Un additionneur est un type de circuit numérique en électronique numérique utilisé pour effectuer des opérations d'addition. Même l’opération de multiplication dépend principalement de la séquence de cette opération. Ainsi, ceux-ci peuvent être mis en œuvre simplement de différentes manières avec différentes technologies et différentes gammes d’architectures. La conception d'additionneurs rapides et fiables est l'objectif principal des applications embarquées et des opérations de filtrage. Il existe différents types d'additionneurs disponibles comme additionneur de transport ondulatoire , l'additionneur de pierre Kogge, l'additionneur Spanning Tree, l'additionneur Brent kung, l'additionneur de préfixe parallèle, l'additionneur Carry look forward, l'additionneur Sparse Kogge-stone, etc. Cet article donne un aperçu de Kogge Pierre Adde r ou KSA.
Qu'est-ce que l'additionneur de pierre Kogge ?
L'additionneur Kogge – Stone ou KSA est une forme de préfixe parallèle de CLA (additionneur de report) . Cet additionneur utilise plus de surface à mettre en œuvre que l'additionneur Brent – Kung, bien qu'il ait une faible diffusion à chaque étape, ce qui améliore les performances des nœuds de processus CMOS typiques. Mais la congestion du câblage est souvent un problème pour les KSA.
L'additionneur Kogge Stone ou KSA est un additionneur très rapide utilisé dans divers traitements du signal processeurs (SPP) pour exécuter la meilleure fonction arithmétique. Ainsi, la vitesse de fonctionnement de cet additionneur peut être limitée en effectuant la propagation de l'entrée à la sortie. Généralement, KSA est un additionneur de préfixes parallèle qui a la spécialité du meilleur ajout en fonction du temps de conception et qui est utilisé pour les circuits arithmétiques hautes performances au sein de l'industrie.
Schéma du circuit de l'additionneur de pierre Kogge
Le diagramme Kogge-Stone Adder est présenté ci-dessous. Ce type d'additionneur est simplement considéré comme la conception d'additionneur d'architecture la plus rapide et la plus courante, principalement pour les additionneurs hautes performances de l'industrie. Dans ce type d'additionneur, les porteuses sont générées très rapidement en les calculant en parallèle au coût de surface accru.
Les structures arborescentes des signaux de propagation et de génération sont présentées dans le diagramme ci-dessous. Dans cet additionneur, le réseau de génération Carry est un bloc très significatif qui comprend trois blocs ; Cellule noire, cellule grise et tampon. Ainsi, les cellules de couleur noire sont principalement utilisées dans le calcul des signaux de génération et de propagation, les cellules grises sont principalement utilisées dans le calcul des signaux de génération requis dans le calcul de la somme au cours de l'étape de post-traitement et les tampons sont principalement utilisés pour équilibrer les effet de chargement.
Comment fonctionne l'additionneur de pierre Kogge ?
L'additionneur Kogge-Stone suit les bits « générer » et « propager » en interne pour des étendues de bits similaires à tous les additionneurs à anticipation de report. Nous commençons par des étendues de 1 bit, partout où une seule colonne dans l'addition produit un bit de retenue lorsque les deux entrées sont à 1 (ET logique) et un bit de retenue se propage si précisément une entrée est à 1 (XOR logique). Ainsi, Kogge-Stone Adder comprend principalement trois étapes de traitement pour calculer les bits de somme ; l'étape de pré-traitement, le réseau de génération Carry et l'étape de post-traitement. Ces trois étapes interviennent donc principalement dans cette opération d’additionneur. Ces trois étapes sont discutées ci-dessous.
Étape de prétraitement
Cette étape de prétraitement implique le calcul des signaux générés et propagés équivalents à chaque paire de bits dans A et B.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai et Bi
Réseau de génération de transport
Lors de l'étape de génération de retenue, nous calculons l'équivalent de la retenue pour chaque bit. L'exécution de ces opérations peut donc être réalisée en parallèle. Après le calcul des retenues en parallèle, celles-ci sont segmentées en morceaux mineurs. En tant que signaux intermédiaires, il utilise des signaux de propagation et de génération qui sont spécifiés par les équations logiques ci-dessous.
CPi:j = Pi:k + 1 et Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 ou (Pi:k + 1 et Gk:j)
Post-traitement
Cette étape de post-traitement est très commune à tous les additionneurs de la famille Carry LookAhead et implique le calcul des bits de somme.
