Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электрондық техникада carry select adder – екі биттік сандардың биттік қосындысын есептейтін логикалық элемент. Алып таңдау қосылғышы қарапайым, бірақ өте жылдам, оның қақпа деңгейінің тереңдігі .
In electronics, a carry select adder is a particular way to implement an adder, which is a logic element that computes the bit sum of two bit numbers. The carry select adder is simple but rather fast, having a gate level depth of .
Құрылыс
Тасымалдауды таңдау қосуы әдетте толқынды тасымалдау қосуыштардан және мультиплексордан тұрады. Екі n бит санын тасымалдауды таңдау қосуы арқылы қосу екі қосуыш (демек, екі толқынды тасымалдау қосуыш) арқылы жасалады, есептеуді екі рет орындау үшін: бір рет кіріс тасымалы нөл деп есептеліп, екінші рет бір деп есептеліп. Екі нәтиже есептелгеннен кейін, дұрыс қосынды, сондай-ақ дұрыс шығыс тасымалы, дұрыс кіріс тасымалы белгілі болғаннан кейін мультиплексормен таңдалады. Әрбір тасымалдауды таңдау блогындағы биттер саны біркелкі немесе өзгермелі болуы мүмкін. Біркелкі жағдайда, ең қолайлы кешігу блок өлшемдерінде кездеседі. Өзгермелі болғанда, блок өлшемі қосу кірістері A және B-ден шығыс тасымалына дейінгі кешігу, оған келіп жеткен мультиплексор тізбегінің кешігуіне тең болуы керек, сонда шығыс тасымалы уақтылы есептеледі. Блокқа толық қосу элементтерінің идеалды саны қосылатын биттер санының квадрат түбіріне тең, себебі бұл MUX кешігулерінің тең санын қамтамасыз етеді.
The carry select adder generally consists of ripple carry adders and a multiplexer. Adding two n bit numbers with a carry select adder is done with two adders (therefore two ripple carry adders), in order to perform the calculation twice, one time with the assumption of the carry in being zero and the other assuming it will be one. After the two results are calculated, the correct sum, as well as the correct carry out, is then selected with the multiplexer once the correct carry in is known. The number of bits in each carry select block can be uniform, or variable. In the uniform case, the optimal delay occurs for a block size of When variable, the block size should have a delay, from addition inputs A and B to the carry out, equal to that of the multiplexer chain leading into it, so that the carry out is calculated just in time. The delay is derived from uniform sizing, where the ideal number of full adder elements per block is equal to the square root of the number of bits being added, since that will yield an equal number of MUX delays.
Негізгі құрылыс блогы
Жоғарыда блоктың көлемі 4 болатын көтеру-таңдау қосуыштың (carry select adder) негізгі құрылыс бөлігі көрсетілген. Екі 4 биттік тізбекті тасымалдау қосуыштары (ripple carry adders) мультиплекстеледі, нәтижедегі тасымалдау және қосынды биттері кіріс тасымалдауымен (carry in) таңдалады. Бір тізбекті тасымалдау қосуышы кіріс тасымалдауы 0 деп есептейді, ал екіншісі 1 деп есептейді. Нақты кіріс тасымалдауы арқылы дұрыс есептеген қосуышты таңдау қажетті нәтижені береді.
Above is the basic building block of a carry select adder, where the block size is 4. Two 4 bit ripple carry adders are multiplexed together, where the resulting carry and sum bits are selected by the carry in. Since one ripple carry adder assumes a carry in of 0, and the other assumes a carry in of 1, selecting which adder had the correct assumption via the actual carry in yields the desired result.
Біркелкі өлшемді қосқыш
4 біркелкі блок өлшемі бар 16 биттік тасымалдауды таңдау қосу құралын осы блоктардың үшеуімен және 4 биттік тізбекті тасымалдау қосу құралымен құруға болады. Есептеу басында кіріс тасымалы белгілі болғандықтан, алғашқы төрт бит үшін тасымалды таңдау блогы қажет емес. Осы қосу құралының кешігуі – төрт толық қосу құралының кешігуі плюс үш MUX кешігуі.
A 16 bit carry select adder with a uniform block size of 4 can be created with three of these blocks and a 4 bit ripple carry adder. Since carry in is known at the beginning of computation, a carry select block is not needed for the first four bits. The delay of this adder will be four full adder delays, plus three MUX delays.
Өзгермелі өлшемді қосқыш
Осыған ұқсас түрде өзгермелі өлшемді 16 биттік тасымалды таңдау қосу құралын жасауға болады. Мұнда біз блок өлшемдері 2, 2, 3, 4, 5 болатын қосушыны көрсетеміз, бұл өзгермелі өлшемді тасымалды таңдау қосушының ерекше түрі, оны квадрат түбірлік тасымалды таңдау қосушы деп атайды. Бұл бөлу толық қосушының кешіктіруі МUX кешіктіруіне тең болғанда тиімді, бірақ мұндай жағдай сирек кездеседі. Жалпы кешіктіру екі толық қосушының кешіктіруінен және төрт МUX кешіктіруінен тұрады. Біз екі тасымалды тізбек пен алдыңғы кезеңнің тасымалды кешіктіруін тең етуге тырысамыз.
A 16 bit carry select adder with variable size can be similarly created. Here we show an adder with block sizes of 2 2 3 4 5, this is the special type of Variable sized carry select adder, called as square root carry select adder. This break up is ideal when the full adder delay is equal to the MUX delay, which is unlikely. The total delay is two full adder delays, and four mux delays. We try to make the delay through the two carry chains and the delay of the previous stage carry equal.
Шартты жиын қосушы
Шартты жиын қосушы – тасымалдауды таңдау қосушыға негізделген рекурсивті құрылым. Шартты жиын қосу құралында MUX деңгейі екі n/2 биттік кіріс арасынан таңдайды, олардың өзі шартты жиын қосу құралы ретінде салынған. Ағаштың төменгі деңгейі 2 биттік қосушылардың (1 жартылай қосушы және 3 толық қосушы) жұбынан және 2 бір биттік мультиплексордан тұрады. Шартты жиын қосушы аралық тасымалдау шығыстарының өте үлкен таралуымен (fan-out) күреседі. Таралу соңғы деңгейде n/2-ге дейін жете алады, бұл барлық мультиплексорларды басқарады.
A conditional sum adder is a recursive structure based on the carry select adder. In the conditional sum adder, the MUX level chooses between two n/2 bit inputs that are themselves built as conditional sum adder. The bottom level of the tree consists of pairs of 2 bit adders (1 half adder and 3 full adders) plus 2 single bit multiplexers. The conditional sum adder suffers from a very large fan out of the intermediate carry outputs. The fan out can be as high as n/2 on the last level, where drives all multiplexers from to .
Басқа қосылма құрылымдармен біріктіру
Алып жүруді таңдау қосушысының дизайны MUX кірістерін жасау үшін алып жүруді алдын ала есептеу қосушысының құрылымымен толықтырылуы мүмкін, осылайша параллель префикс қосушысы ретінде одан да жоғары өнімділікке қол жеткізіледі, сонымен қатар ауданы қысқартылуы мүмкін. Мысалы, Kogge–Stone қосушысы туралы мақалада көрсетілген.
The carry select adder design can be complemented with a carry lookahead adder structure to generate the MUX inputs, thus gaining even greater performance as a parallel prefix adder while potentially reducing area. An example is shown in the Kogge–Stone adder article.