设计一个4位超前进位加法器(数字逻辑课设)

4bits超前加法进位器的全定制设计_微电子卓越班数字集成电路课程设计报告

数字集成电路课程设计题目：4 bits超前加法进位器地全定制设计姓名：席高照学号： 111000833学院：物理与信息工程学院专业：微电子（卓越班）年级： 2010级指导教师：陈群超（签名）2013 年 6 月 3 日目录第1章概述 01.1课程设计目地.......................................... 错误！未定义书签。

1.2课程设计地主要内容.................................... 错误！未定义书签。

1.2.1设计题目.......................................... 错误！未定义书签。

1.2.2设计内容.......................................... 错误！未定义书签。

第2章功能分析及逻辑分析 (2)2.1功能分析 (2)2.2推荐工作条件 (3)2.3电性能 (7)2.4真值表 ................................................ 错误！未定义书签。

2.5表达式 (6)2.6电路图...................................................................... 错误！未定义书签。

第3章电路设计与器件参数设计83.1性能指标： ............................................ 错误！未定义书签。

3.2模块划分 (7)3.2.1输出级电路设计 (7)3.2.2内部反相器 (9)3.2.3内部电路等效 (8)3.2.4输入级电路 (10)3.2.5输出缓冲级电路 (10)3.2.6输入、输出保护电路 (10)3.3本章小结 (10)第4章电路模拟与仿真................................................................................................... 错误！未定义书签。

设计一个 4 位超前进位加法器(数字逻辑课设)

c[1]=(p[1]&p[0]&ci)|(p[1]&g[0])|g[1],
c[2]=(p[2]&p[1]&p[0]&ci)|(p[2]&p[1]&g[0])|(p[2]&g[1])|g[2],
c[3]=(p[3]&p[2]&p[1]&p[0]&ci)|(p[3]&p[2]&p[1]&g[0])|(p[3]&p[2]&g[1])|(p[3]&g[2])|g[3];
代码如下： add.v
`timescale 1ns/1ps
module add(input [3:0]a,input [3:0]b,input ci,output [3:0]s,output co); //定义所需变量
wire [3:0] p, g; //进位传递函数p,进位产生函数g
wire [3:0] c; //进位函数
设计要求：在这个设计中，你需要使用 Verilog 代码设计一个 4 位的超前进位加法器。这个 4 位超前进位加法器可以完成对两个 4 位二进制数的相加。完成设计后，你还需要设计测试程序(test bench)来验证你的设计。你的测试程序需要考虑到所有可能的输入情况。
设计思路：
因为各进位的产生依赖于低位的进位，所以运算速度较慢。为了提高速度，必须设法使较低位的进位信号越过中间各级直接决定较高位的进位输出，设计Ai和Bi分别表示第i位的被加数和加数，Ci-1为来自第i-1位全加器的进位，令Pi=Ai^Bi，Gi=Ai&Bi函数表达式为：
Co=PoCo+Go
C1=P1Co+G1
C2=p2C1+G2

四位超前进位加法器原理

四位超前进位加法器原理1. 输入部分：四位超前进位加法器有两个四位输入数和一个进位输入。

输入数A和B分别代表被加数和加数，每位由低位到高位分别为A0，A1，A2，A3和B0，B1，B2，B3、进位输入Cin表示上一位的进位情况。

2. 输出部分：四位超前进位加法器有一个四位输出数和一个进位输出。

输出数S代表和，每位由低位到高位分别为S0，S1，S2，S3、进位输出Cout表示本位的进位情况。

3. 逻辑运算：每位的和采用异或门（XOR）实现：Si = A ⊕ B ⊕ Cin。

每位的进位采用与门（AND）实现：Ci+1 = (A ⊕ B) ∧ Cin + A∧ B。

4. 进位传递：如果上一位的进位Cin为1，则本位需要传递进位，即Ci+1 = 1、如果上一位的进位Cin为0，则本位不需要传递进位，即Ci+1 = (A ⊕ B) ∧ Cin。

这样可以确保进位在高位传递，实现加法运算的正确性。

5. 进位溢出：最高位的进位输出Cout表示四位相加是否产生进位溢出，即Cout = A3 ∧ B3 ∧ Cin。

如果Cout为1，则表示加法运算的结果超过了四位二进制数的表示范围，发生了进位溢出。

（1）将输入的两个四位二进制数A和B依次与进位输入Cin相异或，得到每位的和Si。

（2）将输入的两个四位二进制数A和B依次与进位输入Cin相与，得到进位传递结果Di。

（3）将邻位的进位传递结果Di与当前位的和Si再次相与，得到进位输出结果Ci+1（4）将当前位的和Si输出为结果的相应位，将进位输出结果Ci+1作为下一位的进位输入。

（5）最高位的进位输出结果Cout表示加法运算是否产生进位溢出。

四位超前进位加法器的优点是速度快，可以实现高速的加法运算。

其核心原理是采用异或门进行和的计算，采用与门进行进位的计算，通过逐位运算，实现了四位二进制数的加法运算，同时处理了进位情况，确保了运算的正确性。

四位超前进位加法器

1.课程设计名称四位超前进位加法器2.课程设计内容设计一个四位加法器，要求要有超前进位，减小输出的延迟，采用0.13um工艺设计。

3.课程设计目的训练学生综合运用学过的数字集成电路的基本知识，独立设计相对复杂的数字集成电路的能力。

4.课程设计要求4.1、按设计指导书中要求的格式书写，所有的内容一律打印；4.2、报告内容包括设计过程、仿真的HSPICE网表，软件仿真的结果及分析、延时的手工计算；4.3、要有整体电路原理图，仿真的波形图；4.4、软件仿真必须要有必要的说明；要给出各个输入信号的具体波形和输出信号的测试结果。

