కొగ్గే స్టోన్ యాడర్: సర్క్యూట్, వర్కింగ్, అడ్వాంటేజెస్, అప్రయోజనాలు & దాని అప్లికేషన్లు

యాడర్ అనేది డిజిటల్ ఎలక్ట్రానిక్స్‌లోని ఒక రకమైన డిజిటల్ సర్క్యూట్, ఇది అదనపు కార్యకలాపాలను నిర్వహించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. గుణకారం యొక్క ఆపరేషన్ కూడా ప్రధానంగా ఈ ఆపరేషన్ యొక్క క్రమం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. కాబట్టి, వివిధ రకాల ఆర్కిటెక్చర్‌లలో వివిధ సాంకేతికతలతో వీటిని వివిధ మార్గాల్లో అమలు చేయవచ్చు. ఎంబెడెడ్ అప్లికేషన్‌లు & ఫిల్టరింగ్ ఆపరేషన్‌లలో హై-స్పీడ్ & నమ్మదగిన యాడర్ డిజైన్ ప్రధాన లక్ష్యం. వంటి వివిధ రకాల యాడర్‌లు అందుబాటులో ఉన్నాయి అలల క్యారీ యాడర్ , కొగ్గే-స్టోన్ యాడర్, స్పేనింగ్ ట్రీ యాడర్, బ్రెంట్ కుంగ్ యాడర్, పారలల్ ప్రిఫిక్స్ యాడర్, క్యారీ లుక్ ఎహెడ్ యాడర్, స్పార్స్ కొగ్గే-స్టోన్ యాడర్, మొదలైన వాటి యొక్క అవలోకనాన్ని ఈ వ్యాసం చర్చిస్తుంది కొగ్గే స్టోన్ అడ్డే r లేదా KSA.

కొగ్గే స్టోన్ యాడర్ అంటే ఏమిటి?

కోగ్గే-స్టోన్ యాడర్ లేదా KSA అనేది సమాంతర ఉపసర్గ రూపం CLA (క్యారీ-లుక్‌హెడ్ యాడర్) . ఈ యాడర్ బ్రెంట్-కుంగ్ యాడర్‌తో పోలిస్తే అమలు చేయడానికి ఎక్కువ ప్రాంతాన్ని ఉపయోగిస్తుంది, అయినప్పటికీ ఇది ప్రతి దశలో తక్కువ ఫ్యాన్-అవుట్‌ను కలిగి ఉంటుంది, ఇది సాధారణ CMOS ప్రాసెస్ నోడ్‌ల పనితీరును మెరుగుపరుస్తుంది. కానీ, KSAలకు వైరింగ్ రద్దీ తరచుగా సమస్యగా ఉంటుంది.

కొగ్గే స్టోన్ యాడర్ లేదా KSA అనేది వివిధ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్‌లో ఉపయోగించే చాలా వేగవంతమైన యాడర్ ప్రాసెసర్లు (SPP) ఉత్తమ అంకగణిత పనితీరును నిర్వహించడానికి. కాబట్టి ఈ యాడర్ యొక్క ఆపరేషన్ వేగాన్ని ఇన్‌పుట్ నుండి అవుట్‌పుట్‌కు ప్రచారం చేయడం ద్వారా పరిమితం చేయవచ్చు. సాధారణంగా, KSA అనేది పరిశ్రమలోని అధిక-పనితీరు ఆధారిత అంకగణిత సర్క్యూట్‌ల కోసం ఉపయోగించే డిజైన్ సమయాన్ని బట్టి ఉత్తమ జోడింపు యొక్క ప్రత్యేకతను కలిగి ఉండే సమాంతర ఉపసర్గ యాడర్.

కొగ్గే స్టోన్ యాడర్ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం

Kogge-స్టోన్ యాడర్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది.  ఈ రకమైన యాడర్‌లు ప్రధానంగా పరిశ్రమలోని అధిక-పనితీరు గల యాడర్‌ల కోసం వేగవంతమైన మరియు అత్యంత సాధారణ ఆర్కిటెక్చర్ యాడర్ డిజైన్‌గా పరిగణించబడతాయి. ఈ రకమైన యాడర్‌లో, పెరిగిన ప్రాంత వ్యయంతో సమాంతరంగా వాటిని గణించడం ద్వారా క్యారియర్‌లు చాలా త్వరగా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి.

