الأفعى هي نوع من الدوائر الرقمية في الإلكترونيات الرقمية التي تستخدم لإجراء عمليات الجمع. وحتى عملية الضرب تعتمد بشكل أساسي على تسلسل هذه العملية. لذلك، يمكن تنفيذها ببساطة بطرق مختلفة باستخدام تقنيات مختلفة في نطاقات مختلفة من البنى. يعد تصميم الأفعى عالي السرعة والموثوق هو الهدف الرئيسي في التطبيقات المدمجة وعمليات التصفية. هناك أنواع مختلفة من الإضافات المتاحة مثل تموج تحمل الأفعى ، أفعى Kogge-stone، أفعى الشجرة الممتدة، أفعى Brent kung، أفعى البادئة المتوازية، أفعى Carry look للأمام، أفعى kogge-stone المتفرقة، إلخ. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على كوجي ستون أدي ص أو المملكة العربية السعودية.
ما هو Kogge Stone Adder؟
إن Kogge – Stone adder أو KSA هو شكل بادئة موازية لـ CLA (أداة الإضافة المحمولة) . تستخدم هذه الأداة مساحة أكبر للتنفيذ مقارنة بأداة Brent–Kung، على الرغم من أنها تحتوي على مروحة منخفضة في كل مرحلة، مما يعزز أداء عقد عملية CMOS النموذجية. لكن ازدحام الأسلاك غالبًا ما يمثل مشكلة بالنسبة للمملكة العربية السعودية.
Kogge Stone adder أو KSA هو جهاز سريع جدًا يستخدم في معالجة الإشارات المختلفة المعالجات (SPP) لأداء أفضل وظيفة حسابية. لذلك يمكن تقييد سرعة تشغيل هذا المجمع عن طريق نقل الانتشار من الإدخال إلى الإخراج. بشكل عام، المملكة العربية السعودية عبارة عن أداة جمع بادئة متوازية تتمتع بميزة أفضل إضافة اعتمادًا على وقت التصميم الذي يستخدم للدوائر الحسابية عالية الأداء داخل الصناعة.
مخطط دائرة Kogge Stone Adder
يظهر مخطط Kogge-Stone Adder أدناه. يعتبر هذا النوع من الإضافات ببساطة هو تصميم الإضافات المعمارية الأسرع والأكثر شيوعًا بشكل أساسي للإضافات عالية الأداء داخل الصناعة. في هذا النوع من المجمعات، يتم إنشاء الموجات الحاملة بسرعة كبيرة عن طريق حسابها بالتوازي بتكلفة المنطقة المتزايدة.
تظهر الهياكل الشجرية للنشر وتوليد الإشارات في الرسم البياني أدناه. في هذا الجامع، تعد شبكة الجيل Carry كتلة مهمة جدًا تتضمن ثلاث كتل؛ الخلية السوداء والخلية الرمادية والمخزن المؤقت. لذلك تستخدم الخلايا ذات اللون الأسود بشكل أساسي في حساب كل من إشارات التوليد والنشر، وتستخدم الخلايا الرمادية بشكل أساسي في حساب توليد الإشارات المطلوبة ضمن حساب المجموع في مرحلة ما بعد المعالجة وتستخدم المخازن المؤقتة بشكل أساسي لموازنة تأثير التحميل.
كيف يعمل Kogge Stone Adder؟
يقوم برنامج Kogge-Stone بتتبع البتات 'إنشاء' و'نشر' داخليًا لفترات من البتات المشابهة لجميع أدوات الإضافة المحمولة. نبدأ بمسافات 1 بت، حيث ينتج عمود واحد ضمن الإضافة بتة حمل عندما يكون كلا المدخلين 1 (منطقي AND) وسوف تنتشر بتة النقل إذا كان أحد المدخلات بالضبط هو 1 (XOR المنطقي). وبالتالي، يتضمن Kogge-Stone Adder بشكل أساسي ثلاث مراحل معالجة لحساب مجموع البتات؛ مرحلة ما قبل المعالجة، وشبكة توليد الحمل، ومرحلة ما بعد المعالجة. لذا فإن هذه الخطوات الثلاث متضمنة بشكل أساسي في عملية الإضافة هذه. وتناقش هذه المراحل الثلاث أدناه.
مرحلة المعالجة المسبقة
“كيف تعمل GPS ”
تتضمن مرحلة المعالجة المسبقة هذه حساب كل من الإشارات المولدة والمنتشرة المكافئة لكل زوج من البتات داخل A وB.
بي = آي × بي
جي = منظمة العفو الدولية وبي
شبكة الجيل الحامل
في مرحلة توليد الحمل، نقوم بحساب الحمل المكافئ لكل بت. لذلك يمكن تنفيذ هذه العمليات بالتوازي. بعد حساب الحمل بالتوازي، يتم تقسيمها إلى أجزاء صغيرة. كإشارات وسيطة، فإنه يستخدم نشر وتوليد الإشارات التي يتم تحديدها بواسطة المعادلات المنطقية أدناه.
CPi:j = Pi:k + 1 وPk:j
CGi:j = Gi:k + 1 أو (Pi:k + 1 وGk:j)
معالجة ما بعد
تعتبر مرحلة ما بعد المعالجة هذه شائعة جدًا لجميع إضافات عائلة التطلع المستقبلي وتتضمن حساب مجموع البتات.
