Un sumador es un tipo de circuito digital en electrónica digital que se utiliza para realizar operaciones de suma. Incluso la operación de multiplicación depende principalmente de la secuencia de esta operación. Por lo tanto, estos pueden implementarse simplemente de diferentes maneras con diferentes tecnologías en diferentes rangos de arquitecturas. El diseño de sumadores confiables y de alta velocidad es el objetivo principal en aplicaciones integradas y operaciones de filtrado. Hay diferentes tipos de sumadores disponibles como sumador de acarreo de ondulación , sumador de piedra de Kogge, sumador de árbol de expansión, sumador de kung Brent, sumador de prefijo paralelo, sumador de anticipación, sumador de piedra de Kogge disperso, etc. Este artículo analiza una descripción general de Añadir piedra de Kogge r o KSA.
¿Qué es la víbora de piedra de Kogge?
El sumador Kogge-Stone o KSA es una forma de prefijo paralelo de CLA (sumador de anticipación de acarreo) . Este sumador utiliza más área para implementar en comparación con el sumador Brent-Kung, aunque tiene una distribución baja en cada etapa, lo que mejora el rendimiento de los nodos de proceso CMOS típicos. Pero la congestión del cableado suele ser un problema para las KSA.
El sumador Kogge Stone o KSA es un sumador muy rápido utilizado en diversos procesamientos de señales. procesadores (SPP) para realizar la mejor función aritmética. Por lo tanto, la velocidad de operación de este sumador se puede restringir llevando la propagación desde la entrada a la salida. Generalmente, KSA es un sumador de prefijos paralelos que tiene la especialidad de realizar la mejor suma dependiendo del tiempo de diseño y que se utiliza para circuitos aritméticos basados en alto rendimiento dentro de la industria.
Diagrama del circuito de la víbora de piedra Kogge
El diagrama de Kogge-Stone Adder se muestra a continuación. Este tipo de sumador se considera simplemente el diseño de sumador de arquitectura más rápido y común, principalmente para sumadores de alto rendimiento dentro de la industria. En este tipo de sumador, las portadoras se generan muy rápidamente calculándolas en paralelo con un mayor costo de área.
Las estructuras de árbol de acarreo, propagación y generación de señales se muestran en el siguiente diagrama. En este sumador, la red de generación Carry es un bloque muy significativo que incluye tres bloques; Celda negra, celda gris y búfer. Por lo tanto, las celdas de color negro se usan principalmente en el cálculo de señales de generación y propagación, las celdas grises se usan principalmente en el cálculo de señales de generación que se requieren dentro del cálculo de la suma dentro de la etapa de posprocesamiento y los buffers se usan principalmente para equilibrar el efecto de carga.
¿Cómo funciona la víbora de piedra Kogge?
El sumador Kogge-Stone rastrea bits 'generados' y 'propagados' internamente para tramos de bits similares a todos los sumadores de anticipación. Comenzamos con intervalos de 1 bit, donde una sola columna dentro de la suma produce un bit de acarreo cuando ambas entradas son 1 (Y lógico) y un bit de acarreo se propagará si precisamente una entrada es 1 (XOR lógico). Así, Kogge-Stone Adder incluye principalmente tres etapas de procesamiento para calcular la suma de bits; la etapa de Preprocesamiento, la red de generación de Carry y la etapa de Postprocesamiento. Entonces, estos tres pasos están involucrados principalmente en esta operación sumadora. Estas tres etapas se analizan a continuación.
Etapa de preprocesamiento
Esta etapa de preprocesamiento implica el cálculo de las señales generadas y propagadas equivalentes a cada par de bits dentro de A y B.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai y Bi
Red de generación de transporte
En la etapa de generación de acarreo, calculamos acarreos equivalentes a cada bit. Por lo que la ejecución de estas operaciones se puede realizar en paralelo. Después del cálculo de los transportes en paralelo, estos se segmentan en partes menores. Como señales intermedias, utiliza señales de acarreo, propagación y generación que se especifican mediante las siguientes ecuaciones lógicas.
CPi:j = Pi:k + 1 y Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 o (Pi:k + 1 y Gk:j)
Postprocesamiento
Esta etapa de posprocesamiento es muy común para todos los sumadores de la familia de acarreo anticipado e implica el cálculo de la suma de bits.