క్యారీ ప్రొపగేట్ & జనరేట్ సిగ్నల్స్ యొక్క చెట్టు నిర్మాణాలు క్రింది రేఖాచిత్రంలో చూపబడ్డాయి. ఈ యాడర్‌లో, క్యారీ జనరేషన్ నెట్‌వర్క్ మూడు బ్లాక్‌లను కలిగి ఉన్న చాలా ముఖ్యమైన బ్లాక్; బ్లాక్ సెల్, గ్రే సెల్ మరియు బఫర్. కాబట్టి బ్లాక్ కలర్ సెల్స్ ప్రధానంగా ఉత్పత్తి మరియు ప్రచారం సిగ్నల్స్ రెండింటి గణనలో ఉపయోగించబడతాయి, గ్రే సెల్స్ ప్రధానంగా ఉత్పత్తి సిగ్నల్స్ గణనలో ఉపయోగించబడతాయి, ఇవి పోస్ట్-ప్రాసెసింగ్ దశలో మొత్తం లెక్కింపులో అవసరం మరియు బఫర్‌లు ప్రధానంగా బ్యాలెన్సింగ్ కోసం ఉపయోగించబడతాయి. లోడ్ ప్రభావం.

Kogge Stone Adder ఎలా పనిచేస్తుంది?

Kogge-Stone adder అన్ని క్యారీ-లుక్‌హెడ్ యాడర్‌లకు సమానమైన బిట్‌ల కోసం అంతర్గతంగా బిట్‌లను 'జనరేట్' & 'ప్రచారం' ట్రాక్ చేస్తుంది. మేము 1-బిట్ స్పాన్‌లతో ప్రారంభిస్తాము, రెండు ఇన్‌పుట్‌లు 1 (లాజికల్ మరియు) అయినప్పుడు అదనంగా ఉన్న ఒక కాలమ్ క్యారీ బిట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది & ఖచ్చితంగా ఒక ఇన్‌పుట్ 1 (లాజికల్ XOR) అయితే క్యారీ బిట్ ప్రచారం అవుతుంది. అందువలన, కొగ్గే-స్టోన్ యాడర్ మొత్తం బిట్‌లను లెక్కించడానికి ప్రధానంగా మూడు ప్రాసెసింగ్ దశలను కలిగి ఉంటుంది; ప్రీ-ప్రాసెసింగ్ దశ, క్యారీ జనరేషన్ నెట్‌వర్క్ మరియు పోస్ట్-ప్రాసెసింగ్ దశ. కాబట్టి ఈ మూడు దశలు ప్రధానంగా ఈ యాడర్ ఆపరేషన్‌లో పాల్గొంటాయి. ఈ మూడు దశలు క్రింద చర్చించబడ్డాయి.

ప్రీప్రాసెసింగ్ దశ

ఈ ప్రీప్రాసెసింగ్ దశలో A మరియు Bలోని ప్రతి జత బిట్‌లకు సమానమైన ఉత్పత్తి & ప్రచారం చేయబడిన సిగ్నల్‌ల గణన ఉంటుంది.

పై = Ai x Bi
గి = Ai మరియు Bi

జనరేషన్ నెట్‌వర్క్‌ని తీసుకువెళ్లండి

క్యారీ జనరేషన్ దశలో, మేము ప్రతి బిట్‌కు సమానమైన క్యారీలను గణిస్తాము. కాబట్టి ఈ కార్యకలాపాల అమలు సమాంతరంగా నిర్వహించబడుతుంది. గణనను సమాంతరంగా తీసుకువెళ్లిన తర్వాత, ఇవి చిన్న ముక్కలుగా విభజించబడతాయి. ఇంటర్మీడియట్ సిగ్నల్స్ వలె, ఇది క్రింది లాజిక్ సమీకరణాల ద్వారా పేర్కొనబడిన క్యారీ ప్రొపగేట్ & జనరేట్ సిగ్నల్‌లను ఉపయోగిస్తుంది.

