加法器设计

悠悠 2023-08-17 16:24 44阅读 0赞

加法运算是最基本的算术运算，常用的加法器有：级联加法器、并行加法器、超前进位加法器和流水线加法器。

1、         级联加法器

级联加法器是由1位全加器级联构成的，本级的进位输出作为下一级的 进位输入。优点是结构简单，缺点是n位级联加法运算的延时是1位全加器的n倍。

Moduleadd\_jl(sum,cout,a,b,cin);

Input\[7:0\] a,b;

Inputcin;

Output\[7:0\]sum;

Outputcout;

Full\_addu0(a\[0\],b\[0\],cin,sum\[0\],cin1);

Full\_addu1(a\[1\],b\[1\],cin1,sum\[1\],cin2);

Full\_addu2(a\[2\],b\[2\],cin2,sum\[2\],cin3);

……

Full\_addu7(a\[7\],b\[7\],cin7,sum\[7\],cout);

Endmodule

2、         数据流描述的加法器

Verilog语言中的加法运算符可以直接描述加法器。

Moduleadder(cout,sum,a,b.cin);

Input\[7:0\] a,b;

Inputcin;

Outputcout;

Output\[7:0\]sum;

Assign\{cout,sum\} = a+b+cin;

Endmodule

但是，借助于EDA综合软件综合出来以后，会发现其实现的电路基本也是级联实现的。

3、         超前进位加法器

超前进位加法器不想写了，位数多了的话那公式感觉好复杂。

4、         流水线加法器

两级流水线8位加法器

Moduleadder8(cout,sum,a,b,cin,clk);

Input\[7:0\] a,b;

Inputcin,clk;

Outputreg\[7:0\] sum;

Outputreg cout;

Reg\[3:0\]temp\_a,temp\_b,first\_s;

Regfirst\_c;

Always@ (posedge clk)

Begin

\{first\_c,first\_s\}= a\[3:0\]+b\[3:0\]+cin;

Temp\_a= a\[7:4\]; temp\_b = b\[7:4\];

End

Always@(posedge clk)

Begin

\{cout,sum\[7:4\]\}= temp\_a +temp\_b +first\_c;

Sum\[3:0\]= first\_s;

End

上面电路通过增加寄存器来实现两级流水加法器。Verilog语言中的加法运算符经过EDA软件综合之后形成的加法电路基本上都是级联实现的。当加法位数过多时，延时会很大。上面电路第一个always语句块将低四位运算出来并把结果暂存在中间寄存器中，第二个always语句块从中间寄存器取中间结果进行高四位的运算。跟八位级联加法器相比，这样就把延时几乎降低了一半。

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