Ci – 1 = (Pi y Cin) o Gi
Si = Pi = x o Ci – 1
Sumador de piedra Kogge de 4 bits
En el sumador Kogge-Stone de 4 bits, cada etapa vertical genera un bit de 'propagación' y un bit de 'generación'. Los acarreos se generan en la etapa final donde estos bits son XOR a través de la primera propagación después de la entrada dentro de los cuadros cuadrados para generar los bits de suma.
Por ejemplo; si la propagación se calcula mediante XOR cuando A = 1 y B = 0, entonces genera la propagación o/p como 1. Aquí, el valor de generación se puede calcular con AND cuando A = 1, B = 0 y la generación El valor o/p es 0. De manera similar, todos los bits de suma se calculan para las entradas: A = 1011 y B = 1100. Las salidas luego suman = 0111 y llevan Cout = 1. En este sumador, proceda con las cinco salidas en la siguiente expansión.
S0 = (A0 ^ B0) ^ 𝐶𝐼𝑁.
S1 = (A1 ^ B1) ^ (A0 y 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 ))).
Ventajas y desventajas
El Ventajas del sumador Kogge Stone incluir lo siguiente.
- La víbora de piedra Kogge es una víbora muy rápida
- Esta es una versión avanzada para sumadores de prefijos paralelos.
- Este sumador ayuda a reducir el consumo de energía y el retraso en comparación con otros tipos de lógica convencionales.
- Se centra en el tiempo de diseño y es mejor para aplicaciones de alto rendimiento.
- Este sumador se vuelve muy eficiente en el filtro FIR en comparación con otros tipos de sumadores debido a una enorme reducción en la potencia, el área y el tiempo de cálculo.
El desventajas de la sumadora de piedra Kogge incluir lo siguiente.
- Este sumador utiliza más área para implementar en comparación con el sumador Brent-Kung, aunque tiene menos despliegue en cada etapa, lo que mejora el típico CMOS rendimiento del nodo de proceso.
- Para los sumadores Kogge-Stone, la congestión del cableado suele ser un problema.
Aplicaciones
Las aplicaciones del sumador Kogge-Stone incluyen las siguientes.
- El sumador Kogge Stone se utiliza en varios procesadores de procesamiento de señales para realizar funciones aritméticas muy rápidas.
- Esta es una extensión para el sumador de anticipación de acarreo, que se utiliza para realizar sumas muy rápidas dentro de sistemas informáticos de alto rendimiento.
- Este tipo de sumador se utiliza en aplicaciones de procesamiento de señales.
- Este sumador se utiliza ampliamente en la industria principalmente para circuitos aritméticos basados en alto rendimiento.
- Este tipo de sumador se usa normalmente para sumadores anchos porque demuestra el menor retraso entre otras estructuras.
- KSA ayuda a sumar números más grandes utilizando menos área, energía y tiempo.
- Se utiliza ampliamente en varios sistemas VLSI como microprocesador Arquitectura y arquitectura DSP específica de la aplicación.
¿Qué es un sumador de prefijos paralelos?
El sumador de prefijos paralelo es un tipo de sumador que utiliza la operación de prefijos para realizar una suma eficiente. Estos sumadores se derivan del sumador de anticipación y son adecuados para la suma binaria a través de palabras anchas.
¿Qué sumador es apto para la suma rápida?
Un sumador de anticipación de acarreo es adecuado para la suma rápida en lógica digital porque este sumador simplemente mejora la velocidad al disminuir la cantidad de tiempo necesario para decidir transportar bits.
¿Qué es el algoritmo sumador de Kogge-Stone?
El algoritmo sumador Kogge-Stone es una estructura de un CLA de prefijo paralelo que tiene una distribución baja en cada etapa para hacerlo más efectivo en los nodos de proceso CMOS normales.
Así, esto es una visión general del sumador Kogge-Stone que es la versión sumadora de anticipación de acarreo más conocida. Este sumador simplemente produce las señales de acarreo en un tiempo O (log2N) y se considera en general el mejor diseño de sumador. Por lo tanto, este sumador tiene la arquitectura más frecuente, principalmente para sumadores de alto rendimiento dentro de la industria. Por lo tanto, este KSA incluye un diseño regular y es el sumador especial debido a su menor distribución o profundidad lógica más pequeña. Entonces este sumador se convierte en un sumador muy rápido con un área grande. Aquí tienes una pregunta: ¿qué es un sumador de anticipación?