CPi:j = Pi:k + 1 మరియు Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 లేదా (Pi:k + 1 మరియు Gk:j)

పోస్ట్ ప్రాసెసింగ్

ఈ పోస్ట్-ప్రాసెసింగ్ దశ అన్ని క్యారీ లుక్-ఎహెడ్ ఫ్యామిలీ యాడర్‌లకు సర్వసాధారణం మరియు ఇందులో సమ్ బిట్‌ల లెక్కింపు ఉంటుంది.

Ci – 1 = (Pi మరియు Cin) లేదా Gi
Si = Pi = x లేదా Ci – 1

4-బిట్ కొగ్గే-స్టోన్ యాడర్

4-బిట్ కొగ్గే-స్టోన్ యాడర్‌లో, ప్రతి నిలువు దశ “ప్రచారం” & “జెనరేట్” బిట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. మొత్తం బిట్‌లను రూపొందించడానికి స్క్వేర్ బాక్స్‌లలోని ఇన్‌పుట్ తర్వాత మొదటి ప్రచారం ద్వారా ఈ బిట్‌లు XOR అయిన చివరి దశలో క్యారీలు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి.

ఉదాహరణకు; A=1 & B=0 అయినప్పుడు ప్రచారం XOR ద్వారా గణించబడినట్లయితే, అది ప్రచారం o/pని 1గా ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇక్కడ, ఉత్పత్తి విలువను A = 1, B = 0 మరియు జనరేట్ అయినప్పుడు ANDతో లెక్కించవచ్చు. o/p విలువ 0. అదేవిధంగా, మొత్తం బిట్‌లు ఇన్‌పుట్‌ల కోసం లెక్కించబడతాయి: A = 1011 & B = 1100 అవుట్‌పుట్‌లు ఆపై మొత్తం = 0111 మరియు క్యారీ Cout = 1. ఈ యాడర్‌లో దిగువ విస్తరణలోని ఐదు అవుట్‌పుట్‌లతో కొనసాగండి.

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 ))).

ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు

ది Kogge స్టోన్ యాడర్ యొక్క ప్రయోజనాలు  కింది వాటిని చేర్చండి.

• కొగ్గె స్టోన్ యాడర్ చాలా వేగవంతమైన యాడర్
• సమాంతర ప్రిఫిక్స్ యాడర్‌ల కోసం ఇది అధునాతన వెర్షన్
• ఇతర సాంప్రదాయిక తర్కంతో పోలిస్తే విద్యుత్ వినియోగాన్ని అలాగే ఆలస్యాన్ని తగ్గించడంలో ఈ యాడర్ సహాయపడుతుంది.
• ఇది డిజైన్ సమయంపై దృష్టి పెడుతుంది & అధిక-పనితీరు గల అప్లికేషన్‌లకు ఉత్తమమైనది.
• గణన శక్తి, విస్తీర్ణం మరియు సమయంలో భారీ తగ్గింపు ద్వారా ఇతర రకాల యాడర్‌లతో పోలిస్తే ఈ యాడర్ FIR ఫిల్టర్‌లో చాలా సమర్థవంతంగా తయారు చేయబడింది.

ది Kogge-స్టోన్ యాడర్ యొక్క ప్రతికూలతలు  కింది వాటిని చేర్చండి.

• ఈ యాడర్ బ్రెంట్-కుంగ్ యాడర్‌తో పోలిస్తే అమలు చేయడానికి ఎక్కువ ప్రాంతాన్ని ఉపయోగిస్తుంది, అయినప్పటికీ ఇది ప్రతి దశలో తక్కువ ఫ్యాన్-అవుట్‌ను కలిగి ఉంటుంది, ఇది విలక్షణతను పెంచుతుంది CMOS ప్రక్రియ నోడ్ పనితీరు.
• కొగ్గే-స్టోన్ యాడ్డర్‌లకు, వైరింగ్ రద్దీ తరచుగా సమస్యగా ఉంటుంది.

