超前进位加法器
74LS283
1.
2.
4位串行进位全加器----采用四个1位全加器组成
A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3
0
C0 FA 0 FA 1
C1 FA 2
C2 FA 3
C3
C -1
S0
S1
S2
S3
C3
CO CI
S3 ∑
CI CI
C2
CO CI
S2 ∑
CI CI
C1
CO CI
S1 ∑
CI CI
C0
CO CI
S0 ∑
B3
& &
(C 3)
P3
&
K3
=1
≥1
A3
1
& &
≥1
S3
B2
& &
C2
P2
≥1
&
K2
=1
A2
1
S2
≥1
B1
&
& &
C1 K1
=1
≥1
P1
&
A1 B0
& 1 &
S1
≥1
C0 K0
=1
≥1
P0
&
A0 C -1
1 1
S0
C -1
c3s3s2s1s074ls283超前进位加法器使每位的进位直接由加数和被加数产生而无需等待低位的进位信号进位输入是由专门的进位逻辑门来提供进位输入是由专门的进位逻辑门来提供该门综合所有低位的加数被加数及最低位进位输入该门综合所有低位的加数被加数及最低位进位输入?超前进位加法原理1进位信号的产生因为进位信号只与变量因为进位信号只与变量gigipipi和和cc11有关而有关而cc11是向最低是向最低位的进位信号其值为位的进位信号其值为00即各位的进位信号都只与两个加即各位的进位信号都只与两个加数数aa和和bb有关所以它们是可以并行产生的
超前进位加法器设计(参考资料)
加法器设计（三）超前进位加法器（Verilog）超前进位加法器module add4_head ( a, b, ci, s, pp, gg);input[3:0] a;input[3:0] b;input ci;output[3:0] s;output pp;output gg;wire[3:0] p;wire[3:0] g;wire[2:0] c;assign p[0] = a[0] ^ b[0];assign p[1] = a[1] ^ b[1];assign p[2] = a[2] ^ b[2];assign p[3] = a[3] ^ b[3];assign g[0] = a[0] & b[0];assign g[1] = a[1] & b[1];assign g[2] = a[2] & b[2];assign g[3] = a[3] & b[3];assign c[0] = (p[0] & ci) | g[0];assign c[1] = (p[1] & c[0]) | g[1];assign c[2] = (p[2] & c[1]) | g[2];assign pp = p[3] & p[2] & p[1] & p[0];assign gg = g[3] | (p[3] & (g[2] | p[2] & (g[1] | p[1] & g[0])));assign s[0] = p[0] ^ ci;assign s[1] = p[1] ^ c[0];assign s[2] = p[2] ^ c[1];assign s[3] = p[3] ^ c[2];endmodule首先要明确几个概念：p表示进位否决信号（pass），如果p为0就否决调前一级的进位输入。
否决的意思就是即使前一级有进位，本级也不会向后一级产生进位输出。
超前进位加法器的设计
沈阳航空工业学院课程设计报告课程设计名称：计算机组成原理课程设计课程设计题目：超前进位加法器的设计院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：4401102学号：200403011046姓名：郭丰瑞指导教师：刘泽显完成日期：2006年12月31日沈阳航空工业学院课程设计报告目录第1章总体设计方案 (1)1.1设计原理 (1)1.2设计思路 (2)1.3设计环境 (3)第2章详细设计方案 (4)2.1顶层方案图的设计与实现 (4)2.1.1创建顶层图形设计文件 (4)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (4)2.2功能模块的设计与实现 (6)2.2十六位超前进位加法器的设计 (6)2.3仿真调试 (8)第3章编程下载与硬件测试 (12)3.1编程下载 (12)3.2硬件测试及结果分析 (12)参考文献 (15)附录（程序清单或电路原理图） (16)第1章总体设计方案1.1设计原理十六位超前进位加法器，可以由4个四位超前进位加法器构成。
