串行加法器
全加器实现的8位行波进位加法器
全加器实现的8位⾏波进位加法器全加器实现的8位⾏波进位加法器串⾏进位加法器⼀位全加器思路：串⾏进位加法器，可以⽤⼀位全加器做元件，来模拟串⾏进位加法器。
步骤：1、在D 盘新建⽂件夹ADDL ，启动quartus ，新建⼯程ADDL 。
2、新建“VHDL FILE ”⽂件，将⾃⼰的程序输⼊进去，保存，⽂件名为ADDL ，processs->Start Compilation 对源⽂件进⾏编译，有错改错。
3、Assignments>pins,对in 内的输⼊引脚input 和输出引脚output 完成设计以及pin 内的输⼊引脚input 和输出引脚output 完成设计，以ADDL.bdf 为⽂件名保存。
4、新建“Vector Waveform File ”⽂件ADDL.vwf ，引⼊引脚，设置输⼊节点的值，尽量使其包含各种可能取值情况。
6、进⾏功能仿真，查看仿真结果看是否与功能表⼀致。
c outS 7 a7,b7 a6,b6 S6a0,b0 S0 a1,b1 S1 ...........设计的仿真波形图功能仿真结果图全加器的代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity AADD isport(a,b,cin:in std_logic;//a和b代表输⼊的两个数；cout,s:out std_logic//cout是进位，s是输出);end AADD;architecture behave of AADD iSbeginprocess(a,b)begin s................... Cout......................//如何得到s和cout ?end process;end behave;//全加器的设计代码；library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity ADDL isport(count1,count2:in std_logic_vector(7 downto 0);//count1,count2代表相加的两个数；ccout: buffer std_logic_vector (8 downto 1);//ccout⽤于保存俩数相加的进位，eg，第i位相加，进位保存在第i+1位；第0位没有进位不使⽤；sum:out std_logic_vector(8 downto 0)//sum⽤来保存最终的结果；);end ADDL;architecture struct of ADDL iscomponent AADD isport(a,b,cin:in std_logic;cout,s:out std_logic);end component;beginU1:AADD port map //第0位相加，以下类推；( a=>count1(0),b=>count2(0),cin=>'0',cout=>ccout(1),s=>sum(0) ); ..............................................第1位，2位，3位呢？注意sum的第⼋位；end struct;。
加法器设计介绍
加法器设计介绍算术逻辑部件主要处理算术运算指令和逻辑运算指令，它的核心单元是加法器。
这个加法器是影响算术逻辑部件整体性能的关键部分，因为几乎所有的算术运算和逻辑运算，都要通过它来完成。
加法器结构包括串行进位加法器(Carry Ripple Adder，CRA)、进位跳跃加法器(cany skip Adder，CKA)，以及较高速度的进位选择加法器(carry select Adder，CSA)、超前进位加法器(Can 了Look—a}lead Adder，CLA)和并行前缀加法器(Parallel Prcfix Adder)等。
串行进位加法器(CRA)串行进位加法器是最简单、最基本的加法器结构。
串行进位加法器的进位像水波一样依次通过每位，因此也称为“行波进位加法器”。
它每次只能进行一位运算，因此速度很慢。
如下图所示进位跳跃加法器(CKA)进位跳跃加法器是串行进位加法器的改进结构。
它将整个加法器分为几个组，如果某组的所有进位传播信号都为“1”，则将该组的进位输入直接传送到输出，而不需要进行进位运算。
这个过程好像进位做了一个跳过该组的动作，因此称为进位跳跃加法器。
为了实现跳跃进位，每组需要增加一个多路选择器和一个与门，这种结构可以提高加法器的运算速度，但是，速度的提高只有在某些特定的情况下才会出现。
如下图所示进位选择加法器(CSA)进位选择加法器采用资源复制的基本思想，用硬件来换取速度。
它将整个加法器分为几个组，每组有两条路径，进位输入为“O”和“1”的两种情况通过两条路径同时计算。
一旦该组进位输入信号到来，通过多路选择器选择正确的进位输出与和值。
如下图所示由于采用了前瞻的思想，因此进位选择加法器的速度有很大提高。
如果整个加法器分为M 组，则运算延时可由第一组进位延时、M 个多路选择器的延时及一个和产生延时相加得到。
进位选择加法器虽然具有较快的速度，但由于它采用了资源复制的方法，因此实现代价也成倍增加。
2位串行进位的并行加法器真值表
2位串行进位的并行加法器真值表在数字电路中，加法器是常见的逻辑电路之一，用于进行数字的加法运算。
而串行进位的并行加法器是一种常见的加法器类型，它能够实现多位数字的加法运算，具有高效、稳定的特点。
在本文中，我们将对2位串行进位的并行加法器进行深入探讨，包括其真值表、工作原理和应用场景等方面。
一、2位串行进位的并行加法器真值表让我们来了解一下2位串行进位的并行加法器的真值表。
真值表是描述逻辑电路在不同输入组合下的输出情况的表格，通过真值表可以清晰地了解逻辑电路的工作状态。
对于2位串行进位的并行加法器，其真值表如下所示：输入 | 进位 | 输出 A | B | Cin | S | Cout 0 | 0 | 0 | 0 | 0 0 | 0 | 1 | 1 | 0 0 | 1 | 0 | 1 | 0 0 | 1 | 1 | 0 | 1 1 | 0 | 0 | 1 | 0 1 | 0 | 1 | 0 | 1 1 | 1 | 0 | 0 | 1 1 | 1 | 1 | 1 | 1从上面的真值表可以看出，2位串行进位的并行加法器的输出S和Cout与输入A、B和进位Cin之间存在着一定的逻辑关系。
