Устройство для переноски Lookahead - Lookahead carry unit

А опережающий переносной блок (LCU) является логической единицей в цифровая схема дизайн, используемый для сокращения времени расчета в сумматор единиц и используется вместе с нести прогнозные сумматоры (CLA).

4-битный сумматор

Ниже показан одиночный 4-битный CLA:

4-битный сумматор с функцией Carry Look Ahead (CLA)

16-битный сумматор

Комбинируя четыре 4-битных CLA, можно создать 16-битный сумматор, но необходима дополнительная логика в виде LCU.

LCU принимает групповое распространение (${displaystyle P_ {G}}$) и группа генерируют (${displaystyle G_ {G}}$) от каждого из четырех CLA. ${displaystyle P_ {G}}$ и ${displaystyle G_ {G}}$ имеют следующие выражения для каждого сумматора CLA:^[1]

${displaystyle P_ {G} = P_ {3} cdot P_ {2} cdot P_ {1} cdot P_ {0}}$

${displaystyle G_ {G} = G_ {3} + P_ {3} cdot G_ {2} + P_ {3} cdot P_ {2} cdot G_ {1} + P_ {3} cdot P_ {2} cdot P_ {1 } cdot G_ {0}}$

Затем LCU генерирует ввод переноса для каждого CLA.

Предположить, что ${displaystyle P_ {i}}$ является ${displaystyle P_ {G}}$ и ${displaystyle G_ {i}}$ является ${displaystyle G_ {G}}$ из я^th CLA, то выходные биты переноса равны

${displaystyle C_ {4} = G_ {0} + P_ {0} cdot C_ {0}}$

${displaystyle C_ {8} = G_ {4} + P_ {4} cdot C_ {4}}$

${displaystyle C_ {12} = G_ {8} + P_ {8} cdot C_ {8}}$

${displaystyle C_ {16} = G_ {12} + P_ {12} cdot C_ {12}}$

Подстановка ${displaystyle C_ {4}}$ в ${displaystyle C_ {8}}$, тогда ${displaystyle C_ {8}}$ в ${displaystyle C_ {12}}$, тогда ${displaystyle C_ {12}}$ в ${displaystyle C_ {16}}$ дает расширенные уравнения:

${displaystyle C_ {4} = G_ {0} + P_ {0} cdot C_ {0}}$

${displaystyle C_ {8} = G_ {4} + G_ {0} cdot P_ {4} + C_ {0} cdot P_ {0} cdot P_ {4}}$

${displaystyle C_ {12} = G_ {8} + G_ {4} cdot P_ {8} + G_ {0} cdot P_ {4} cdot P_ {8} + C_ {0} cdot P_ {0} cdot P_ {4 } cdot P_ {8}}$

${displaystyle C_ {16} = G_ {12} + G_ {8} cdot P_ {12} + G_ {4} cdot P_ {8} cdot P_ {12} + G_ {0} cdot P_ {4} cdot P_ {8 } cdot P_ {12} + C_ {0} cdot P_ {0} cdot P_ {4} cdot P_ {8} cdot P_ {12}}$

${displaystyle C_ {4}}$ соответствует вводу переноса во второй CLA; ${displaystyle C_ {8}}$ к третьему CLA; ${displaystyle C_ {12}}$ к четвертому CLA; и ${displaystyle C_ {16}}$ для переполнения бита переноса.

Кроме того, LCU может рассчитывать собственное распространение и генерировать:

${displaystyle P_ {LCU} = P_ {0} cdot P_ {4} cdot P_ {8} cdot P_ {12}}$

${displaystyle G_ {LCU} = G_ {12} + G_ {8} cdot P_ {12} + G_ {4} cdot P_ {8} cdot P_ {12} + G_ {0} cdot P_ {4} cdot P_ {8 } cdot P_ {12}}$

${displaystyle C_ {16} = G_ {LCU} + C_ {0} cdot P_ {LCU}}$

16-битный сумматор с LCU

64-битный сумматор

Объединение 4 CLA и LCU вместе создает 16-битный сумматор. Четыре из этих блоков могут быть объединены в 64-битный сумматор. Необходим дополнительный (второго уровня) LCU, который принимает распространяемые (${displaystyle P_ {LCU}}$) и сгенерируйте (${displaystyle G_ {LCU}}$) от каждого LCU, и четыре выхода переноса, сгенерированные LCU второго уровня, подаются в LCU первого уровня.

64-битные сумматоры с LCU второго уровня

Рекомендации

• Кац, Рэнди (1994). Современный логический дизайн. Издательство Бенджамин / Каммингс. стр.249–256. ISBN  0-8053-2703-7.
• Вахид, Франк (2006). Цифровой дизайн. Издательство John Wiley and Sons. стр.296 –316. ISBN  0-470-04437-3.