由第一个四位超前进位加法器的进位输出加进为第二个超前进位加法器的进位输入，依次类推。
超前进位加法器的实现是建立在各位进位的形成条件来实现的。
所以第一位的进位c1=a0*b0+(a0+b0)*c0;第二位的进位c2=a1*b1+(a1+b1)*a0*b0+(a1+b1)(a0+b0)c0第三位的进位c3=a2*b2+(a2+b2)a1*b1+(a1+b1)*(a2+b2)*a0*b0+(a0+b0)(a1+b1)(a2+b2)*c0第四位的进位c4=a3*b3+(a3+b3)*a2*b2+(a3+b3)*(a2+b2)a1*b1+(a3+b3)(a2+b2)(a1+b1)*a0*b0+(a0+b0)(a1+b1)(a2+b2)(a3+b3)*c0 下面我们可以引进传递函数Pi和进位产生函数Gi的概念。
他们定义为：Pi=Ai+BiGi=Ai*BiP1的意义是：当A0和B0中有一个为1时，若有进位输入，则本位向高位传递进位。
32超前进位加法器
文档编号：GX_HW_0001文档分类：硬件技术文档访问权限：公开32位超前进位加法器总体设计方案Version 1.1版本信息版本日期描述作者V1.1 2011-10-07 采用超前进位链实现郭新32位超前进位加法器目录目录 (3)1.概述 (4)2.总体描述 (4)2.1.功能描述 (4)2.2.顶层框图 (4)2.3.引脚描述 (4)3.模块划分 (5)3.1 概述（叙述一下划分的几个大的模块） (5)3.2模块A (6)3.2.1功能定义 (6)3.2.2信号描述 (6)3.2.3 详细设计 (6)3.3模块B (7)3.3.1功能定义 (7)3.3.2信号描述 (7)3.3.3 详细设计 (7)3.4模块C (8)3.4.1功能定义 (8)3.4.2信号描述 (8)3.4.3 详细设计 (8)3.5模块D (9)3.5.1功能定义 (9)3.5.2信号描述 (9)3.5.3 详细设计 (9)4.验证方案 (10)5.设计开发环境 (10)6.源代码 (10)6.1顶层模块 (10)6.2模块A (12)6.3模块B (12)6.4模块C (13)6.5模块D (14)6.6测试模块 (15)6.7测试波形 (16)1.概述利用各位数据和最低位进位同时输入，各位之间的进位信号与和就能同时产生，实现超前进位加法器，这种加法器运算速度显著提高，但电路复杂程度也急剧增加。
2.总体描述2.1.功能描述超前进位逻辑从输入中读入进位、传播值和生成值等信息，计算每一位的进位值。
该逻辑产生进位值和加值，加值只是输入的异或。
进位值用4位超前进位块的三级树来计算。
2.2.顶层框图32bit_claa(31:0)b(31:0)cins(31:0)cout图2.1加法器顶层框图2.3.引脚描述表2.1 顶层接口信号描述名称输入/输出功能描述a 输入32位输入b 输入32位输入cin 输入低级进位输入s 输入32位输出cout 输入进位输出3.模块划分（各个模块中不涉及时序，时序分析略去。
四位超前进位加法器
1.课程设计名称四位超前进位加法器2.课程设计内容设计一个四位加法器，要求要有超前进位，减小输出的延迟，采用0.13um工艺设计。
3.课程设计目的训练学生综合运用学过的数字集成电路的基本知识，独立设计相对复杂的数字集成电路的能力。
4.课程设计要求4.1、按设计指导书中要求的格式书写，所有的内容一律打印；4.2、报告内容包括设计过程、仿真的HSPICE网表，软件仿真的结果及分析、延时的手工计算；4.3、要有整体电路原理图，仿真的波形图；4.4、软件仿真必须要有必要的说明；要给出各个输入信号的具体波形和输出信号的测试结果。
4.5、写出对应的HSPICE设计网表，网表仿真结果符合设计要求。
把仿真图形附在报告上。
4.6、设输入端的电容为C，输出端的负载电容为5000C inv，从输入到输出任意找一通inv路，优化通路延时，手工计算确定通路中每个门对应的晶体管的尺寸。
每组三个同学选择不能为同一通路。
此部分的计算参数可采用书中第六章的参数。
4.7、各种器件的具体结构可参考阎石的《数字电子技术基础》一书。
不允许有完全一样的报告，对于报告完全相同者，记为不及格。
5.使用软件软件为HSPICE和COSMOS-SCOPE。