理解并熟记这些逻辑关系对于正确设计和应用加法器起着至关重要的作用。
二、工作原理接下来，让我们来了解2位串行进位的并行加法器的工作原理。
在加法器中，每一位使用了半加模块和全加模块。
半加模块能够实现单个位的加法运算，而全加模块则可以实现考虑进位的加法运算。
串行进位的并行加法器通过将多个全加模块串联起来，实现了高效的多位加法运算。
具体来说，对于2位串行进位的并行加法器，每个位需要经过两个半加模块和一个全加模块的计算。
在计算的过程中，要考虑上一位的进位对当前位的影响，因此需要进行串行进位的处理。
通过合理的电路设计和逻辑门的组合，2位串行进位的并行加法器能够实现快速、准确的多位加法运算。
三、应用场景2位串行进位的并行加法器广泛应用于数字信号处理、计算机系统、通信系统等领域。
串行进位加法器_延迟计算__概述说明
串行进位加法器延迟计算概述说明1. 引言1.1 概述串行进位加法器是一种常用的数字电路，用于实现两个二进制数的相加运算。
在计算机科学和电子工程领域中，加法器是基本的计算单元之一，因此对其性能的改进一直是研究的重点。
延迟计算则是指在某些情况下，为了减少开销、功耗或其他限制条件而将计算结果延迟到需要时再进行。
本文将结合串行进位加法器和延迟计算两个主题，探讨串行进位加法器在延迟计算中的作用以及其特点和应用范围。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
首先引言部分进行整体概述和结构说明。
接下来第二部分将介绍串行进位加法器的基本原理、构造方式以及优缺点。
第三部分将深入探讨延迟计算的定义、基本概念、应用场景以及实现方法与技术。
紧接着，在第四部分中，我们将重点关注串行进位加法器在延迟计算中的作用，并介绍其特点和应用范围。
最后，在结论部分中对全文进行总结，并提出未来研究方向的建议，以及对读者的启发和影响。
1.3 目的本文旨在阐述串行进位加法器和延迟计算的基本原理、应用以及相互关系。
通过分析串行进位加法器在延迟计算中的作用，我们可以更好地理解其特点和应用范围，并为未来的研究和发展提供一定的参考。
此外，本文还将探讨延迟计算在提高电路性能和优化资源利用方面的重要性，以期对读者有所启发。
2. 串行进位加法器：2.1 基本原理：串行进位加法器是一种基于二进制加法的电路设计，用于实现数字计算。
其基本原理是将两个二进制数逐位相加，并通过一系列的进位传递来实现进位的计算和累积。
在每一位上，串行进位加法器通过输入的两个数字和之前的进位信息来生成该位的结果和产生下一位的进位。
2.2 构造方式：串行进位加法器可以使用多种不同的逻辑门电路实现，常见的包括使用门电路（AND、OR、XOR等）、触发器以及多路选择器等元件。
其中一个常用的构造方式是Ripple Carry Adder（RCA）与D型触发器结合，通过级联多个全加器单元来实现。
2.3 优缺点：串行进位加法器相比并行运算方式具有以下优点：首先，由于其简单的电路结构，在硬件设计上较为容易实现；其次，它能够按顺序处理数字，并且只需要一个时钟周期进行运算。
8位串行全加器设计
8位串行全加器设计一．实验目的1．掌握ISE开发工具的使用，掌握FPGA开发的基本步骤；2．掌握8位串行全加器电路设计的一般办法；3．掌握程序下载的办法；4．初步了解开发板资源，掌握开发板的使用方法，重点掌握按键，开关，LCD,LED的使用方法。
二．实验内容1．用VHDL实现8位串行全加器8位串行全加器顶层模块电路如下图所示。
图 8位串行全加器顶层模块其中a_in，b_in：数据输入，使用板上开关（S0~S15）；sum_out:运算结果输出，使用LED显示运算结果。
2．将程序下载到FPGA并进行检验资源使用要求用开关（S0~S15）输入加数，被加数。
用 LED（D8~D15）显示运算结果。
三．实验步骤1．启动ISE,新建工程文件；2．编写8位串行全加器模块Hadder，其原理图如上图所示。
3．编写完加法器模块之后，在顶层文件上实现映射；4．新建UCF文件，输入位置约束；5．完成综合，实现，生成下载文件；6．连接开发板USB下载线，开启开发板电源；7．下载FPGA;8．输入数据，验证结果。
四．关键代码entity add_one isPort ( a_in : in STD_LOGIC;b_in : in STD_LOGIC;cin : in STD_LOGIC;si : out STD_LOGIC;cout : out STD_LOGIC);end add_one;architecture Behavioral of add_one isbeginsi<=(a_in xor b_in)xor cin;cout<=(a_in and b_in)or(cin and a_in)or(cin and b_in); end Behavioral;-- 一位加entity add_eight isPort ( a : in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);b : in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);sum : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);c_out :out STD_LOGIC);end add_eight;architecture Behavioral of add_eight is component add_oneport( a_in,b_in,cin:in STD_LOGIC;si,cout:out STD_LOGIC);end component;signal c: STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);signal c_in:STD_LOGIC:='0';beginu0: add_one port map(a(0),b(0),c_in,sum(0),c(0)); u1: add_one port map(a(1),b(1),c(0),sum(1),c(1)); u2: add_one port map(a(2),b(2),c(1),sum(2),c(2)); u3: add_one port map(a(3),b(3),c(2),sum(3),c(3)); u4: add_one port map(a(4),b(4),c(3),sum(4),c(4)); u5: add_one port map(a(5),b(5),c(4),sum(5),c(5)); u6: add_one port map(a(6),b(6),c(5),sum(6),c(6)); u7: add_one port map(a(7),b(7),c(6),sum(7),c_out); end Behavioral;--八位加。
