设计示例432位先行进位加法器的设计

iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiinoutiiiiii0in102111010322211010433322120300out例：32位先行进位加法器的1、能概述先行进位加法器是对普通的全加器进行改良而设计成的并行加法器，主要是针对普通全加器串联时互相进位产生的延迟进行了改良。超前进位加法器是通过增加了一个不是十分复杂的逻辑电路来做到这点的。设二进制加法器第i位A，B输出为，位输入为C进位输出为，有：=A⊕⊕

i

（）C*B+A*C+B*C*B（A+B）*令=A*B,=A+B则C当A和B都为1时G=1产生进位C1当A和B有一个为1时=，传递进位C

（）因此G义为进位产生信号P定为进位传递信号的优先级比高也就是说当G1时当然此时也有=1条件产生进位，而不管是多少；当G而时进位输出为，之前的逻辑有关。下面推导4位前进位法器。设加数和被加数为A，位输入为C，进位输出为,对于第i位的进位产生G=A·B进传递=A+B,i=0,1,2,3。是这各级进位输出，递归的展开，有：CCC=G+P·CC=G+P·C=G+P·GC

0C=G+P·C+P·G·G+·P·CC=G+P·C+P·G·G+·P·P·CC

（）由此可以看出，各级的进位彼此独立产生，只与输入数AiBi和Cin有，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。每个等式与只有三级延迟的电路对应，第一级延迟对应进位产生信号和进位传递信号，后两级延迟对应上面的积之和。实现上述逻辑表达的电路称为超进位部LookaheadUnitCLA部件通过这种进位方式实现的法器称为超前进位加法器为个进位是并行产生的，所以是一种并行进位加法器。从公式）可知，更多位数的部只会增加逻辑门的输入端个数，而不会增加门的级数，因此，如果采用超前进位方式实现更多位的加法器，从理论上讲，门延迟不变。但是由于CLA部件中连线数量和输入端个数的增多，使得电路中需要具有大动信号和大扇入门，这会大大增加门的延迟，起不到提高电路性能的作用。因此更多位数的加

44m0m0344m0m03m03222104m08m14m1m1m0m112m28m2m2m1m2m1m0m116m3m3m3m2m304BCLA法器可通过位部和超前进位加法器来实现，如图示。将式（）中进位C的辑方程改写为：C=G

(1-4)C4表位法器的进位输出Pm0、分表示位法器的位传递输出和进位产生输出，分别为：=·P·PG+·G·P·G+将式（）应用于个4位行进位加法器，则有：C=G+P·CC=G·C=G·G+

0C=G+P·C=G+·G+P·P·G+·PC=G=G·G·G·P·G（）比较式）和式以看出这两组进位逻辑表达式是类似的。不过式1-3）表示的是组内进位，式（）表示的是组间的进。实现逻辑方程组（）的电路称为成组先行进位部件。图1a为所设计的32位超前进位加法器的结构框，该加法器采用三级超前进位加法器设计，组内和组间均采用超前进位。由8个4超前进位加法器与个部构成。图1b为用超前进位和进位选择实现的位先行进位加法器结构图。2、构框图ABAB

ABAB

ABAB

A

B

A

B

4CLA

C

4CLA

C

4CLA

C

4CLA

4CLA

C

4CLA

C

4CLA

C

4CLA

C

gp

S

gp

SSgp4BCLA

gp

S

Sgp

SSgpgp

Sgp

CLAC

gp

C

g4BCLA

gp（）位超前进位加法器结构图A

B

A

B

A

B

16位

1

16位

0

16位

010

C

16

（b超前进位进位选择实现结构图32位行进位加法器结图

x32x3x32x332332144位前进位3、口说明表1：32位前进位加法器接信号说明表序号

接口信号名称A[31:0]

方向IIO

说明输入数据输入数据加法器结果

备注4、位超前进加法器的设（4bits）功能述产生进位信（如图2a位法器的进位传递信号Px以位加法器的进位产生信号Gx·PG=+P·G·P·G·P·P·G结构图

4

3

2

1

0

3

3

2

2

1

1

0

0（）位超前进位链AB

A

B

A

B

A

B

FA

C

3

CFAFAFA

C

0gp33C

S

Sgpgp2211gpm0m0

S

gp00

S

（b超前进位加法器图位CLA部和位前进位加法器

5、计电路代码（分）//4bitcarrylookaheadunitmodulecla_4(p,g,c_in,c,gx,px);inputc_in;outputassignc[1]=p[0]&c_ing[0];assign