[转]4位超前进位加法器代码及原理

末蓝、 2022-04-01 16:00 229阅读 0赞

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。

g表示进位产生信号（generate），如果g为1就表示一定会向后一级产生进位输出。

p\[n\] = a\[n\] ^ b\[n\]

这句话的意思是说，当a=1,b=0或a=0,b=1时前一级的进位输入信号不能否决。这样就有个问题了，即当a=1,b=1时前一级的进位输入信号也不能否决啊，怎么没有体现出来？其实当a=1,b=1时产生了进位产生信号g，它的优先级高于p信号，就忽略了p信号，直接产生了向后一级产生进位输出，是没有逻辑错误的。

g\[n\] = a\[n\] & b\[n\]

这句话的意思是说，如果a=1,b=1时就直接向后一级产生进位输出信号，而不用考虑其它的任何因素。

pp表示本级模块的进位否决信号，如果pp为0就否决调前一级模块的进位输入。

gg表示本级模块进位产生信号，如果gg为1就表示一定会向后一级模块产生进位输出。

这两个信号pp和gg都是用于超前进位模块之间的连接，如4个4位超前进位加法器模块再使用超前进位逻辑进行连接构成16位超前进位加法器。

pp = p\[3\] & p\[2\] & p\[1\] & p\[0\]

这句话的意思是说，当a+b=1111时，此时前一级模块的进位输入不能被否决。

gg = g\[3\] | (p\[3\] & (g\[2\] | p\[2\] & (g\[1\] | p\[1\] & g\[0\])))

这一句可以这样理解，它是嵌套了几层的：

1. 如果g\[3\]=1，即最高位要产生进位位，则表示本模块一定会向后一级模块产生进位输出，于是gg=1。

2. 如果g\[3\]=0，但是p\[3\]=1（表示不能否决掉前一级的进位），而且前一级又有进位输入时，gg=1。

3. 以下层次的关系依此类推。