6.课程设计原理由全加器的真值表可得S i和C i的逻辑表达式：定义两个中间变量G i和P i：当A i＝B i＝1时，G i＝1，由C i的表达式可得C i＝1，即产生进位，所以G i 称为产生量变。
若P i＝1，则A i·B i＝0，C i＝C i-1，即P i＝1时，低位的进位能传送到高位的进位输出端，故P i称为传输变量，这两个变量都与进位信号无关。
将G i和P i代入S i和C i得：进而可得各位进位信号的逻辑表达如下：根据逻辑表达式做出电路图（如图）：逻辑功能图中有2输入异或门，2输入与门，3输入与门，4输入与门，2输入或门，3输入或门，4输入或门，其转化成CMOS晶体管图如下：7.课程设计网表*xor 2.subckt xor2 a b c d fmxorpa 1 a vdd vdd pmos l=2 w=8 mxorpb f d 1 vdd pmos l=2 w=8 mxorpc 2 b vdd vdd pmos l=2 w=8 mxorpd f c 2 vdd pmos l=2 w=8 mxorna f a 3 0 nmos l=2 w=4 mxornb 3 b 0 0 nmos l=2 w=4 mxornc f c 4 0 nmos l=2 w=4 mxornd 4 d 0 0 nmos l=2 w=4.ends xor2*and2.subckt and2 a b fmandpa f a vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpb f b vdd vdd pmos l=2 w=4mandna f a 1 0 nmos l=2 w=4 mandnb 1 b 0 0 nmos l=2 w=4.ends and2*and3.subckt and3 a b c fmandpa f a vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpb f b vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpc f c vdd vdd pmos l=2 w=4 mandna f a 1 0 nmos l=2 w=6 mandnb 1 b 2 0 nmos l=2 w=6 mandnc 2 c 0 0 nmos l=2 w=6.ends and3*and4.subckt and4 a b c d fmandpa f a vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpb f b vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpc f c vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpd f d vdd vdd pmos l=2 w=4 mandna f a 1 0 nmos l=2 w=8 mandnb 1 b 2 0 nmos l=2 w=8 mandnc 2 c 3 0 nmos l=2 w=8 mandnd 3 d 0 0 nmos l=2 w=8.ends and4*or2.subckt or2 a b fmorpa 1 a vdd vdd pmos l=2 w=8 morpb f b 1 vdd pmos l=2 w=8 mna f a 0 0 nmos l=2 w=4mnb f b 0 0 nmos l=2 w=4.ends or2*or3.subckt or3 a b c fmorpa 1 a vdd vdd pmos l=2 w=12 morpb 2 b 1 vdd pmos l=2 w=12 morpc f c 2 vdd pmos l=2 w=12 mna f a 0 0 nmos l=2 w=4mnb f b 0 0 nmos l=2 w=4mnc f c 0 0 nmos l=2 w=4.ends or3*or4.subckt or4 a b c d fmorpa 1 a vdd vdd pmos l=2 w=16morpb 2 b 1 vdd pmos l=2 w=16morpc 3 c 2 vdd pmos l=2 w=16morpd f d 3 vdd pmos l=2 w=16mna f a 0 0 nmos