四位串行进位加法器设计教学文稿
四位串行进位加法器设计集成电路CAD课程设计报告四位串行加法器设计1串行进位加法器简介1.1加法器实现多为二进制数相加的电路，称为加法器。
根据进位方式不同，有串行进位加法器和超前进位加法器之分。
采用串行进位方式，优点是电路简单，连接方便；缺点是运算速度不高。
原理：把四个全加器（例如两片74LS183）依次级联起来，便可构成四位串行进位加法器。
因此四位串行进位加法器的设计可以分以下两步进行：（1）全加器设计；（2）将全加器级联，构成四位串行进位加法器（a）（b）图（1）四位串行加法器74831.2 图2为四位串行加法器7483逻辑图图（2）四位串行加法器2 四位串行进位加法器的设计实现：2.1 输出级电路设计与TTL电路兼容驱动10个TTL①输出高电平时｜IoH｜<=20ｕＡ VoHmin=4.4V②输出低点平时｜IoH｜<=20mＡ VoHmax=0.4V③输出级充放电时间tr=tf计算电路如图3所示①以15个PF 的电容负载代替10个TTL 电路来计算tr 、tf ②输入V 为的前一级的输出被认为是理想的输出，即：ViL=Vss,ViH=Vdd③计算电流时，负载为电流负载，有拉电流的灌电流。
图3（1）CMOS N 管（W/L ）N 的计算：当输入为高电平时（Vi=Vdd ）,N 管导通后级TTL 电路有较大的灌电流输入，此时（表示成对称形式）使方括号中的值和栅电容Cox 及电子迁移率un 为最小值:o u t00f f[]200200)()(2V V V V V V C L W I tn i s tn ox N n dsn -----⎪⎭⎫ ⎝⎛=μm ax0m in 2ox SiO ox t C εε=(2) CMOS P 管（W/P ）p 的计算｜IoH ｜<=20ｕＡ时有 VoHmin=4.4Vtr=tf① 以Ioh<=20ｕＡ时VoHmin=4.4V 的条件计算最坏的情况下Vdd=4.5V,Vohmin=4.4v,Vtp=0.8V,230m ax 0m in -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=T T n n μμ∆∆===⎪⎭⎫ ⎝⎛233034956.164m in n L W []202)()(2oh tp i dd tp i ox p p oh V V V V V V C L W I -----⎪⎭⎫ ⎝⎛=μm ax 0m in 2ox SiO ox t C εε=230m ax 0m in -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=T T n p μμ经计算可得②tr=tp 的条件计算：CMOS 中αp=αn所以 ∆∆===⎪⎭⎫ ⎝⎛21532227.7pL W dd tp p V V =αddtn n V V =αdd p L p V k C =τ()⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+--=p n n n n f arth t αααατ111.011)1.0(2p p n n p n n p f r L W L W k k t tμμττ⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛===⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆===⎪⎭⎫ ⎝⎛233034956.164minn L W ∆∆==⎪⎭⎫ ⎝⎛275931138minn L W2.2 输入级设计输入电平Vih 可能为2.4V（1）拉管P2为了节省面积，同时又能使Vih 较快上升，取图4(2)CMOS 反向器的P1管此P1管应取内部基本反向器的尺寸∆===⎪⎭ ⎝236.164minn L ∆∆===⎪⎭⎫ ⎝⎛223312p L W∆∆==⎪⎭⎫ ⎝⎛231.546内p L W（3）CMOS 反相器的N 管TTL 的输出电平在0.4-2.4之间V1*=ViLmax+Vihmin=1.4V式中βk=kn/kp,Vdd=5V,Vtn=0.7V,Vi*=1.4V, βk=17.162.3 内部基本反相器中各MOS 管尺寸的计算 内部反相器的负载电容：①本级漏极的PN 结电容Cpn1K k V V k V p n TP DD p *I+++=+++=R TP DD TN R TN N V V V V k ββ）（∆∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛2230W n p R plnl L L W μμβ∆∆==⎪⎭⎫ ⎝⎛22303345nl L W ∆∆==⎪⎭⎫ ⎝⎛231.546plL W ∆∆===⎪⎭⎫ ⎝⎛223312p L W②下级的栅电容Cc1③连线杂散电容CsCpn+Cc1=10CsCs :铝线宽5um,长100um ，在场区上面，此铝线的电容为Cpn 和Cl ：N 管 其衬底是P 型，所以 NB=2⨯1016 cm-3设结深Xi=0.5um R □=20Ω/□对于P 管Cpn= )(10726.1100.19.31085.8101005C 14482014F t A s oxF SiO Al ---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-εεϕεε2021021C C p jn n jp Si qN C jpn ===++2l n iB n N N q k T =ϕ318õ10862.7R 1N -⨯==cm x q j μ28/10195.2cm F C p jN -+⨯=28/101396.1cm F C N jP -+⨯=Cp n Cn p+++而CC1可以由：Cc1=10Cs-Cpn求出。