Ci – 1 = (Pi وCin) أو Gi
Si = Pi = x أو Ci - 1
4 بت كوج ستون الأفعى
في أداة إضافة Kogge-Stone ذات 4 بتات، تولد كل مرحلة عمودية بتة 'نشر' وبتة 'إنشاء'. يتم إنشاء الحمل في المرحلة النهائية حيث تكون هذه البتات XOR من خلال النشر الأول بعد الإدخال داخل المربعات المربعة لإنشاء مجموع البتات.
على سبيل المثال؛ إذا تم حساب النشر بواسطة XOR عندما يكون A=1 & B=0، فسيتم إنشاء النشر o/p كـ 1. هنا، يمكن حساب قيمة الإنشاء باستخدام AND عندما تكون A = 1، B = 0، ويتم إنشاء قيمة o/p هي 0. وبالمثل، يتم حساب مجموع البتات للمدخلات: A = 1011 & B = 1100 المخرجات ثم المجموع = 0111 وتحمل Cout = 1. في هذا المجمّع، تابع المخرجات الخمسة في التوسيع أدناه.
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))).
المزايا والعيوب
ال مزايا الأفعى Kogge Stone تشمل ما يلي.
- الأفعى الحجرية Kogge هي الأفعى الأسرع جدًا
- هذه نسخة متقدمة لإضافات البادئة المتوازية
- يساعد هذا المجمع في تقليل استهلاك الطاقة وكذلك التأخير مقارنة بمنطق النوع التقليدي الآخر.
- إنه يركز على وقت التصميم وهو الأفضل للتطبيقات عالية الأداء.
- تم جعل هذا المجمع فعالاً للغاية على مرشح FIR مقارنة بالأنواع الأخرى من المجمعات من خلال التخفيض الكبير في قوة الحساب والمساحة والوقت.
ال عيوب الأفعى Kogge-stone تشمل ما يلي.
- تستخدم هذه الأداة مساحة أكبر للتنفيذ مقارنةً بأداة Brent–Kung، على الرغم من أنها تحتوي على مساحة أقل في كل مرحلة، مما يعزز النموذج النموذجي كموس أداء عقدة العملية
- بالنسبة إلى أدوات إضافة Kogge-Stone، غالبًا ما يمثل ازدحام الأسلاك مشكلة.
التطبيقات
تتضمن تطبيقات برنامج Kogge–Stone adder ما يلي.
- يتم استخدام Kogge Stone adder في العديد من معالجات معالجة الإشارات لأداء وظائف حسابية سريعة جدًا.
- هذا هو امتداد لأداة التطلع للأمام، المستخدمة لإجراء إضافة سريعة جدًا ضمن أنظمة الحوسبة عالية الأداء.
- يستخدم هذا النوع من الجامع في تطبيقات معالجة الإشارات.
- يستخدم هذا الأفعى على نطاق واسع في الصناعة بشكل رئيسي للدوائر الحسابية عالية الأداء.
- يتم استخدام هذا النوع من الجامع بشكل طبيعي للجامعات العريضة لأنه يوضح أقل تأخير بين الهياكل الأخرى.
- تساعد المملكة العربية السعودية في إضافة أعداد أكبر باستخدام مساحة وطاقة ووقت أقل.
- يتم استخدامه على نطاق واسع في أنظمة VLSI المختلفة مثل المعالج الدقيق الهندسة المعمارية وهندسة DSP الخاصة بالتطبيق.
ما هو مُضيف البادئة المتوازية؟
أداة إضافة البادئة الموازية هي نوع من أدوات الإضافة التي تستخدم عملية البادئة لإجراء عملية إضافة فعالة. هذه الإضافات مشتقة من أداة حمل النظرة الأمامية وهي مناسبة للإضافة الثنائية من خلال الكلمات العريضة.
أي الأفعى مناسب للإضافة السريعة؟
تعتبر أداة الإضافة المحمولة ذات المظهر الأمامي مناسبة للإضافة السريعة في المنطق الرقمي لأن أداة الإضافة هذه تعمل ببساطة على تحسين السرعة عن طريق تقليل مقدار الوقت اللازم لاتخاذ قرار بحمل البتات.
ما هي خوارزمية الأفعى Kogge-Stone؟
إن خوارزمية Kogge-Stone adder عبارة عن بنية من البادئة المتوازية CLA التي تتميز بتوزيع منخفض في كل مرحلة لجعلها أكثر فعالية في عقد عملية CMOS العادية.
هكذا هذا نظرة عامة على الأفعى Kogge-Stone وهو الإصدار الأكثر شهرة لأداة التطلع إلى الأمام. ينتج هذا المجمع ببساطة إشارات الحمل خلال وقت O (log2N) ويعتبر على نطاق واسع أفضل تصميم للجامع. لذا فإن هذا المجمع لديه البنية الأكثر شيوعًا بشكل أساسي للجامعات عالية الأداء داخل الصناعة. وبالتالي، تتضمن هذه المملكة العربية السعودية تخطيطًا منتظمًا وهي الجامع الخاص نظرًا لقلة التشعب أو أصغر عمق منطقي. لذا تصبح هذه الأفعى أداة سريعة جدًا بمساحة كبيرة. إليك سؤال لك، ما هو جهاز التطلع إلى الأمام؟