l=2 w=4mnb f b 0 0 nmos l=2 w=4mnc f c 0 0 nmos l=2 w=4mnd f d 0 0 nmos l=2 w=4.ends or4*not.subckt not a fmnotpa f a vdd vdd pmos l=2 w=4 mnotna f a 0 0 nmos l=2 w=2.ends not *反相器*or21.subckt or21 a b fxor2 a b 1 or2xnot 1 f not.ends or21 *2输入或门*or31.subckt or31 a b c fxor3 a b c 1 or3xnot 1 f not.ends or31 *3输入或门*or41.subckt or41 a b c d fxor4 a b c d 1 or4xnot 1 f not.ends or41 *4输入或门*xor21.subckt xor21 a b fxm a A5 notxn b B5 notxxor a b A5 B5 f xor2.ends xor21 * 2输入异或门*and21.subckt and21 a b fxand2 a b 1 and2xnot 1 f not.ends and21 *2输入与门*and31.subckt and31 a b c fxand3 a b c 1 and3xnot 1 f not.ends and31 *3输入与门*and41.subckt and41 a b c d fxand4 a b c d 1 and4xnot 1 f not.ends and41 *4输入与门xxor211 a1 b1 p1 xor21xxor212 a2 b2 p2 xor21xxor213 a3 b3 p3 xor21xxor214 a4 b4 p4 xor21xand211 a1 b1 g1 and21xand212 a2 b2 g2 and21xand213 a3 b3 g3 and21xand214 p1 c0 m0 and21xor211 m0 g1 c1 or21 *进位C1xand311 p2 p1 c0 m1 and31xand215 p2 g1 m2 and21xor312 g2 m1 m2 c2 or31 *进位C2 xand411 p3 p2 p1 c0 m3 and41xand313 p3 p2 g1 m4 and31xand216 p3 g2 m5 and21xor412 m3 m4 m5 g3 c3 or41 *进位C3 xxor215 p1 c0 s1 xor21 *输出s1xxor216 p2 c1 s2 xor21 *输出s2xxor217 p3 c2 s3 xor21 *输出s3xxor218 p4 c3 s4 xor21 *输出s4.include "c:\lib\130nm_bulk.l"tt.opt scale=0.05u.global vdd gndvdd vdd 0 1.2va1 a1 0 pulse 1.2 1.2 20n 1f 1f 30n 100nva2 a2 0 pulse 0 0 20n 1f 1f 30n 100nva3 a3 0 pulse 0 0 20n 1f 1f 30n 100nva4 a4 0 pulse 0 0 20n 1f 1f 30n 100nvb1 b1 0 pulse 1.2 1.2 20n 1f 1f 30n 100n vb2 b2 0 pulse 1.2 1.2 20 1f 1f 30n 100nvb3 b3 0 pulse 0 0 20n 1f 1f 30n 100nvb4 b4 0 pulse 1.2 1.2 20n 1f 1f 30n 100nvc0 c0 0 pulse 0 0 4n 1f 1f 0n 100n.tran 1n 100n.plot tran v(s1).plot tran v(s2).plot tran v(s3).plot tran v(s4).end8.结果及分析由波形可知:当输入a1=1，b1=1，前一级进位c0=0时，s1=a1+b1+c0=0，下一级进位c1=1.由波形可知:当输入a2=0，b2=1，前一级进位c1=1时，s2=a2+b2+c1=0，下一级进位c2=1.由波形可知:当输入a3=0，b3=0，前一级进位c2=1时，s3=a3+b3+c2=1，下一级进位c3=0.由波形可知:当输入a4=0，b4=1，前一级进位c3=0时，s4=a4+b4+c2=1。
