کوگے سٹون ایڈر: سرکٹ، ورکنگ، فائدے، نقصانات اور اس کے استعمال

ایک ایڈر ڈیجیٹل الیکٹرانکس میں ڈیجیٹل سرکٹ کی ایک قسم ہے جو اضافی کارروائیوں کو انجام دینے کے لئے استعمال ہوتا ہے۔ یہاں تک کہ ضرب کا عمل بھی بنیادی طور پر اس آپریشن کی ترتیب پر منحصر ہے۔ لہذا، ان کو فن تعمیر کی مختلف حدود میں مختلف ٹیکنالوجیز کے ساتھ مختلف طریقوں سے لاگو کیا جا سکتا ہے۔ ایمبیڈڈ ایپلی کیشنز اور فلٹرنگ آپریشنز میں تیز رفتار اور قابل اعتماد ایڈر ڈیزائن بنیادی مقصد ہے۔ مختلف قسم کے ایڈرز دستیاب ہیں جیسے لہر کیری یوڈر , Kogge-stone adder, Spaning Tree adder, Brent kung adder, Parallel prefix adder, Carry look ahead adder, Sparse kogge-stone adder, وغیرہ۔ یہ مضمون اس کے ایک جائزہ پر بحث کرتا ہے۔ کوگے پتھر اڈے r یا KSA۔

کوگے سٹون ایڈر کیا ہے؟

Kogge–Stone adder یا KSA ایک متوازی سابقہ ​​شکل ہے۔ CLA (کیری-لوک ہیڈ ایڈر) . یہ ایڈر Brent–Kung adder کے مقابلے میں لاگو کرنے کے لیے زیادہ علاقے کا استعمال کرتا ہے، حالانکہ اس میں ہر مرحلے پر کم فین آؤٹ ہوتا ہے، جو عام CMOS پروسیس نوڈس کی کارکردگی کو بڑھاتا ہے۔ لیکن، KSAs کے لیے وائرنگ کی بھیڑ اکثر ایک مسئلہ ہوتا ہے۔

Kogge Stone adder یا KSA ایک بہت تیز ایڈر ہے جو مختلف سگنل پروسیسنگ میں استعمال ہوتا ہے۔ پروسیسرز (SPP) بہترین ریاضی کا فنکشن انجام دینے کے لیے۔ لہذا اس ایڈر کے آپریشن کی رفتار کو ان پٹ سے آؤٹ پٹ تک پھیلانے کے ذریعے محدود کیا جاسکتا ہے۔ عام طور پر، KSA ایک متوازی پریفکس ایڈر ہے جس میں ڈیزائن کے وقت کے لحاظ سے بہترین اضافے کی خصوصیت ہے جو صنعت کے اندر اعلی کارکردگی پر مبنی ریاضی کے سرکٹس کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

کوگے سٹون ایڈر سرکٹ ڈایاگرام

Kogge-Stone Adder کا خاکہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔  اس قسم کے ایڈر کو صرف سب سے تیز اور سب سے عام آرکیٹیکچر ایڈر ڈیزائن سمجھا جاتا ہے جو بنیادی طور پر انڈسٹری میں اعلی کارکردگی والے ایڈرز کے لیے ہے۔ اس قسم کے ایڈر میں، بڑھی ہوئی رقبہ کی قیمت پر متوازی طور پر کمپیوٹنگ کرکے کیریئرز بہت تیزی سے تیار ہوتے ہیں۔

کیری پروپیگیٹ اور سگنل پیدا کرنے کے درختوں کے ڈھانچے کو نیچے دیے گئے خاکے میں دکھایا گیا ہے۔ اس ایڈر میں، کیری جنریشن نیٹ ورک ایک بہت اہم بلاک ہے جس میں تین بلاکس شامل ہیں۔ بلیک سیل، گرے سیل، اور بفر۔ لہذا سیاہ رنگ کے خلیات بنیادی طور پر سگنل پیدا کرنے اور پھیلانے دونوں کے حساب کتاب میں استعمال ہوتے ہیں، گرے سیل بنیادی طور پر جنریٹ سگنلز کے حساب کتاب میں استعمال ہوتے ہیں جو کہ پوسٹ پروسیسنگ مرحلے میں رقم کے حساب سے درکار ہوتے ہیں اور بفر بنیادی طور پر توازن کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ لوڈنگ اثر.