实验二 加法器的设计与仿真实验报告
实验二加法器的设计与仿真一、实验目的：实现加法器的设计与仿真。
二、实验内容1．用逻辑图和VHDL语言设计全加器；2．利用设计的全加器组成串行加法器；3．用逻辑图和VHDL语言设计并行加法器。
三、实验步骤。
（一）、全加器、串行加法器和并行加法器的逻辑图。
1.全加器：2.串行加法器：3．74283：4位先行进位全加器逻辑框图：逻辑图：（二）、全加器、串行加法器和并行加法器的VHDL。
1.全加器：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY work;ENTITY quanjiaqi ISPORT(X : IN STD_LOGIC;Y : IN STD_LOGIC;CIN : IN STD_LOGIC;S : OUT STD_LOGIC;COUT : OUT STD_LOGIC);END quanjiaqi;ARCHITECTURE bdf_type OF quanjiaqi ISSIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_0 : STD_LOGIC;SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_1 : STD_LOGIC;SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_2 : STD_LOGIC;SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_3 : STD_LOGIC;BEGINSYNTHESIZED_WIRE_2 <= Y AND X;SYNTHESIZED_WIRE_1 <= CIN AND Y;SYNTHESIZED_WIRE_3 <= CIN AND X;SYNTHESIZED_WIRE_0 <= X XOR Y;S <= SYNTHESIZED_WIRE_0 XOR CIN;COUT <= SYNTHESIZED_WIRE_1 OR SYNTHESIZED_WIRE_2 OR SYNTHESIZED_WIRE_3; END bdf_type;2.串行加法器：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY work;ENTITY chuanxingjiafaqi ISPORT(x0 : IN STD_LOGIC;y0 : IN STD_LOGIC;cin : IN STD_LOGIC;x1 : IN STD_LOGIC;x2 : IN STD_LOGIC;y2 : IN STD_LOGIC;x3 : IN STD_LOGIC;y3 : IN STD_LOGIC;y1 : IN STD_LOGIC;s0 : OUT STD_LOGIC;s1 : OUT STD_LOGIC;s2 : OUT STD_LOGIC;s3 : OUT STD_LOGIC;cout : OUT STD_LOGIC);END chuanxingjiafaqi;ARCHITECTURE bdf_type OF chuanxingjiafaqi ISCOMPONENT quanjiaqiPORT(X : IN STD_LOGIC;Y : IN STD_LOGIC;CIN : IN STD_LOGIC;S : OUT STD_LOGIC;COUT : OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_0 : STD_LOGIC; SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_1 : STD_LOGIC; SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_2 : STD_LOGIC;BEGINb2v_inst : quanjiaqiPORT MAP(X => x0,Y => y0,CIN => cin,S => s0,COUT => SYNTHESIZED_WIRE_0); b2v_inst1 : quanjiaqiPORT MAP(X => x1,Y => y1,CIN => SYNTHESIZED_WIRE_0,S => s1,COUT => SYNTHESIZED_WIRE_1); b2v_inst2 : quanjiaqiPORT MAP(X => x2,Y => y2,CIN => SYNTHESIZED_WIRE_1,S => s2,COUT => SYNTHESIZED_WIRE_2); b2v_inst3 : quanjiaqiPORT MAP(X => x3,Y => y3,CIN => SYNTHESIZED_WIRE_2,S => s3,COUT => cout);END bdf_type;3．74283：4位先行进位全加器LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY work;ENTITY 74283_0 ISPORT(CIN : IN STD_LOGIC;A1 : IN STD_LOGIC;A2 : IN STD_LOGIC;B2 : IN STD_LOGIC;A3 : IN STD_LOGIC;A4 : IN STD_LOGIC;B4 : IN STD_LOGIC;B1 : IN STD_LOGIC;B3 : IN STD_LOGIC;SUM4 : OUT STD_LOGIC;COUT : OUT STD_LOGIC;SUM1 : OUT STD_LOGIC;SUM2 : OUT STD_LOGIC;SUM3 : OUT STD_LOGIC );END 74283_0;ARCHITECTURE bdf_type OF 74283_0 IS BEGIN-- instantiate macrofunctionb2v_inst : 74283PORT MAP(CIN => CIN,A1 => A1,A2 => A2,B2 => B2,A3 => A3,A4 => A4,B4 => B4,B1 => B1,B3 => B3,SUM4 => SUM4,COUT => COUT,SUM1 => SUM1,SUM2 => SUM2,SUM3 => SUM3);END bdf_type;四、实验仿真结果。
