가산기는 덧셈 연산을 수행하는 데 사용되는 디지털 전자 장치의 디지털 회로 유형입니다. 곱셈 연산도 주로 이 연산의 순서에 따라 달라집니다. 따라서 이는 다양한 범위의 아키텍처에서 다양한 기술을 사용하여 다양한 방식으로 간단히 구현할 수 있습니다. 빠르고 안정적인 가산기 설계는 임베디드 애플리케이션 및 필터링 작업의 주요 목표입니다. 다음과 같은 다양한 유형의 가산기가 있습니다. 리플 캐리 가산기 , Kogge-stone 가산기, Spanning Tree 가산기, Brent kung 가산기, Parallel prefix 가산기, Carry Look Ahead 가산기, Sparse Kogge-stone 가산기 등. 이 기사에서는 다음에 대한 개요를 설명합니다. 코게 스톤 아데 r 또는 KSA.
Kogge Stone Adder 란 무엇입니까?
Kogge–Stone adder 또는 KSA는 다음과 같은 병렬 접두어 형식입니다. CLA(캐리 예측 가산기) . 이 가산기는 Brent-Kung 가산기에 비해 구현에 더 많은 영역을 사용하지만 모든 단계에서 팬아웃이 낮아 일반적인 CMOS 프로세스 노드의 성능이 향상됩니다. 그러나 KSA에서는 배선 혼잡이 문제가 되는 경우가 많습니다.
Kogge Stone 가산기 또는 KSA는 다양한 신호 처리에 사용되는 매우 빠른 가산기입니다. 프로세서 (SPP)를 사용하여 최상의 산술 기능을 수행합니다. 따라서 이 가산기의 작동 속도는 입력에서 출력으로 전파를 전달함으로써 제한될 수 있습니다. 일반적으로 KSA는 업계 내 고성능 기반 연산 회로에 사용되는 설계 시점에 따라 최적의 덧셈 특성을 갖는 병렬 접두어 가산기입니다.
Kogge Stone Adder 회로도
Kogge-Stone Adder 다이어그램은 아래와 같습니다. 이 유형의 가산기는 주로 업계 내 고성능 가산기를 위한 가장 빠르고 가장 일반적인 아키텍처 가산기 설계로 간주됩니다. 이러한 유형의 가산기에서는 증가된 면적 비용으로 캐리어를 병렬로 계산하여 캐리어가 매우 빠르게 생성됩니다.
캐리 전파 및 생성 신호의 트리 구조는 아래 다이어그램에 나와 있습니다. 이 가산기에서 Carry 생성 네트워크는 세 개의 블록을 포함하는 매우 중요한 블록입니다. 검정색 셀, 회색 셀 및 버퍼. 따라서 검정색 셀은 생성 및 전달 신호 계산에 주로 사용되며, 회색 셀은 후처리 단계 내 합계 계산에 필요한 생성 신호 계산에 주로 사용되며, 버퍼는 주로 신호의 균형을 맞추는 데 사용됩니다. 로딩 효과.
Kogge Stone Adder는 어떻게 작동합니까?
Kogge-Stone 가산기는 모든 캐리 예측 가산기와 유사한 비트 범위에 대해 내부적으로 '생성' 및 '전파' 비트를 추적합니다. 덧셈 내의 단일 열이 두 입력이 모두 1(논리 AND)일 때 캐리 비트를 생성하고 정확히 하나의 입력이 1(논리 XOR)이면 캐리 비트가 전파되는 1비트 범위로 시작합니다. 따라서 Kogge-Stone Adder는 합계 비트를 계산하기 위한 주로 세 가지 처리 단계를 포함합니다. 사전 처리 단계, 캐리 생성 네트워크 및 사후 처리 단계입니다. 따라서 이 세 가지 단계는 주로 이 가산기 작업과 관련됩니다. 이 세 단계는 아래에서 논의됩니다.
전처리 단계
이 전처리 단계에는 A와 B 내의 모든 비트 쌍에 해당하는 생성 및 전파된 신호의 계산이 포함됩니다.
파이 = AI x Bi
기 = 아이와 비
캐리 생성 네트워크
캐리 생성 단계에서는 모든 비트에 해당하는 캐리를 계산합니다. 따라서 이러한 작업 실행은 병렬로 수행될 수 있습니다. 캐리 계산을 병렬로 수행한 후 작은 조각으로 분할됩니다. 중간 신호로서 아래 논리 방정식으로 지정된 캐리 전파 및 생성 신호를 활용합니다.
CPi:j = Pi:k + 1 및 Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 또는 (Pi:k + 1 및 Gk:j)
후처리
이 사후 처리 단계는 모든 캐리 미리보기 계열 가산기에 매우 일반적이며 합계 비트 계산과 관련됩니다.
