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行波进位加法器原理,logisim四位加法器

时间:2023-05-04 08:47:20 阅读:140451 作者:1334

前期介绍了行波进位加法器(Ripple Carry Adder,RCA )依赖于低位进位,具有较长的进位链和关键路径。 在RCA改进中,进位选择加法器(Carry Select Adder )是相对特殊的,但是因为加法器的简称为CSA太多,这里使用全名。

一.进位选择加法器

进位选择加法器由2个行波进位加法器和1个选择器构成,一个RCA加法器假设进位为0,另一个RCA加法器假设进位为1,其结构如下。

4位进位选择加法器的基本块构成

假设由4个蓝色全加器组成的RCA进位输入c0=0; 假设由4个绿色全加法器组成的RCA为进位输入c0=1。 当从低级开始进位Cin为0时,选择蓝色RCA的进位c4作为加法器的进位输出; 如果来自低级的进位Cin为1,则选择绿色RCA的进位c4作为加法器的进位输出。 同时,Cin作为选择器选择信号,控制S3~S0的输出是来自蓝色RCA还是来自绿色RCA。

如以下的图16位进位选择加法器那样,分层级联4位进位选择加法器时,各级的进位同时经过4个全加法器延迟同时生成,但选择信号在经过最低位的4位RCA后有效,经过3个数据选择器延迟后CCC 因此,与同等的16位行波进位加法器相比,进位选择加法器大幅提高了速度,是以速度换取面积设计的典型代表。

16位进位选择加法器

其关键路径请参见下图中的红色绘制路径。

选择进位加法器总结:

优点:对于更大位宽的加法器的高位进位不依赖于进位传播,速度更快。 但是,正确的输出必须等待正确的进位选择信号的输出。 缺点:电路面积需要巨大的费用,在n位加法器的情况下,需要比RCA几乎两倍的全部加法器的个数和更多的额外的数据选择器。 此外,对于由n个比特进位选择加法器构成的基本块,其大小可以相同或不同,即,其中RCA全部加法器的个数可以不同。

由进位选择加法器构成的加法器也被称为Conditional Sum Adder。

二. Verilog设计

基于4位RCA模块,增加数据选择器,组成基本的4位进位选择加法器,通过4位进位选择加法器级联4级构建16位进位选择加法器,第一级进位延迟为4个全加器和1个数据选择器

16位进位选择加法器

16位进位选择加法器网表

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