四位串行进位加法器设计
集成电路CAD课程设计报告四位串行加法器设计1串行进位加法器简介1.1加法器实现多为二进制数相加的电路，称为加法器。
根据进位方式不同，有串行进位加法器和超前进位加法器之分。
采用串行进位方式，优点是电路简单，连接方便；缺点是运算速度不高。
原理：把四个全加器（例如两片74LS183）依次级联起来，便可构成四位串行进位加法器。
因此四位串行进位加法器的设计可以分以下两步进行：（1）全加器设计；（2）将全加器级联，构成四位串行进位加法器（a）（b）图（1）四位串行加法器74831.2 图2为四位串行加法器7483逻辑图图（2）四位串行加法器2 四位串行进位加法器的设计实现：2.1 输出级电路设计与TTL电路兼容驱动10个TTL①输出高电平时｜IoH｜<=20ｕＡV oHmin=4.4V②输出低点平时｜IoH｜<=20mＡV oHmax=0.4V③输出级充放电时间tr=tf计算电路如图3所示①以15个PF的电容负载代替10个TTL电路来计算tr、tf②输入V为的前一级的输出被认为是理想的输出，即：ViL=Vss,ViH=Vdd③计算电流时，负载为电流负载，有拉电流的灌电流。
图3（1）CMOS N 管（W/L ）N 的计算：当输入为高电平时（Vi=Vdd ）,N 管导通后级TTL 电路有较大的灌电流输入，此时（表示成对称形式）使方括号中的值和栅电容Cox 及电子迁移率un 为最小值:o u t00f f[]200200)()(2V V V V V V C L W I tn i s tn oxN ndsn -----⎪⎭⎫ ⎝⎛=μm ax0m in 2ox SiOox t C εε=230m ax0m in-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=TT n n μμ(2) CMOS P 管（W/P ）p 的计算｜IoH ｜<=20ｕＡ时有 V oHmin=4.4V tr=tf① 以Ioh<=20ｕＡ时V oHmin=4.4V 的条件计算最坏的情况下Vdd=4.5V ,V ohmin=4.4v,Vtp=0.8V ,经计算可得∆∆===⎪⎭⎫⎝⎛233034956.164m inn L W []202)()(2oh tp i dd tp i oxp p ohV V V V V V C L W I -----⎪⎭⎫ ⎝⎛=μm ax0m in 2ox SiOox t C εε=230m ax 0m in-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=T T n p μμ∆∆===⎪⎭⎫⎝⎛21532227.7pL W②tr=tp 的条件计算：CMOS 中αp=αn所以2.2 输入级设计ddtp p V V =αddtn n V V =αddp L p V k C =τ()⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+--=p n n n n f arth t αααατ111.011)1.0(2p pn n pn n p f r LW L W k k t t μμττ⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛===⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆===⎪⎭⎫⎝⎛233034956.164minn L W ∆∆==⎪⎭⎫⎝⎛275931138minn L W ∆∆===⎪⎭⎫⎝⎛233034956.164minn L W输入电平Vih 可能为2.4V（1）拉管P2为了节省面积，同时又能使Vih 较快上升，取图4(2)CMOS 反向器的P1管此P1管应取内部基本反向器的尺寸（3）CMOS 反相器的N 管TTL 的输出电平在0.4-2.4之间 V1*=ViLmax+Vihmin=1.4V∆∆===⎪⎭⎫⎝⎛223312p L W∆∆==⎪⎭⎫ ⎝⎛231.546内p L W式中βk=kn/kp,Vdd=5V ,Vtn=0.7V ,Vi*=1.4V , βk=17.162.3 内部基本反相器中各MOS 管尺寸的计算内部反相器的负载电容： ①本级漏极的PN 结电容Cpn ②下级的栅电容Cc1 ③连线杂散电容Cs Cpn+Cc1=10CsCs :铝线宽5um,长100um ，在场区上面，此铝线的电容为1K k V V k V p n TP DD p *I+++=+++=R TP DD TN R TN N V V V V k ββ）（∆∆=⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛2230W np R pl nl L L W μμβ∆∆==⎪⎭⎫⎝⎛22303345nlL W ∆∆==⎪⎭⎫⎝⎛231.546plL W ∆∆===⎪⎭⎫⎝⎛223312p L WCpn 和Cl ：N 管 其衬底是P 型，所以 NB=2⨯1016 cm-3 设结深Xi=0.5um R □=20Ω/□对于P 管Cpn=而CC1可以由：Cc1=10Cs-Cpn 求出。
第4组 3位串行加法器
第4组3位串行加法器_课程报告项目名称:可数字显示的3位串行进位加法器组员：邵捷(1111122217)罗洪强(1111122216)姜帅(1111122204)指导教师：张凡上课时间：2013/9/16 ~2013/9/27项目摘要：将三个一位全加器串联，实现0到7的十进制加法运算，加数以二进制的形式从两端口输入。
并分别对两个加数与和数进行译码，输出到三个数码管上，以十进制的形式分别显示出两个加数的输入值与和数的输出值。
关键字：全加器FPGA 数字显示一、实验目的实现0到7的十进制加法运算，加数以二进制的形式从两端口输入。
并给出三个数码管，以十进制的形式分别显示出两个加数的输入值与和数的输出值。
二、实验设备FPGA器件、USB JTAG调试工具、Quarts9.0软件、VHDL硬件设计语言。
