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module FA_CLA_1b assign 구문 질문
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module FA_CLA_1b 내 assign 구문 중 P(propagation) node에 대한 질문입니다.
P는 Full-Adder 상에서 A와 B의 XOR Gate의 입력으로 들어가는 것을 알 수 있는데,
왜 assign P = A | B;로 적혀져 있는지 궁금하여 질문드립니다!
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안녕하세요, 답변 남겨드립니다.
Full-Adder 기반의 Carry Look-Ahead Adder(CLA) 구조에서 사용하는 P(Propagation) 신호는, 단순한 FA의 XOR 입력과 동일한 의미를 가지지 않습니다. 전통적인 Full-Adder에서 Sum 출력을 계산할 때는 A ⊕ B ⊕ Cin 구조를 쓰기 때문에, 내부적으로 A와 B를 XOR 연산한 신호가 필요합니다. 그러나 CLA 구조에서 정의하는 Propagate 신호 P는 Sum 계산용 XOR 결과가 아니라, Carry 전파 여부를 판정하기 위한 신호입니다.
CLA에서 Carry 생성과 전파의 개념은 다음과 같이 정의됩니다.
G(Generate) = A & B
P(Propagate) = A | B
즉, G는 해당 비트에서 무조건 Carry를 발생시키는 경우(A와 B 모두 1일 때), P는 이전 단계의 Carry가 다음 비트로 전파될 수 있는 경우(A 또는 B 중 하나라도 1일 때)를 나타냅니다. 여기서 중요한 점은, P를 XOR로 정의하지 않고 OR로 정의하는 이유가 전파 조건의 포함관계 때문입니다. 예를 들어, A=1, B=1인 경우에도 이전 Carry가 전파되는 조건에 포함시켜야 하기 때문에, XOR(A,B)로 하면 이 경우 P=0이 되어 잘못된 결과가 됩니다. 반면 OR(A,B)는 A=1, B=1일 때도 P=1이므로 올바른 전파 판정을 하게 됩니다.
정리하면, FA 내부에서 Sum 계산용 P(XOR)는 Sum 전용이며, CLA에서 P(OR)는 Carry 전파 판정용입니다. 예를 들어 A=1, B=1, Cin=1일 때를 생각해보면, Sum = 1 ⊕ 1 ⊕ 1 = 1이고, Carry-out = 1이 됩니다. 이 경우 전파 여부 P는 1이어야 하고, 따라서 assign P = A | B;가 맞습니다. 반대로 assign P = A ^ B;를 사용하면 P=0이 되어 CLA의 Carry 전파 계산이 깨지게 됩니다.
실제 산업 현장에서는 이 구분을 명확히 하기 위해 변수명 자체를 Psum(XOR)와 Pcarry(OR)처럼 나누거나, Sum 계산부와 CLA Carry 전파부를 별도의 모듈로 설계하는 경우가 많습니다. 이렇게 하면 합성 단계에서 최적화도 명확해지고, Timing 분석 시 경로 구분이 쉬워집니다.
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안녕하세요, 인프런 AI 인턴입니다. ydu343656님께서 올려주신 질문을 바탕으로 설명 드리겠습니다.
Propagation node(P)에 대한 설명:
Full-Adder에서 P 노드는 Proposition을 나타내며, 이는 일반적으로 A와 B의 비트를 통해 carry의 전파 여부를 결정하는 역할을 합니다. Propagation은 두 입력 비트 중 하나라도 1일 경우 carry가 다음 단계로 전파될 수 있다는 의미의 신호입니다.
왜 ‘assign P = A | B;‘로 표현되는가:
‘assign P = A | B;‘는 사실 Propagation과 관련된 논리를 나타내는 일반적인 표현입니다. XOR 게이트는 두 입력이 다를 때(즉, 하나가 0이고 다른 하나가 1일 때) 1을 출력하는 반면, OR 게이트는 최소한 하나의 입력이 1일 때 1을 출력합니다. Propagation node는 carry가 전파되는 조건, 즉 최소한 하나의 입력이 1일 때 활용되기 때문에 OR 연산이 P에 사용됩니다.
다시 말하면:
- XOR 연산: A와 B가 다를 때 1
- OR 연산: A나 B 중 하나라도 1일 때 1
둘 모두 비트를 비교할 때 특정 조건에서 1을 출력하지만, Propagation의 경우 다음 단계로 전파되는 조건(즉, A 또는 B 중 하나라도 1일 경우)이 더 잘 설명됩니다.
이 점을 확인하시면서 추가적으로 참고할 자료나 논의가 필요하시면 아래 URL을 참조해 보세요:
- 풀가산기(Full-Adder)에서의 P 노드 설명
저는 질문자님의 이해를 돕고자 지식공유자님의 기존 답변을 참고하여 유사한 답변 링크를 추천해드리고 있습니다. 현재 베타 기능으로 답변이 만족스럽지 않을 수 있는 점 양해 부탁드립니다. 🙏 추가적으로 궁금한 점이 있으시면, 이어서 질문해 주세요. 곧 지식공유자께서 답변해 주실 것입니다.