అప్లికేషన్లు

Kogge-Stone adder యొక్క అప్లికేషన్‌లు క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

• Kogge Stone adder చాలా వేగవంతమైన అంకగణిత విధులను నిర్వహించడానికి వివిధ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ ప్రాసెసర్‌లలో ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఇది క్యారీ లుక్-ఎహెడ్ యాడర్ కోసం పొడిగింపు, ఇది అధిక-పనితీరు గల కంప్యూటింగ్ సిస్టమ్‌లలో చాలా వేగంగా జోడింపును నిర్వహించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఈ రకమైన యాడర్ సిగ్నల్-ప్రాసెసింగ్ అప్లికేషన్లలో ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఈ యాడర్ పరిశ్రమలో ప్రధానంగా అధిక-పనితీరు-ఆధారిత అంకగణిత సర్క్యూట్‌ల కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఈ రకమైన యాడర్ సాధారణంగా విస్తృత యాడర్‌ల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది ఎందుకంటే ఇది ఇతర నిర్మాణాల మధ్య అతి తక్కువ ఆలస్యాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.
• KSA తక్కువ ప్రాంతం, శక్తి మరియు సమయాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా పెద్ద సంఖ్యలను జోడించడంలో సహాయపడుతుంది.
• ఇది వివిధ VLSI సిస్టమ్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది మైక్రోప్రాసెసర్ ఆర్కిటెక్చర్ & అప్లికేషన్-నిర్దిష్ట DSP ఆర్కిటెక్చర్.

సమాంతర ఉపసర్గ యాడర్ అంటే ఏమిటి?

సమాంతర ఉపసర్గ యాడర్ అనేది సమర్థవంతమైన జోడింపును నిర్వహించడానికి ఉపసర్గ ఆపరేషన్‌ను ఉపయోగించే ఒక రకమైన యాడర్. ఈ యాడర్‌లు క్యారీ లుక్-ఎహెడ్ యాడర్ నుండి తీసుకోబడ్డాయి మరియు వైడ్ వర్డ్ ద్వారా బైనరీ జోడింపుకు అనుకూలంగా ఉంటాయి.

వేగవంతమైన జోడింపుకు ఏ యాడర్ సరైనది?

క్యారీ-లుక్‌హెడ్ యాడర్ డిజిటల్ లాజిక్‌లో వేగంగా జోడించడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది ఎందుకంటే ఈ యాడర్ బిట్‌లను క్యారీ చేయడానికి అవసరమైన సమయాన్ని తగ్గించడం ద్వారా వేగాన్ని పెంచుతుంది.

కొగ్గే-స్టోన్ యాడర్ అల్గోరిథం అంటే ఏమిటి?

Kogge-Stone adder algorithm అనేది ఒక సమాంతర ఉపసర్గ CLA యొక్క నిర్మాణం, ఇది సాధారణ CMOS ప్రాసెస్ నోడ్‌లలో మరింత ప్రభావవంతంగా చేయడానికి ప్రతి దశలో తక్కువ ఫ్యాన్-అవుట్‌ను కలిగి ఉంటుంది.

అందువలన, ఇది Kogge-స్టోన్ యాడర్ యొక్క అవలోకనం ఇది అత్యంత ప్రసిద్ధ క్యారీ లుక్-ఎహెడ్ యాడర్ వెర్షన్. ఈ యాడర్ కేవలం O (log2N) సమయంలో క్యారీ సిగ్నల్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది & విస్తృతంగా ఉత్తమ యాడర్ డిజైన్‌గా పరిగణించబడుతుంది. కాబట్టి ఈ యాడర్ ప్రధానంగా పరిశ్రమలోని అధిక-పనితీరు గల యాడర్‌ల కోసం అత్యంత తరచుగా నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది. ఈ విధంగా, ఈ KSA సాధారణ లేఅవుట్‌ను కలిగి ఉంటుంది మరియు తక్కువ ఫ్యాన్-అవుట్ లేదా అతి చిన్న లాజిక్ డెప్త్ కారణంగా ఇది ప్రత్యేక యాడర్. కాబట్టి ఈ యాడర్ పెద్ద విస్తీర్ణంతో చాలా ఫాస్ట్ యాడర్ అవుతుంది. మీ కోసం ఇక్కడ ఒక ప్రశ్న ఉంది, క్యారీ లుక్-ఎహెడ్ యాడర్ అంటే ఏమిటి?