三、硬件设计3.1 框图数据显示器1 数据显示器2 数据显示器3A0 A1 A2 B0 B1 B2 S0 S1 S2 CO求和输出值S0 CO S1 CO S2 CO1位全加器1位全加器1位全加器A0 B0 A1 B1 A2 B2A0 A1 A2 B0 B1 B2输入端口1 输入端口23.2 原理阐述取3只全加器，依次将低位全加器的进位输出端接到高位全加器的进位输入端，便可得到3位串行进位加法器，此时有六个输入端口A0、B0、A1、B1、A2、B2和四个输出端口S0、S1、S2、CO 。
分别将六个端口通过6只开关与5V 直流电源连接起来当相应输入端口所对应的开关闭合，该端口就被输入二进制数1；开关断开，该端口就被输入二进制数0。
再将A0、A1、A2端口从低位到高位依次接到DCD_HEX_ORANGE 上，B0、B1、B2端口从低位到高位依次接到另一只DCD_HEX_ORANGE 上。
这样当两个相加的数A2A1A0、B2B1B0被以二进制的形式输入时，其对应的DCD_HEX_ORANGE 上就会以十进制的形式显示出其数值。
16位超前进位加法器
16位超前进位加法器设计目录摘要 (1)1需求分析1.1加法器的发展........................................................................ 错误!未定义书签。
1.2几种串行加法器性能比较 (3)1.2.1串行进位加法器 (3)1.2.1超前进位加法器 (3)2主要内容 (4)2.1设计原理 (6)2.2设计思路 (4)3 设计思想 (5)4 实现方法 (6)4.1顶层方案图的设计与实现 (6).4.1.1顶层方案的整体设计 (6)4.1.2元器件选择和引脚锁定 (7)4.2功能模块的设计与实现 (8)4.2.1设计描述 (8)4.2.2创建RTL代码并得到电路图....................................................... .94.3功能仿真 (11)4.4编程与下载 (12)4.5硬件仿真结果 (12)5小结 (13)参考文献 (13)附录 (14)摘要：加法运算是最重要最基本的运算，所有的其他基本算术运算乘除等都最终可以用加法运算来表示在不同的场合对加法器的要求不同，要的要求速度快有的要求面积小超前进位加法器相比于串行进位加法器是一种快速加法运算器，根据用户的要求追求速度与面积的平衡。
关键词：超前进位加法器串行进位加法器速度面积1需求分析1.1 加法器的发展加法运算是最基本的运算，所有其他基本算术运算都是以加法运算为基础。
但因为加法运算存在进位问题，使得某一位计算结果的得出和所有低于他的位相关，因此，为了减少进位传输所耗的时间提高计算速度人们设计了多种类型的加法器。
如跳跃进位加法器，进位选择加法器，超前进位加法器等他们都是利用各位之间的状态来预先产生高位进位信号从而减少进位从低位到高位的传递时间1.2 几种加法器的性能比较1.2.1串行进位加法器串行进位加法器的每一位加和值都依赖于上一位进位信号，即进位信号是串行的经过加法器的每一位。
串行加法器
1、总体设计
CTRLADD：串行加法器控制器电路
ACC：被加数，完成保存和位、左移一位、提供当前加法器的运算位；BCC：加数，完成左移一位、提供当前加法器的运算位；FULLADDER：1位全加器；
CFF：带异步复位的D触发器。
2、控制器电路CTRLADD
根据串行加法器的算法流程图，串行加法器由初始化、加法、移位、输出等操作组成。
控制器据此设计控制信号及时序。
3、被加数寄存器
完成保存和位、左移一位、提供当前加法器的运算位。
4、加数寄存器
完成左移一位、提供当前加法器的运算位。
5、1位全加器
6、带异步复位的D触发器
省略。
Verilog实现的4位串行进位加法器精编版
Verilog实现的4位串行进位加法器精编版在数字电路中，加法器是最基本的电路之一、串行进位加法器是一种将两个二进制数相加的电路，通过逐位相加的方式实现。
本文将介绍如何使用Verilog语言实现一个4位串行进位加法器的精编版。
首先，我们需要定义输入和输出端口。
对于一个4位的串行进位加法器，我们需要4个输入端口A[3:0]和B[3:0]，以及一个输出端口Sum[3:0]。
另外，还需要一个输入端口CarryIn和一个输出端口CarryOut，用于传递进位信号。
```module SerialCarryAdderinput [3:0] A,input [3:0] B,input CarryIn,output [3:0] Sum,output CarryOut```接下来，我们可以定义内部信号。
对于一个4位的串行进位加法器，我们需要4个内部信号，分别代表每一位的进位信号。
```wire C0, C1, C2, C3;```然后，我们可以开始实现每一位的加法逻辑。
首先，我们定义一个内部信号XOROut，用于存储每一位的异或结果。
然后，我们使用XOR门实现异或逻辑。
```wire XOROut;assign XOROut = A[0] ^ B[0];```接下来，我们定义一个内部信号ANDOut，用于存储每一位的与结果。
然后，我们使用AND门实现与逻辑。
```wire ANDOut;assign ANDOut = A[0] & B[0];```然后，我们定义一个内部信号Sum0，用于存储第一位的和结果。
然后，我们使用XOR门实现异或逻辑。
```wire Sum0;assign Sum0 = XOROut ^ CarryIn;```然后，我们定义一个内部信号Carry0，用于存储第一位的进位结果。
然后，我们使用OR门实现或逻辑。
```wire Carry0;assign Carry0 = ANDOut ， (XOROut & CarryIn);```接下来，我们可以依次实现剩余3位的加法逻辑。
计算机组成原理与汇编语言3
补码加减运算
注意：求一个数的补码： 正数时，补码和原码相同; 负数时, 对原码除符号位外求反加1。
例1: 1: y = -0.0110 [y]补 = 1.1010 例2: y = 0.0111 [y]补 = 0.0111 [-y]补 = 1.1001 [-y]补 = 0.0110
第三章 数值运算及运算器
例(3):按位清
设:A=10010010,将A最高位清“0” 设:B=01111111 10010010 A ∧ 01111111 B ——————— 00010010 A
第三章 数值运算及运算器
例(4):按位测试
设:A=10010010,测A最高位是否为“1”; 设: B=10000000 10010010 ∧ 10000000 ——————— 10000000 结果不全为“0”,表明被测码的被测位为“1”。 结果为全“0”,表明被测码的被测位为“0”。
