جامع اختيار الحمل

في مجال الإلكترونيات، يُعد جامع اختيار الحمل طريقة خاصة لتنفيذ الجامع ، وهو عنصر منطقي يقوم بحساب(ن+1){\displaystyle (n+1)}مجموع بتات اثنينن{\displaystyle n}أعداد بتية. جامع اختيار الحمل بسيط ولكنه سريع نسبيًا، ويبلغ عمق مستوى البوابة فيه .يا(ن){\displaystyle O({\sqrt {n}})}.

بناء

تتكون دائرة الجمع الانتقائي للحمل عادةً من دوائر جمع ذات حمل متتالي ومُضاعِف إشارات . يتم جمع عددين من n بت باستخدام دائرة الجمع الانتقائي للحمل بواسطة دائرتي جمع (أي دائرتي جمع ذات حمل متتالي)، وذلك لإجراء العملية الحسابية مرتين، مرة بافتراض أن الحمل الداخل يساوي صفرًا، ومرة ​​أخرى بافتراض أنه يساوي واحدًا. بعد حساب النتيجتين، يتم اختيار المجموع الصحيح، بالإضافة إلى الحمل الخارج الصحيح، بواسطة مُضاعِف الإشارات بمجرد معرفة الحمل الداخل الصحيح.

يمكن أن يكون عدد البتات في كل كتلة اختيار حمل ثابتًا أو متغيرًا. ويتحقق التأخير الأمثل عند تطبيق حجم متغير للكتل [ 1 ].ن{\displaystyle \lfloor {\sqrt {n}}\rfloor }عندما يكون حجم الكتلة متغيراً، يجب أن يكون هناك تأخير، من مدخلات الجمع A و B إلى مخرج الحمل، يساوي تأخير سلسلة المضاعفة المؤدية إليه، بحيث يتم حساب مخرج الحمل في الوقت المناسب تماماً.يا(ن){\displaystyle O({\sqrt {n}})}يتم اشتقاق التأخير من التحجيم الموحد، حيث يكون العدد المثالي لعناصر الجمع الكامل لكل كتلة مساوياً للجذر التربيعي لعدد البتات التي يتم جمعها، لأن ذلك سيؤدي إلى عدد متساوٍ من تأخيرات MUX.

لبنة بناء أساسية

يُظهر الشكل أعلاه الوحدة الأساسية لجامع اختيار الحمل، حيث يبلغ حجم الوحدة 4. يتم دمج جامعين من نوع "حمل متتالي" (Ripple-Carry) بحجم 4 بتات، حيث يتم اختيار بتات الحمل والمجموع الناتجة بواسطة بت الحمل الداخل. بما أن أحد الجامعين يفترض أن قيمة الحمل الداخل هي 0، والآخر يفترض أنها 1، فإن اختيار الجامع الذي افترض القيمة الصحيحة بناءً على قيمة الحمل الداخل الفعلية يُعطي النتيجة المطلوبة.

أفعى ذات حجم موحد

يمكن إنشاء جامع اختيار الحمل ذي 16 بت بحجم كتلة موحد 4 بتات باستخدام ثلاث من هذه الكتل وجامع تموج الحمل ذي 4 بتات. بما أن قيمة الحمل الداخل معروفة في بداية الحساب، فلا حاجة لكتلة اختيار الحمل لأول أربع بتات. سيكون تأخير هذا الجامع أربعة أضعاف تأخير الجامع الكامل، بالإضافة إلى ثلاثة أضعاف تأخير وحدة الإرسال المتعدد.

جامع متغير الحجم

يمكن إنشاء جامع اختيار الحمل ذي 16 بت بحجم متغير بطريقة مماثلة. نعرض هنا جامعًا بأحجام كتل 2-2-3-4-5، وهو نوع خاص من جامع اختيار الحمل ذي الحجم المتغير، يُسمى جامع اختيار الحمل للجذر التربيعي. [ 2 ] يُعد هذا التقسيم مثاليًا عندما يكون تأخير الجامع الكامل مساويًا لتأخير المُضاعِف، وهو أمر نادر الحدوث. يبلغ إجمالي التأخير ضعف تأخير الجامع الكامل، وأربعة أضعاف تأخير المُضاعِف. نسعى لجعل التأخير عبر سلسلتي الحمل مساويًا لتأخير حمل المرحلة السابقة.

جامع المجموع الشرطي

جامع المجموع الشرطي [ 3 ] هو بنية تكرارية مبنية على جامع اختيار الحمل. في جامع المجموع الشرطي، يختار مستوى المُضاعِف بين مدخلين من نوع n/2 بت، وهما بدورهما مبنيان كجامع مجموع شرطي. يتكون المستوى السفلي من الشجرة من أزواج من جوامع ثنائية البت (جامع نصف واحد وثلاثة جوامع كاملة) بالإضافة إلى مُضاعِفين أحاديي البت.

يعاني جامع المجموع الشرطي من تفرع كبير جدًا لمخارج الحمل الوسيطة. يمكن أن يصل التفرع إلى n/2 في المستوى الأخير، حيثجن/2-1{\displaystyle c_{n/2-1}}يقوم بتشغيل جميع أجهزة الإرسال المتعدد منsن/2{\displaystyle s_{n/2}}لsن-1{\displaystyle s_{n-1}}.

بالدمج مع هياكل الجمع الأخرى

يمكن استكمال تصميم جامع اختيار الحمل بهيكل جامع التنبؤ بالحمل لتوليد مدخلات MUX، وبالتالي الحصول على أداء أكبر كجامع بادئة متوازي مع إمكانية تقليل المساحة.

يُعرض مثال على ذلك في مقالة كوغي ستون .

للمزيد من القراءة

  • سافارد، جون جي جي (2018) [2006]. "تقنيات حسابية متقدمة" . كوادريبلوك . مؤرشف من الأصل بتاريخ 3 يوليو 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يوليو 2018 .

مراجع