau đây.
- Bộ cộng đá Kogge là bộ cộng rất nhanh
- Đây là phiên bản nâng cao dành cho trình bổ sung tiền tố song song
- Bộ cộng này giúp giảm mức tiêu thụ điện năng cũng như độ trễ so với loại logic thông thường khác.
- Nó tập trung vào thời gian thiết kế và tốt nhất cho các ứng dụng hiệu suất cao.
- Bộ cộng này được tạo ra rất hiệu quả trên bộ lọc FIR so với các loại bộ cộng khác nhờ giảm đáng kể công suất tính toán, diện tích và thời gian.
các Nhược điểm của phụ gia Kogge-stone bao gồm những điều sau đây.
- Bộ cộng này sử dụng nhiều diện tích hơn để triển khai so với bộ cộng Brent–Kung, mặc dù nó có ít phân tán ra hơn ở mọi giai đoạn, giúp nâng cao hiệu suất điển hình CMOS hiệu suất của nút xử lý.
- Đối với bộ cộng Kogge–Stone, tắc nghẽn đường dây thường xuyên là một vấn đề.
Ứng dụng
Các ứng dụng của bộ cộng Kogge–Stone bao gồm:
- Bộ cộng Kogge Stone được sử dụng trong các bộ xử lý tín hiệu khác nhau để thực hiện các hàm số học rất nhanh.
- Đây là phần mở rộng dành cho bộ cộng nhìn về phía trước, được sử dụng để thực hiện phép cộng rất nhanh trong các hệ thống máy tính hiệu năng cao.
- Loại bộ cộng này được sử dụng trong các ứng dụng xử lý tín hiệu.
- Bộ cộng này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chủ yếu cho các mạch số học dựa trên hiệu suất cao.
- Loại bộ cộng này thường được sử dụng cho các bộ cộng rộng vì nó thể hiện độ trễ thấp nhất giữa các cấu trúc khác.
- KSA giúp cộng các số lớn hơn bằng cách sử dụng ít diện tích, công suất và thời gian hơn.
- Nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống VLSI khác nhau như bộ vi xử lý kiến trúc & kiến trúc DSP dành riêng cho ứng dụng.
Trình bổ sung tiền tố song song là gì?
Bộ cộng tiền tố song song là một loại bộ cộng sử dụng thao tác tiền tố để thực hiện phép cộng hiệu quả. Các bộ cộng này có nguồn gốc từ bộ cộng nhìn về phía trước và phù hợp với phép cộng nhị phân thông qua từ rộng.
Bộ cộng nào phù hợp để cộng nhanh?
Bộ cộng mang theo nhìn trước phù hợp để cộng nhanh trong logic kỹ thuật số vì bộ cộng này chỉ đơn giản là tăng tốc độ bằng cách giảm lượng thời gian cần thiết để quyết định mang bit.
Thuật toán cộng Kogge-Stone là gì?
Thuật toán bộ cộng Kogge-Stone là cấu trúc của tiền tố CLA song song có tốc độ phân tán thấp ở mọi giai đoạn để làm cho nó hiệu quả hơn trong các nút quy trình CMOS thông thường.
Như vậy, đây là tổng quan về bộ cộng Kogge-Stone đây là phiên bản bổ sung mang theo nhìn về phía trước nổi tiếng nhất. Bộ cộng này chỉ đơn giản tạo ra các tín hiệu mang trong thời gian O (log2N) và được coi là thiết kế bộ cộng tốt nhất. Vì vậy, bộ cộng này có kiến trúc thường xuyên nhất, chủ yếu dành cho các bộ cộng hiệu suất cao trong ngành. Do đó, KSA này bao gồm bố cục thông thường và là phần bổ sung đặc biệt do có ít quạt ra nhất hoặc độ sâu logic nhỏ nhất. Vì vậy, bộ cộng này trở thành bộ cộng rất nhanh với diện tích lớn. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, bộ cộng nhìn về phía trước là gì?