Ci – 1 = (Pi 및 Cin) 또는 Gi
Si = Pi = x 또는 Ci – 1
4비트 코게스톤 애더
4비트 Kogge-Stone 가산기에서 모든 수직 스테이지는 '전파' 및 '생성' 비트를 생성합니다. 캐리는 합계 비트를 생성하기 위해 정사각형 상자 내의 입력 후 첫 번째 전파를 통해 이러한 비트가 XOR되는 최종 단계에서 생성됩니다.
예를 들어; A=1 & B=0일 때 전파가 XOR로 계산되면 전파 o/p가 1로 생성됩니다. 여기서 생성 값은 A = 1, B = 0일 때 AND로 계산할 수 있으며 생성은 다음과 같습니다. o/p 값은 0입니다. 마찬가지로 모든 합계 비트는 입력에 대해 계산됩니다. A = 1011 & B = 1100 출력, 합계 = 0111 및 Cout = 1을 전달합니다. 이 가산기에서는 아래 확장의 5개 출력을 진행합니다.
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 ))).
장점과 단점
그만큼 Kogge Stone 가산기의 장점 다음을 포함합니다.
- Kogge 석재 가산기는 매우 빠른 가산기입니다.
- 이것은 병렬 접두사 추가기의 고급 버전입니다.
- 이 가산기는 다른 기존 유형의 로직에 비해 전력 소비와 지연을 줄이는 데 도움이 됩니다.
- 설계 시간에 중점을 두고 있으며 고성능 애플리케이션에 가장 적합합니다.
- 이 가산기는 계산 능력, 면적 및 시간을 크게 줄여 다른 종류의 가산기에 비해 FIR 필터에서 매우 효율적으로 만들어졌습니다.
그만큼 Kogge-stone adder의 단점 다음을 포함합니다.
- 이 가산기는 Brent-Kung 가산기에 비해 구현에 더 많은 영역을 사용하지만 모든 단계에서 팬아웃이 적기 때문에 일반적인 성능이 향상됩니다. CMOS 프로세스 노드 성능.
- Kogge-Stone 애더의 경우 배선 정체가 문제가 되는 경우가 많습니다.
응용
Kogge–Stone 가산기의 응용 분야는 다음과 같습니다.
- Kogge Stone 가산기는 매우 빠른 산술 기능을 수행하기 위해 다양한 신호 처리 프로세서에 사용됩니다.
- 이는 고성능 컴퓨팅 시스템 내에서 매우 빠른 추가를 수행하는 데 사용되는 캐리 미리보기 가산기의 확장입니다.
- 이 유형의 가산기는 신호 처리 애플리케이션에 사용됩니다.
- 이 가산기는 고성능 기반 연산 회로를 중심으로 업계에서 널리 사용됩니다.
- 이러한 종류의 가산기는 다른 구조 사이에서 가장 낮은 지연을 보여주기 때문에 일반적으로 넓은 가산기에 사용됩니다.
- KSA는 더 적은 면적, 전력 및 시간을 사용하여 더 많은 숫자를 추가하는 데 도움이 됩니다.
- 다음과 같은 다양한 VLSI 시스템에서 광범위하게 사용됩니다. 마이크로프로세서 아키텍처 및 애플리케이션별 DSP 아키텍처.
병렬 접두사 추가기란 무엇입니까?
병렬 접두사 가산기는 접두사 연산을 사용하여 효율적인 덧셈을 수행하는 가산기의 한 유형입니다. 이 가산기는 캐리 미리보기 가산기에서 파생되며 넓은 단어를 통한 이진 추가에 적합합니다.
빠른 덧셈에 적합한 가산기는 무엇인가요?
캐리 미리보기 가산기는 디지털 논리의 빠른 추가에 적합합니다. 왜냐하면 이 가산기는 단순히 비트 전달을 결정하는 데 필요한 시간을 줄여 속도를 향상시키기 때문입니다.
“DC 모터의 동적 제동 ”
Kogge-Stone 가산기 알고리즘이란 무엇입니까?
Kogge-Stone 가산기 알고리즘은 일반 CMOS 프로세스 노드에서 더 효과적으로 만들기 위해 모든 단계에서 팬아웃이 낮은 병렬 접두사 CLA 구조입니다.
따라서 이는 Kogge-Stone 가산기 개요 이는 가장 잘 알려진 캐리 미리보기 가산기 버전입니다. 이 가산기는 단순히 O(log2N) 시간 내에 캐리 신호를 생성하며 일반적으로 최고의 가산기 설계로 간주됩니다. 따라서 이 가산기는 업계 내에서 주로 고성능 가산기에 가장 빈번하게 사용되는 아키텍처를 가지고 있습니다. 따라서 이 KSA에는 일반 레이아웃이 포함되어 있으며 팬아웃이 가장 적거나 논리 깊이가 가장 작기 때문에 특수 가산기입니다. 따라서 이 가산기는 넓은 면적을 갖는 매우 빠른 가산기가 됩니다. 여기에 질문이 있습니다. 캐리 미리보기 가산기가 무엇입니까?