4位超前进位加法器
4位超前进位加法器详细设计姓名：魏可望（23）班级：微电子1102指导老师：杜慧敏日期：2014年4月29日1设计目标 (3)1.1功能定义 (3)1.2引脚描述 (3)1.2.1 4位超前进位加法器系统级信号 (3)1.2.2 4位超前进位加法器输入接口定义 (3)1.2.3 4位超前进位加法器的器输出接口定义 (3)2 模块设计 (3)3测试 (4)4设计开发环境 (4)5设计开发计划 (4)1设计目标1.1功能定义本文描述4位超前进位加法器的详细设计方案。
其功能是求出4位超前进位加法器功能，并在FPGA开发板上验证设计的正确性。
1.2引脚描述1.2.1 4位超前进位加法器单元系统级信号1.2.2 4位超前进位加法器输入接口定义1.2.3 4位超前进位加法器输出接口定义2 模块设计本设计按要求，用assign语句设计4位超前进位加法器。
3测试本单元电路控制逻辑采用systemverilog断言描述状态信息测试，数据通路部分用采用sysetemverilog随机验证的方法，并结合覆盖率检测，做到100%验证。
将本设计下载到Sparten 3E开发板上，将计数器的输出连接到LED灯上，以验证设计的正确性。
4设计开发环境语言级设计：Verilog综合工具：xilinx 14.7rFPGA设计和仿真工具：ISE13.2，synopsys VCS布局和布线工具：appllo ,模拟设计和仿真工具: modelsim寄生参数提取和仿真工具: star_sim RC5设计开发计划附录：4位超前进位加法器源代码：module add_ahead4(sum,cout,a,b,cin);input[3:0] a,b;input cin;output[3:0] sum;output cout;wire[3:0] G,P;wire[3:0] C,sum;assign G[0]=a[0]&b[0];assign P[0]=a[0]|b[o];assign C[0]=cin;assign sum[0]=G[0]^P[0]^C[0];assign G[1]=a[1]&b[1];assign P[1]=a[1]|b[1];assign C[1]=G[0]|(P[0]&cin); assign sum[1]=G[1]^P[1]^C[1]; assign G[2]=a[2]&b[2]; assign P[2]=a[2]|b[2];assign C[2]=G[1]|(P[1]&C[1]); ssign sum[2]=G[2]^P[2]^C[2]; assign G[3]=a[3]&b[3]; assign P[3]=a[3]|b[3];assign C[3]=G[2]|(P[2]&C[2]); assign sum[3]=G[3]^P[3]^C[3]; assign cout=G[3]|(P[3]&C[3]); endmodule。
数字电路课程设计之超前进位加法器
reg
Cin;
wire[3:0] S;
wire
Cout;
carry_look_add CAL (.A(A),.B(B),.Cin(Cin),.Cout(Cout),.S(S)); initial begin
#10 A=4'd0;B=4'd0;Cin=0; #10 A=4'd11;B=4'd1;Cin=0; #10 A=4'd10;B=4'd12;Cin=0; #10 A=4'd11;B=4'd4;Cin=0; #100 $stop; end endmodule
Pi=Ai○+ Bi；
可以得到输出与进位表达
Gi=AiBi；
Si=Pi○+ Ci；
Ci+1=Gi+PiCi； Gi 为进位产生，不管输入进位 Ci 为什么，只要 Ai 与 Bi 为 1 时，它将产生进位。Pi 称为进位传输，因为它 与从 Ci 到 Ci+1 的进位传输有关
C0 = 输入进位
C1 = G0 + P0C0
Half_Add H3(.a(A[2]),.b(B[2]),.s(v6),.c(v5));
Half_Add H4(.a(A[3]),.b(B[3]),.s(v8),.c(v7));
carry_look
CL1(.C0(Cin),.P0(v2),.G0(v1),.P1(v4),.G1(v3),.P2(v6),.G2(v5),.P3(v8),.G3(v7),.C1(o1),.C2(o2),.C3(o3),.C4(Cout));