第三章 数值运算及运算器
（一）对进位公式的分析 设相加的两个n位操作数为： A=An-1An-2…Ai..A0 B=Bn-1Bn-2…Bi..B0
Ci+1 = AiBi + (Ai⊕Bi) Ci —— 进位逻辑表达式 设：Gi = AiBi —— 进位产生函数(Carry Generate Function)
二、溢出检测
1. 采用一个符号位判断
规则： • 当两个同号数相加，若所得结果符号与两数符号不同， 则表明溢出。 • 设An、Bn分别表示两个操作数的符号； Sn表示结果 的符号， 则有： 溢出=AnBnSn + AnBnSn
63+66=129 0,0111111 + 0,1000010 1,0000001
八位串行加法器
八位串行加法器实验内容：设计一个8位串行加法器，并将计算结果转换为十进制数在数码管上进行显示。
实现电路图：前言8位二进制加法器，它的功能主要是实现两个8位二进制数的相加，其结果的范围应该在00000000到111111110之间，即000到510之间。
那么我们如何设计一个8位二进制加法器呢？在实际应用中，我们通常输入的是十进制数，一个八位二进制数所对应的最大的十进制数是255，于是输入两个范围在000到255之间的数，首先通过二-十进制编码器将输入的三位十进制数的个位、十位、百位分别转换为8421BCD码，得到两个十二位字码，再通过加法器将它们相加，逢10进1，得到一个新的十二位字码，再用7447数字显示译码器将这个十二位字码还原到原来的三位十进制数。
最后输出的就是一个三位十进制数，其范围在000到510之间。
通过上述方法我们实现了八位二进制数的相加，从而达到了题目的要求。
为实现上述目的，我们查阅相关资料。
通过查阅，理解以及加以运用，我们认识到了收集资料的不易性，但同时也得到了不少收获，可以说是有苦有甜。
同时，虽然我们基本设计出了这个八位二进制加法器，但是不必可避免地会产生一些问题，比如说在连线上可能有更简便的途径，在元件的选用上可能还有其它更简便的方法，在控制上可能还不够精简，等等。
我们希望在以后的实践中能找出更好的方法，也希望能吸取这次设计中的不足，逐渐改善。
另外，在电子设计的过程中，与同组同学之间的合作配和是十分重要的。
本次课程设计介绍了一种基于数字电子技术的八位二进制加法器,实现了如下功能:1、八位二进制加数与被加数输入2、三位数码管显示3、三位十进制加数与被加数的输入该电路系统主要分为八位二进制加法器和三位十进制加法器两个系统4个模块组成：八位二进制加法器系统由①二进制输入电路②二进制加法运算电路③二进制码到十进制8421BCD码的转换电路④三位数码管显示输出三位十进制加法器系统由3个模块组成②进制的输入电路②三位十进制8421BCD码加法运算电路③四位数码管显示输出。
加法器、比较器
Y( A B ) (A 3 B3 ) (A 2 B2 ) (A 1 B1 ) A 0 B0 ) I ( A B )
Y B ( A B ) A 2 B ( A B ) ( A B ) A1 B ( A B ) A3 3 3 3 2 3 3 2 2 1 ( A B ) ( A B ) ( A B ) A0 B (A3 B3 ) (A 2 B 2 ) (A1 B1 ) A 0 B 0 ) I ( A B ) 3 3 2 2 1 1 0
74LS85逻辑图
L1 (A>B) ≥1 L2 (A<B) ≥1 L3 (A=B)
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≥1 & 1 A3 & 1 B3 & 1 A2
≥1 & 1 B2 & 1 A1
≥1 & 1 B1 & 1 A0
≥1 & 1 B0 A'>B' A'<B' A'=B'
集成电路CC14585 实现4位二进制数的比较
串行加法器和并行加法器工作原理
串行加法器和并行加法器工作原理
串行加法器和并行加法器是数字电路中常用的加法器。
它们的工作原理如下：
1. 串行加法器是采用逐位相加的方式来实现加法运算。
它从最低位（最右端）开始，逐位将两个加数和进位相加，得到当前位的和与进位。
然后将当前位的和输出，并将进位传递给下一位。
这样依次循环，直到最高位（最左端）计算完毕。
串行加法器的速度较慢，因为需要按位逐个计算。
2. 并行加法器是将所有位的运算同时进行，以提高计算速度。
它将加法器拆分成多个子加法器，每个子加法器负责计算一位的和。
每个子加法器同时接收两个加数的对应位和进位，并输出当前位的和与进位。
这样所有子加法器的输出可以同时得到，并且通过电路连接，将进位传递给下一位的子加法器。
并行加法器的速度较快，因为可以同时计算多个位。
总而言之，串行加法器是按位逐个计算的，速度较慢；而并行加法器是同时计算多个位的和，速度较快。
串行加法器——精选推荐
串行加法器，由很多“加法单元”，也就是小“加法器”组成。
每一个“小加法器”，只计算一位，它有3个输入信号，和2个输出信号。
3个输入信号是：低位的“进位”,2个“待加信号”2输出：一个是“当前位”的结果，另一个做“进位”，给下一个“小加法器”做输入。
各个加法单元之间由“进位”串联起来。
”若有多位数相加，则可采用并行相加串行进位的方式来完成。
例如，有两个４位二进制数A3A2A1A0和B3B2B1B0相加，可以采用两片内含两个全加器或1片内含４个全加器的集成电路组成，其原理图如下图所示：由图可以看出，每1位的进位信号送给下1位作为输入信号，因此，任1位的加法运算必须在低1位的运算完成之后才能进行，这种进位方式称为串行进位。
这种加法器的逻辑电路比较简单，但它的运算速度不高。
为克服这一缺点，可以采用超前进位等方式。
对于32位的二进制加法，相关的也有五个量：1，被加数A（32位），2，被加数B（32位），3，前一位的进位CIN（1位），4，此位二数相加的和S（32位），5，此位二数相加产生的进位COUT（1位）。
要实现32位的二进制加法，一种自然的想法就是将1位的二进制加法重复32次（即逐位进位加法器）。
这样做无疑是可行且易行的，但由于每一位的CIN 都是由前一位的COUT提供的，所以第2位必须在第1位计算出结果后，才能开始计算；第3位必须在第2位计算出结果后，才能开始计算，等等。
而最后的第32位必须在前31位全部计算出结果后，才能开始计算。