کوگے سٹون ایڈر کیسے کام کرتا ہے؟

Kogge-Stone adder تمام کیری-لوک ہیڈ ایڈرز کی طرح بٹس کے اسپین کے لیے اندرونی طور پر بٹس کو 'جنریٹ' اور 'پروپیگیٹ' ٹریک کرتا ہے۔ ہم 1-بٹ اسپین کے ساتھ شروع کرتے ہیں، جہاں بھی ایک کالم اضافہ کے اندر ایک کیری بٹ پیدا کرتا ہے جب دونوں ان پٹ 1 (منطقی اور) ہوں اور اگر ایک ان پٹ 1 (منطقی XOR) ہو تو کیری بٹ پروپیگنڈہ کرے گا۔ اس طرح، Kogge-Stone Adder میں بنیادی طور پر سم بٹس کا حساب لگانے کے لیے پروسیسنگ کے تین مراحل شامل ہیں۔ پری پروسیسنگ مرحلہ، کیری جنریشن نیٹ ورک، اور پوسٹ پروسیسنگ مرحلہ۔ لہذا یہ تین مراحل بنیادی طور پر اس ایڈر آپریشن میں شامل ہیں۔ ان تینوں مراحل کو ذیل میں زیر بحث لایا گیا ہے۔

پری پروسیسنگ کا مرحلہ

اس پری پروسیسنگ مرحلے میں A اور B کے اندر بٹس کے ہر جوڑے کے مساوی پیدا شدہ اور پروپیگنڈے دونوں سگنلز کی گنتی شامل ہے۔

Pi = Ai x Bi
Gi = Ai اور Bi

کیری جنریشن نیٹ ورک

کیری جنریشن مرحلے میں، ہم ہر بٹ کے برابر کیری کا حساب لگاتے ہیں۔ لہذا ان کارروائیوں پر عمل درآمد متوازی طور پر کیا جاسکتا ہے۔ متوازی طور پر حساب کو لے جانے کے بعد، یہ چھوٹے ٹکڑوں میں تقسیم ہوتے ہیں۔ انٹرمیڈیٹ سگنلز کے طور پر، یہ کیری پروپیگیٹ اور جنریٹ سگنلز کا استعمال کرتا ہے جو درج ذیل منطقی مساواتوں کے ذریعے بیان کیے گئے ہیں۔

CPi:j = Pi:k + 1 اور Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 یا (Pi:k + 1 اور Gk:j)

پوسٹ پروسیسنگ

یہ پوسٹ پروسیسنگ مرحلہ تمام کیری-آگے فیملی ایڈرز کے لیے بہت عام ہے اور اس میں سم بٹس کا حساب شامل ہوتا ہے۔

Ci – 1 = (Pi اور Cin) یا Gi
Si = Pi = x یا Ci – 1

4 بٹ کوگے اسٹون ایڈر

4 بٹ کوگے اسٹون ایڈر میں، ہر عمودی مرحلہ ایک 'پروپیگیٹ' اور 'جنریٹ' بٹ تیار کرتا ہے۔ کیریز آخری مرحلے میں تیار کی جاتی ہیں جہاں سم بٹس بنانے کے لیے مربع خانوں کے اندر ان پٹ کے بعد پہلے پروپیگیٹ کے ذریعے یہ بٹس XOR ہوتے ہیں۔

مثال کے طور پر؛ اگر پروپیگیٹ کا حساب XOR کے ذریعے لگایا جاتا ہے جب A=1 اور B=0 تو یہ پروپیگیٹ o/p کو 1 کے طور پر پیدا کرتا ہے۔ یہاں، جنریٹ ویلیو کو AND کے ساتھ شمار کیا جا سکتا ہے جب A = 1، B = 0، اور جنریٹ o/p ویلیو 0 ہے۔ اسی طرح، تمام سم بٹس کا حساب ان پٹ کے لیے کیا جاتا ہے: A = 1011 اور B = 1100 آؤٹ پٹ پھر sum = 0111 اور کیری Cout = 1۔ اس ایڈر میں نیچے کی توسیع میں پانچ آؤٹ پٹ کے ساتھ آگے بڑھیں۔

S0 = (A0 ^ B0) ^ 𝐶𝐼𝑁
S1 = (A1 ^ B1) ^ (A0 اور B0)۔
S2 = (A2 ^B2) ^ (((A1 ^ B1) & (A0 & B0)) | (A1 & B1))۔
S3 = (A3 ^ B3) ^ ((((A2 ^ B2) & (A1 ^ B1)) اور (A0 اور B0)) | (((A2 ^ B2) اور (A1 اور B1)) | (A2 &
B2)))۔
S4 = (A4 ^ B4) ^ ((((A3 ^ B3) & (A2 ^ B2)) اور (A1 اور B1)) | (((A3 ^ B3) اور (A2 اور B2)) | (A3 اور B3 )))۔