注意 C4 并不需要等待 C3，实际上 C4,C3,C2,C1 同时传输 超前进位产生的电路逻辑图
先行进位加法器——原理解析
先⾏进位加法器——原理解析先⾏进位加法器串⾏进位加法器需要⼀级⼀级的进位，进位延迟很⼤。
先⾏进位加法器（也叫超前进位加法器）可以有效的减少进位延迟。
设⼆进制加法器的第i位输⼊为Xi, Yi, 输出为Si, 进位输⼊为C i，进位输出为C i+1则有Si = Xi⊕Yi⊕CiC i+1 = Xi·Yi + Xi·Ci + Yi·Ci = Xi·Yi + (Xi + Yi)·Ci令Gi = Xi·Yi, Pi = Xi+Yi则C i+1 = Gi + Pi·Ci当Xi和Yi都为1时，Gi = 1，产⽣进位C i+1 = 1当Xi和Yi有⼀个为1时，Pi = 1，传递进位C i+1 = Ci因此Gi 定义为进位产⽣信号，Pi定义为进位传递信号。
Gi的优先级⽐Pi⾼，也就是说：当Gi = 1时（当然此时也有 Pi = 1），⽆条件产⽣进位，⽽不管Ci是多少;当Gi=0⽽Pi=1时，进位输出为Ci, 跟Ci之前的逻辑有关。
下⾯推导4位超前进位加法器。
设4位加数和被加数为A 和 B，进位输⼊为Cin, 进位输出为Cout, 对于第i位的进位产⽣Gi = Ai·Bi , 进位传递 Pi=Ai+Bi , i=0,1,2,3于是这各级进位输出，递归的展开Ci ，有：C0 = CinC1=G0 + P0·C0C2=G1 + P1·C1 = G1 + P1·（G0 + P0·C0）=G1 + P1·G0 + P1·P0 ▪C0C3=G2 + P2·C2 = G2 + P2·G1 + P2·P1·G0 + P2·P1·P0·C0C4=G3 + P3·C3 = G3 + P3·G2 + P3·P2·G1 + P3·P2·P1·G0 + P3·P2·P1·P0·C0Cout=C4由此可以看出，各级的进位彼此独⽴产⽣，只与输⼊数据和Cin有关，将各级间的进位级联传播给去掉了，因此减⼩了进位产⽣的延迟。
verilog 12位超前进位加法器讲解学习
v e r i l o g12位超前进位加法器12位流水线加法器的设计2016311030103 吴昊1.实验目的用verilog实现12位流水线加法器2.实验原理12位加法器是将3个4位加法器串行连接而形成的。
如果每个4位加法器都有100ns的吞吐延迟，那么该结构的最大延迟时间将是300ns。
在同步电路中，这种结构是为了使所有的操作都在同一时钟周期内进行。
本文采用另一种流水线结构可以通过把该处理过程分配到多个时钟周期上，以更高的吞吐速率进行操作。
速度和物理资源的折中保证了这种方法是可行的。
这种流水线结构包含一个数据输入寄存器IR，输出寄存器OR 和之间的传播寄存器PR1和PR2.这种结构对数据进行序列化，因此在一个给定的时钟周期内，进位只能在1/3个数据路径中传播。
输入数据通路接口以同步方式给运算单元提供完整的输入字，但是此时仅仅形成了低4位数据字节的和。
然后将那个“和”与其左面的数据一起存入20位内部寄存器PR1中。
在下一个时钟周期内，形成中4位数据字节的和，并且将其与低4位字节和，这一周期的进位一起存入PR2中。
在第三个时钟周期内，形成高4位数据字节的和，并将低、中4位数据字节的和输出进位一并存入12位输出寄存器OR。
利用这种内部寄存器，该流水线单元可以近似工作在原价发起频率的三倍平频率上。
在最初的延迟周期后，每隔100ns就会在单元的输出端出现一个新的和。
12位加法器流水线结构：3.Verilog代码源代码：module add12(a,b,c_in,c_out,sum,clock);input [11:0] a,b;input c_in,clock;output [11:0] sum;output c_out;reg [24:0] IR;reg [20:0] PR1;reg [16:0] PR2;reg [12:0] OR;wire [3:0] A,C,E;wire B,D,F;assign{c_out,sum}=OR;add4 wh1(A,B,IR[4:1],IR[8:5],IR[0]);add4 wh2(C,D,PR1[8:5],PR1[12:9],PR1[4]); add4 wh3(E,F,PR2[12:9],PR2[16:13],PR2[8]); always@(posedge