概述
之前学习了一位半加器与一/四位全加器的相关知识，接着学习超前进位加法器加深认识
八位级联进位加法器
设计文件
采用硬件行为方式描述八位全加器
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module qjq(co,sum,a,b,ci); input[7:0] a,b; input ci; output[7:0] sum; output co; reg[7:0] sum; reg co; reg[7:0] G,P,C; //中间变量，分别是生产函数、传递函数、和进位函数always @(a or b or ci) begin G[0] =a[0] & b[0]; //生产函数，加数相与,产生进位 P[0] =a[0] | b[0]; //传递函数，如果a或b有不为0，则将进位输入传递 C[0] =ci; //最后位的进位输入，初始化位ci sum[0] =G[0]^ P[0] ^ C[0];//输出数据 G[1] =a[1] & b[1]; P[1] =a[1] | b[1]; C[1] =G[0] |(P[0] & C[0]);//c=ab+(a+b)ci=G|(P&ci) sum[1] =G[1] ^ P[1] ^ C[1]; G[2] =a[2] & b[2]; P[2] =a[2] | b[2]; C[2] =G[1] |(P[1] & C[1]); sum[2] =G[2] ^ P[2] ^ C[2]; G[3] =a[3]& b[3]; P[3] =a[3] | b[3]; C[3] =G[2] |(P[2] & C[2]); sum[3] =G[3] ^ P[3] ^ C[3]; G[4] =a[4] & b[4]; P[4] =a[4] | b[4]; C[4] =G[3] |(P[3] & C[3]); sum[4] =G[4] ^ P[4] ^ C[4]; G[5] =a[5] & b[5]; P[5] =a[5] | b[5]; C[5] =G[4] |(P[4] & C[4]); sum[5] =G[5] ^ P[5] ^ C[5]; G[6] =a[6] & b[6]; P[6] =a[6] | b[6]; C[6] =G[5] |(P[5] & C[5]); sum[6] =G[6] ^ P[6] ^ C[6]; G[7] =a[7] & b[7]; P[7] =a[7] | b[7]; C[7] =G[6] |(P[6] & C[6]); sum[7] =G[7] ^ P[7] ^ C[7]; co=G[7] |(P[7] & C[7]); end endmodule |
仿真结构图
仿真文件
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module qjqsimu;reg [7:0] a,b;reg ci;wire [7:0] sum;wire co;qjq sl(co,sum,a,b,ci);initial begin a=8'b00000000;b=8'b00000000;ci=0; //初始化，可将a初始大一些得到co为1的情况 endalways #2 assign {a,b}={a,b}+1; //延迟2ps，增大观察范围always #1 assign ci=~ci;endmodule
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仿真波形
说明：首先在设计文件中，由最开始的进位输入ci逐级传递给c，最后传递给co，每位数据都需要传递一次上级数据，代码运算次数多，延时高。
四位超前进位加法器
设计文件
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module qjq(sum,c_out,a,b,c_in); input[3:0] a,b; input c_in; output[3:0] sum; output c_out; wire[4:0] g,p,c; assign c[0]=c_in; assign p=a|b; assign g=a&b; assign c[1]=g[0]|(p[0]&c[0]); assign c[2]=g[1]|(p[1]&(g[0]|(p[0]&c[0]))); assign c[3]=g[2]|(p[2]&(g[1]|(p[1]&(g[0]|(p[0]&c[0]))))); assign c[4]=g[3]|(p[3]&(g[2]|(p[2]&(g[1]|(p[1]&(g[0]|(p[0]&c[0]))))))); assign sum=p^c[3:0]; assign c_out=c[4];endmodule |
仿真结构图
仿真文件
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module qjqsimu; reg [3:0] a,b; reg c_in; wire [3:0] sum; wire c_out; qjq U3(.a(a),.b(b),.c_in(c_in),.sum(sum),.c_out(c_out)); initial begin a=4'b0000;b=4'b0000;c_in=0; end always #10 assign {a,b}={a,b}+1; always #5 assign c_in=~c_in;endmodule
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仿真波形
说明：设计文件中对每一个进位的运算都进行了合并，总共计算8次，如果按照八位级联加法器的写法，每一位需进行4次运算，加上最后的进位，总共应需要17次计算。显然是提高了效率。
八位超前进位
刚入手八位超前进位加法器的话，写之前就在为进位链的表达式头疼，但是做了一下四位超前进位，可以总结出表达式的规律，进而再写一遍进行验证，与级联加法器的仿真结果完全相同，其设计文件源码如下：
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module qjq(co,sum,a,b,ci); input [7:0] a,b; input ci; output [7:0] sum; output co; wire [7:0] G,P,C; //中间变量，分别是生产函数、传递函数、和进位函数assign G=a&b;assign P=a|b;assign C[0]=ci;assign C[1]=G[1]|(P[1]&G[0])|(P[1]&P[0]&ci);assign C[2]=G[2]|(P[2]&G[1])|(P[2]&P[1]&G[0])|(P[2]&P[1]&P[0]&ci);assign C[3]=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]&ci);assign C[4]=G[4]|(P[4]&G[3])|(P[4]&P[3]&G[2])|(P[4]&P[3]&P[2]&G[1])|(P[4]&P[3]&P[2]&P[1]&G[0])|(P[4]&P[3]&P[2]&P[1]&P[0]&ci);assign C[5]=G[5]|(P[5]&P[4]&G[3])|(P[5]&P[4]&P[3]&G[2])|(P[5]&P[4]&P[3]&P[2]&G[1])|(P[5]&P[4]&P[3]&P[2]&P[1]&G[0])|(P[5]&P[4]&P[3]&P[2]&P[1]&P[0]&ci);assign C[6]=G[6]|(P[6]&G[5])|(P[6]&P[5]&G[4])|(P[6]&P[5]&P[4]&G[3])|(P[6]&P[5]&P[4]&P[3]&G[2])|(P[6]&P[5]&P[4]&P[3]&P[2]&G[1])|(P[6]&P[5]&P[4]&P[3]&P[2]&P[1]&G[0])|(P[6]&P[5]&P[4]&P[3]&P[2]&P[1]&P[0]&ci);assign C[7]=G[7]|(P[7]&G[6])|(P[7]&P[6]&G[5])|(P[7]&P[6]&P[5]&G[4])|(P[7]&P[6]&P[5]&P[4]&G[3])|(P[7]&P[6]&P[5]&P[4]&P[3]&G[2])|(P[7]&P[6]&P[5]&P[4]&P[3]&P[2]&G[1])|(P[7]&P[6]&P[5]&P[4]&P[3]&P[2]&P[1]&G[0])|(P[7]&P[6]&P[5]&P[4]&P[3]&P[2]&P[1]&P[0]&ci);assign sum=P^C[7:0];assign co=C[7]; endmodule |