这样的方法，使得实现32位的二进制加法所需的时间是实现1位的二进制加法的时间的32倍。
图为32位串行加法器ASM状态图，一共分为s0，s1，s2三个状态，s0为初始状态，s1为运算状态，s2为运算结束状态。
Load是置数信号，作为s0转化到s1的条件；Sh是移位信号，s1状态置1；cnt是运算位数，cnt=31时，自加之后，s1转化到s2；K为运算结束标志，在状态s2时候置1，表示运算结束。
数字系统设计实验---32位串行加法器实验综述
Port ( a : in STD_LOGIC; b : in STD_LOGIC; cin : in STD_LOGIC; s : out STD_LOGIC; cout : out STD_LOGIC); end component; component DFF is ---------------D 触发器 Port ( D : in STD_LOGIC; clk : in STD_LOGIC; rst,CE : in STD_LOGIC; Q: out STD_LOGIC); end component; signal Sh,load,Xi,Yi,Si,cin,sum,cout:std_logic; -----中间变量 begin A1: controller port map(clk,n,k,Sh,load); A2: registers_jiashu port map(inputB,Sh,load,clk,Yi); A3: registers_add port map(inputA,clk,load,Sh,sum,Xi,outputA); A4: full_adder port map(Xi,Yi,cin,sum,cout); A5: DFF port map (cout,clk,load,Sh,cin); end Behavioral;
------------------控制器------------------------------------------------------------library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity controller is Port ( clk : in STD_LOGIC; N : in STD_LOGIC; K,Sh,load : out STD_LOGIC); end controller; architecture Behavioral of controller is signal state,nextstate:integer range 0 to 2; ---设置状态 signal counter:std_logic_vector(4 downto 0); begin process(clk) begin if(clk'event and clk='1') then state<=nextstate; ---上升沿触发启动 end if; end process; process(clk,N) begin if(clk'event and clk='1') then case state is ---设置各状态 when 0 => sh<='0';K<='0';load<='0';counter<="00000"; if N='1' then load<='1'; nextstate<=1; else nextstate<=0; end if; when 1 => sh<='1';K<='0';load<='0'; if counter="11110" then counter<=counter+1; nextstate<=2; else counter<=counter+1; nextstate<=1; end if;
组内并行,组间串行
组内并行，组间串行完成进位的时间图如下： 进位延迟时间为8T
ty 8
6 4 2 C16 C12 C8 C4 C1 C0 Ci
CLA加法器由“进位生成/传递部件”、“CLA部件”和“求和部件”构成。
延迟时间： 先行进位部件： 2T x 4 = 8T 进位产生/传播部件：3T 求和部件：3T 单级先行进位加法器的总延迟时间： t = 8T+ 3T + 3T = 14T
单级先行进位加法器逻辑图以16位加法器为例将其分为4组每个小组4位各组内采用4位并行进位加法器组间采用串行进位方式这样就构成了组内并行组间串行进位加法器
组内并行，组间串行进4001
4位先行（并行）进位部件
C1=G0+P0C0 C2=G1+P1C1=G1+P1G0+P1P0C0 C3=G2+P2C2=G2+P2G1+P2P1G0+P2P1P0C0 C4=G3+P3C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0+P3P2P1P0C0 各位的进位均不依赖于低位的进位，可以同时产生。 若不考虑Pi的形成时间，从C0→C4的最长延迟时间仅为 2ty。 通常把实现上述逻辑的电路称为4位先行进位部件。
单级先行进位加法器逻辑图
以16位加法器为例，将其分为4组，每个小 组4位，各组内采用4位并行进位加法器， 组间采用串行进位方式，这样就构成了组 内并行，组间串行进位加法器。
S16～S13 S12～S9 S8 ～ S5 S4 ～ S1
C16
4位CLA 加法器
C12
4位CLA 加法器
C8
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四位串行加法器实验
【实验目的】掌握双向移位寄存器74LS194的逻辑功能，掌握由74LS194构成的四位串行加法器的工作原理。
【实验器材】集成电路两片74LS194、一片74LS74、一片74LS00、一片74LS86，十只单刀双掷开关，若干导线，实验用面包板一块。
【实验仪器】实验箱一只（其中有开关、5V电源和电平指示器），万用表一块，示波器一台。
(型号自行记录)
【工作原理】由学生自行完成。
【实验内容】
1.按图74LS194功能测试电路接线，电路正确无误后，通电。
依
次输入时钟CLK，验证74LS194的逻辑功能，数据填入表一。
2. 完成四位串行加法器的电路连接图，检查无误后，通电。
按表
二测试条件，把测得的数据填入表二。
注：74LS183全加器，用74LS86和74LS00代替。
表一
表二。