clock)beginIR[0]<=c_in;IR[4:1]<=a[3:0];IR[8:5]<=b[3:0];IR[12:9]<=a[7:4];IR[16:13]<=b[7:4];IR[20:17]<=a[11:8];IR[24:21]<=b[11:8];PR1[3:0]<=A;PR1[4]<=B;PR1[8:5]<=IR[12:9];PR1[12:9]<=IR[16:13];PR1[16:13]<=IR[20:17];PR1[20:17]<=IR[24:21];PR2[7:4]<=C;PR2[8]<=D;PR2[3:0]<=PR1[3:0];PR2[12:9]<=PR1[16:13];PR2[16:13]<=PR1[20:17];OR[11:8]<=E;OR[12]<=F;OR[7:0]<=PR2[7:0];endEndmodule4位超前进位加法器模块：module add4(sum,c_out,a,b,c_in);output [3:0] sum;output c_out;input [3:0] a;input [3:0] b;input c_in;wire [3:0] g=a&b;wire [3:0] p=a^b;wire c1,c2,c3,c4;assignc1=(p[0]&c_in)|g[0],c2=(p[1]&p[0]&c_in)|(p[1]&g[0])|g[1],c3=g[2]|(p[2]&g[1])|(p[2]&p[1]&g[0])|(p[3]&p[2]&p[1]&p[0]&c_in),c4=g[3]|(p[3]&g[2])|(p[3]&p[2]&g[1])|(p[3]&p[2]&p[1]&g[0])|(p[3]&p[2]&p[1]&p[ 0]&c_in);assignsum[0]=p[0]^c_in,sum[1]=p[1]^c1,sum[2]=p[2]^c2,sum[3]=p[3]^c3;assignc_out=c4;endmodule测试代码：module add12_test;reg [11:0] a,b;reg c_in,clock;wire c_out;wire [11:0] sum;add12 k(a,b,c_in,c_out,sum,clock);initialbeginclock=0;a=12'h123;b=12'h321;c_in=0;#100 a=12'h111;b=12'h222;#100 a=12'h189;b=12'h739;#100 a=12'h458;b=12'hc52;endalwaysbegin#50 clock=~clock;endendmodule4.实验数据仿真图：由仿真图可知，加法器输出结果正确，并在三个时钟周期后，每一个时钟周期输出一个新的和，成功加快了三倍频率。
16位超前进位加法器的设计_谢莹
第27卷第4期合肥工业大学学报(自然科学版)Vol.27No.4 2004年4月JO URN AL O F HEFEI UN IV ERSITY O F TECHNO LOGY Apr.2004 16位超前进位加法器的设计谢 莹, 陈 琳(安庆师范学院教育技术系,安徽安庆 246011)摘 要:电子计算机是由具有各种逻辑功能的逻辑部件组成的,加法器就属于其中的组合逻辑电路。
如果对传统的加法器电路进行改进,在超前进位链的基础上,用一种新的超前进位链树的设计方法不仅可以克服串行进位加法器速度低的缺点,也可以解决单纯的超前进位加法器带负载能力不足等问题,从而在实际电路中使加法器的运算速度达到最优。
根据这种理论,可以推导得到最优的任意位加法器。
关键词:半加器;全加器;超前进位加法器;4位超前进位加法器;16位超前进位加法器中图分类号:T P342.21 文献标识码:A 文章编号:1003-5060(2004)04-0450-05Design of16-bit carry look-ahead adderXIE Ying, CHEN Lin(Dept.of Ed ucational Technology,Anqing Teachers College,Anqing246011,China)Abstract:A com puter is com prised of so me logic parts w hich hav e serial lo gic functions,and the adder is one o f the combine