فائدے اور نقصانات

دی کوگ سٹون ایڈر کے فوائد  مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• کوگے سٹون ایڈر بہت تیز ایڈر ہے۔
• یہ متوازی پریفکس ایڈرز کے لیے ایک جدید ورژن ہے۔
• یہ ایڈر دیگر روایتی قسم کی منطق کے مقابلے میں بجلی کی کھپت کے ساتھ ساتھ تاخیر کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔
• یہ ڈیزائن کے وقت پر توجہ مرکوز کرتا ہے اور اعلی کارکردگی والے ایپلی کیشنز کے لیے بہترین ہے۔
• یہ ایڈر FIR فلٹر پر دوسرے قسم کے ایڈرز کے مقابلے میں کمپیوٹیشن پاور، رقبہ اور وقت میں بہت زیادہ کارگر بنا ہوا ہے۔

دی Kogge-stone adder کے نقصانات  مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• یہ ایڈر برینٹ – کنگ ایڈر کے مقابلے میں لاگو کرنے کے لیے زیادہ علاقے کا استعمال کرتا ہے، حالانکہ اس میں ہر مرحلے پر کم فین آؤٹ ہوتا ہے، جو عام طور پر بہتر کرتا ہے۔ CMOS عمل نوڈ کی کارکردگی.
• Kogge-Stone adders کے لیے، وائرنگ کی بھیڑ اکثر ایک مسئلہ ہوتا ہے۔

ایپلی کیشنز

Kogge-Stone adder کی درخواستوں میں درج ذیل شامل ہیں۔

• Kogge Stone adder کا استعمال مختلف سگنل پروسیسنگ پروسیسرز میں بہت تیز ریاضی کے افعال انجام دینے کے لیے کیا جاتا ہے۔
• یہ کیری لُک-ہیڈ ایڈر کے لیے ایک توسیع ہے، جو اعلیٰ کارکردگی والے کمپیوٹنگ سسٹمز میں بہت تیزی سے اضافہ کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔
• اس قسم کا ایڈر سگنل پروسیسنگ ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے۔
• یہ ایڈر صنعت میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے خاص طور پر اعلی کارکردگی پر مبنی ریاضی کے سرکٹس کے لیے۔
• اس قسم کا ایڈر عام طور پر وسیع ایڈرز کے لیے استعمال ہوتا ہے کیونکہ یہ دوسرے ڈھانچے کے درمیان سب سے کم تاخیر کو ظاہر کرتا ہے۔
• KSA کم رقبہ، طاقت اور وقت کا استعمال کرکے بڑی تعداد میں اضافہ کرنے میں مدد کرتا ہے۔
• یہ مختلف VLSI سسٹمز میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ مائکرو پروسیسر فن تعمیر اور ایپلیکیشن سے متعلق مخصوص DSP فن تعمیر۔

متوازی پریفکس ایڈر کیا ہے؟

متوازی پریفکس ایڈر ایک قسم کا ایڈر ہے جو موثر اضافہ کرنے کے لیے پریفکس آپریشن کا استعمال کرتا ہے۔ یہ ایڈرز کیری لِک ہیڈ ایڈر سے اخذ کیے گئے ہیں اور وسیع لفظ کے ذریعے بائنری اضافے کے لیے موزوں ہیں۔

کون سا ایڈر تیزی سے اضافے کے لیے موزوں ہے؟

ڈیجیٹل لاجک میں تیزی سے اضافے کے لیے کیری-لُک ہیڈ ایڈر موزوں ہے کیونکہ یہ ایڈر بٹس لے جانے کا فیصلہ کرنے کے لیے ضروری وقت کی مقدار کو کم کرکے رفتار کو بڑھاتا ہے۔

Kogge-Stone adder الگورتھم کیا ہے؟

Kogge-Stone adder algorithm ایک متوازی سابقہ ​​CLA کا ایک ڈھانچہ ہے جس میں ہر مرحلے پر کم فین آؤٹ ہوتا ہے تاکہ اسے عام CMOS پروسیس نوڈس میں زیادہ موثر بنایا جا سکے۔

اس طرح، یہ ہے Kogge-Stone adder کا ایک جائزہ جو کہ سب سے زیادہ معروف کیری لُک ایڈر ورژن ہے۔ یہ ایڈر آسانی سے O (log2N) وقت کے اندر کیری سگنل تیار کرتا ہے اور اسے وسیع پیمانے پر بہترین ایڈر ڈیزائن سمجھا جاتا ہے۔ لہذا اس ایڈر کے پاس بنیادی طور پر صنعت کے اندر اعلی کارکردگی والے ایڈرز کے لئے سب سے زیادہ بار بار فن تعمیر ہے۔ اس طرح، اس KSA میں ایک باقاعدہ ترتیب شامل ہے اور اس کی کم از کم فین آؤٹ یا سب سے چھوٹی منطق کی گہرائی کی وجہ سے خصوصی اضافہ ہے۔ تو یہ ایڈر ایک بڑے رقبے کے ساتھ بہت تیز ایڈر بن جاتا ہے۔ یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، کیری لِک ایڈر کیا ہے؟