Ci – 1 = (Pi et Cin) ou Gi
Si = Pi = x ou Ci – 1
Additionneur de pierre Kogge 4 bits
Dans l'additionneur Kogge-Stone 4 bits, chaque étage vertical génère un bit de « propagation » et un bit de « génération ». Les retenues sont générées lors de l'étape finale où ces bits sont XOR via la première propagation après l'entrée dans les cases carrées pour générer les bits de somme.
Par exemple; si la propagation est calculée par XOR lorsque A = 1 et B = 0, alors elle génère le o/p de propagation comme 1. Ici, la valeur générée peut être calculée avec AND lorsque A = 1, B = 0 et la valeur générée La valeur o/p est 0. De même, tous les bits de somme sont calculés pour les entrées : A = 1011 et B = 1100 sorties puis somme = 0111 et reportez Cout = 1. Dans cet additionneur, procédez avec les cinq sorties dans l'expansion ci-dessous.
S0 = (A0 ^ B0) ^ 𝐶𝐼𝑁.
S1 = (A1 ^ B1) ^ (A0 et 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 ))).
Avantages et inconvénients
Le avantages de l'additionneur Kogge Stone inclure les éléments suivants.
- L'additionneur de pierre Kogge est un additionneur très rapide
- Il s'agit d'une version avancée pour les additionneurs de préfixes parallèles
- Cet additionneur aide à réduire la consommation d'énergie ainsi que le retard par rapport à d'autres logiques de type conventionnel.
- Il se concentre sur le temps de conception et convient mieux aux applications hautes performances.
- Cet additionneur est rendu très efficace sur le filtre FIR par rapport à d'autres types d'additionneurs grâce à une énorme réduction de la puissance de calcul, de la surface et du temps.
Le inconvénients de l'additionneur Kogge-stone inclure les éléments suivants.
- Cet additionneur utilise plus de surface à mettre en œuvre que l'additionneur Brent-Kung, bien qu'il ait moins de diffusion à chaque étape, ce qui améliore le fonctionnement typique. CMOS performances des nœuds de processus.
- Pour les additionneurs Kogge-Stone, l'encombrement du câblage est souvent un problème.
Applications
Les applications de l'additionneur Kogge – Stone sont les suivantes.
- L'additionneur Kogge Stone est utilisé dans divers processeurs de traitement du signal pour exécuter des fonctions arithmétiques très rapides.
- Il s'agit d'une extension pour l'additionneur de retenue, utilisé pour effectuer des additions très rapides dans les systèmes informatiques hautes performances.
- Ce type d'additionneur est utilisé dans les applications de traitement du signal.
- Cet additionneur est largement utilisé dans l'industrie, principalement pour les circuits arithmétiques hautes performances.
- Ce type d'additionneur est normalement utilisé pour les additionneurs larges car il présente le délai le plus faible entre les autres structures.
- KSA aide à ajouter de plus grands nombres en utilisant moins de surface, d'énergie et de temps.
- Il est largement utilisé dans divers systèmes VLSI comme microprocesseur architecture et architecture DSP spécifique à l'application.
Qu'est-ce qu'un additionneur de préfixe parallèle ?
L'additionneur de préfixes parallèle est un type d'additionneur qui utilise l'opération de préfixe pour effectuer une addition efficace. Ces additionneurs sont dérivés de l'additionneur de retenue et conviennent à l'addition binaire via un mot large.
Quel additionneur est apte à une addition rapide ?
Un additionneur à anticipation de report convient à une addition rapide en logique numérique, car cet additionneur améliore simplement la vitesse en diminuant le temps nécessaire pour décider de transporter des bits.
Qu'est-ce que l'algorithme de l'additionneur Kogge-Stone ?
L'algorithme additionneur de Kogge-Stone est une structure d'un préfixe parallèle CLA qui a une faible diffusion à chaque étape pour le rendre plus efficace dans les nœuds de processus CMOS normaux.
Ainsi, c'est un aperçu de l'additionneur Kogge-Stone qui est la version d'additionneur de report la plus connue. Cet additionneur produit simplement les signaux de report dans un temps O (log2N) et est largement considéré comme la meilleure conception d'additionneur. Cet additionneur possède donc l'architecture la plus fréquente, principalement pour les additionneurs hautes performances de l'industrie. Ainsi, ce KSA comprend une disposition régulière et constitue l'additionneur spécial en raison de sa plus faible répartition ou de sa plus petite profondeur logique. Cet additionneur devient donc un additionneur très rapide avec une grande surface. Voici une question pour vous : qu'est-ce qu'un additionneur de report ?