logic circuits.In o rder to im prov e the traditio nal adder circuit,based on the carry lo ok-ahead techno logy,a new desig n o f ca rry look-ahead chain is presented so tha t the low speed of serial adders and the less car ry capacity of the pure carry look-ahead adder ca n be ov erco me.Thus the o ptimum com pute speed can be achiev ed in the real circuit.Based on the presented idea,the ex cellent ra ndo m bit adder can be deduced.Key words:half adder;full adder;carry look-ahead adder;4-bit carry look-ahead adder;16-bit carry lo ok-ahead adder0 引 言电子计算机是由具有各种逻辑功能的逻辑部件组成的,这些逻辑部件按其功能结构又可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
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超前进位加法器
超前进位加法器是一种数字电路，用于执行两个二进制
数的加法运算。
它具有高速、高效的特点，在计算机领域得到广泛的应用。
超前进位加法器的原理和实现方法值得深入研究和探讨。
本文将详细介绍超前进位加法器的原理、设计和性能优化等方面内容。
1. 引言
在计算机科学和工程领域，加法运算是一项基本的操作。
随着计算机性能的要求不断提高，如何在更短的时间内完成加法运算成为了重要的研究方向。
超前进位加法器是一种对加法运算进行优化的方法，可以极大地提高运算速度和效率。
2. 超前进位加法器原理
超前进位加法器是一种并行加法器，它利用了信号传输的延迟问题，通过将进位信号从低位传递到高位，实现了高速的运算。
其基本原理是，将两个二进制数按位相加，如果某一位的和等于2，就会产生一个进位信号，进位信号会传递到下一位，直
到最高位。
3. 超前进位加法器的设计
超前进位加法器的设计分为四个部分：1) 带有进位预测的半
加器；2) 带有进位预测的全加器；3) 进位生成和进位传递逻辑电路；4) 加法器的结构和电路实现。
3.1 带有进位预测的半加器
半加器是最基本的加法器，可以完成两个二进制位的加法运算，但不能处理进位信号。
为了实现进位预测，我们需要对半加器
进行改进。
一种常见的方法是使用XOR门和AND门来实现进位预测功能。
具体的电路设计和逻辑表达式请查阅相关资料。
3.2 带有进位预测的全加器
全加器是进一步改进的半加器，可以处理进位信号。
在超前进位加法器的设计中，我们使用带有进位预测的全加器。
全加器的设计和实现方法与半加器类似，但需要增加一个输入端来接收上一位的进位信号，并根据进位预测电路来生成进位信号。
3.3 进位生成和进位传递逻辑电路
进位生成和进位传递逻辑电路是超前进位加法器的核心部分。
它们用于计算每一位的进位信号和传递进位信号到下一位。
进位生成电路可以通过AND门实现，进位传递电路可以通过OR 门实现。
具体的电路设计和实现方法请参考相关资料。
3.4 加法器的结构和电路实现
在超前进位加法器的设计中，我们将多个全加器按位级联，并将最高位的进位信号作为输出。
通过这种方式，我们可以并行地进行加法运算，并实现超前进位效果。
根据需要，我们可以设计不同位数的加法器，以满足不同的应用需求。
4. 性能优化
超前进位加法器可以通过一些方法来进一步优化性能。
例如，可以通过调整进位生成和进位传递逻辑电路的延迟时间，来减少所需的计算时间。
同时，还可以采用更快的逻辑门和更高速的传输线路，以提高加法器的运行速度。
5. 结论
超前进位加法器是一种高效、高速的加法器，能够显著提高计算机的运算速度和性能。
本文对超前进位加法器的原理、设计和性能优化进行了详细的介绍。
希望这些内容能够对读者理解和应用超前进位加法器有所帮助。