4.5、写出对应的HSPICE设计网表，网表仿真结果符合设计要求。

把仿真图形附在报告上。

4.6、设输入端的电容为C，输出端的负载电容为5000C inv，从输入到输出任意找一通inv路，优化通路延时，手工计算确定通路中每个门对应的晶体管的尺寸。

每组三个同学选择不能为同一通路。

此部分的计算参数可采用书中第六章的参数。

4.7、各种器件的具体结构可参考阎石的《数字电子技术基础》一书。

不允许有完全一样的报告，对于报告完全相同者，记为不及格。

5.使用软件软件为HSPICE和COSMOS-SCOPE。

6.课程设计原理由全加器的真值表可得S i和C i的逻辑表达式：定义两个中间变量G i和P i：当A i＝B i＝1时，G i＝1，由C i的表达式可得C i＝1，即产生进位，所以G i 称为产生量变。

若P i＝1，则A i·B i＝0，C i＝C i-1，即P i＝1时，低位的进位能传送到高位的进位输出端，故P i称为传输变量，这两个变量都与进位信号无关。

将G i和P i代入S i和C i得：进而可得各位进位信号的逻辑表达如下：根据逻辑表达式做出电路图（如图）：逻辑功能图中有2输入异或门，2输入与门，3输入与门，4输入与门，2输入或门，3输入或门，4输入或门，其转化成CMOS晶体管图如下：7.课程设计网表*xor 2.subckt xor2 a b c d fmxorpa 1 a vdd vdd pmos l=2 w=8 mxorpb f d 1 vdd pmos l=2 w=8 mxorpc 2 b vdd vdd pmos l=2 w=8 mxorpd f c 2 vdd pmos l=2 w=8 mxorna f a 3 0 nmos l=2 w=4 mxornb 3 b 0 0 nmos l=2 w=4 mxornc f c 4 0 nmos l=2 w=4 mxornd 4 d 0 0 nmos l=2 w=4.ends xor2*and2.subckt and2 a b fmandpa f a vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpb f b vdd vdd pmos l=2 w=4mandna f a 1 0 nmos l=2 w=4 mandnb 1 b 0 0 nmos l=2 w=4.ends and2*and3.subckt and3 a b c fmandpa f a vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpb f b vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpc f c vdd vdd pmos l=2 w=4 mandna f a 1 0 nmos l=2 w=6 mandnb 1 b 2 0 nmos l=2 w=6 mandnc 2 c 0 0 nmos l=2 w=6.ends and3*and4.subckt and4 a b c d fmandpa f a vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpb f b vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpc f c vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpd f d vdd vdd pmos l=2 w=4 mandna f a 1 0 nmos l=2 w=8 mandnb 1 b 2 0 nmos l=2 w=8 mandnc 2 c 3 0 nmos l=2 w=8 mandnd 3 d 0 0 nmos l=2 w=8.ends and4*or2.subckt or2 a b fmorpa 1 a vdd vdd pmos l=2 w=8 morpb f b 1 vdd pmos l=2 w=8 mna f a 0 0 nmos l=2 w=4mnb f b 0 0 nmos l=2 w=4.ends or2*or3.subckt or3 a b c fmorpa 1 a vdd vdd pmos l=2 w=12 morpb 2 b 1 vdd pmos l=2 w=12 morpc f c 2 vdd pmos l=2 w=12 mna f a 0 0 nmos l=2 w=4mnb f b 0 0 nmos l=2 w=4mnc f c 0 0 nmos l=2 w=4.ends or3*or4.subckt or4 a b c d fmorpa 1 a vdd vdd pmos l=2 w=16morpb 2 b 1 vdd pmos l=2 w=16morpc 3 c 2 vdd pmos l=2 w=16morpd f d 3 vdd pmos l=2 w=16mna f a 0 0 nmos l=2 w=4mnb f b 0 0 nmos l=2 w=4mnc f c 0 0 nmos l=2 w=4mnd f d 0 0 nmos l=2 w=4.ends or4*not.subckt not a fmnotpa f a vdd vdd pmos l=2 w=4 mnotna f a 0 0 nmos l=2 w=2.ends not *反相器*or21.subckt or21 a b fxor2 a b 1 or2xnot 1 f not.ends or21 *2输入或门*or31.subckt or31 a b c fxor3 a b c 1 or3xnot 1 f not.ends or31 *3输入或门*or41.subckt or41 a b c d fxor4 a b c d 1 or4xnot 1 f not.ends or41 *4输入或门*xor21.subckt xor21 a b fxm a A5 notxn b B5 notxxor a b A5 B5 f xor2.ends xor21 * 2输入异或门*and21.subckt and21 a b fxand2 a b 1 and2xnot 1 f not.ends and21 *2输入与门*and31.subckt and31 a b c fxand3 a b c 1 and3xnot 1 f not.ends and31 *3输入与门*and41.subckt and41 a b c d fxand4 a b c d 1 and4xnot 1 f not.ends and41 *4输入与门xxor211 a1 b1 p1 xor21xxor212 a2 b2 p2 xor21xxor213 a3 b3 p3 xor21xxor214 a4 b4 p4 xor21xand211 a1 b1 g1 and21xand212 a2 b2 g2 and21xand213 a3 b3 g3 and21xand214 p1 c0 m0 and21xor211 m0 g1 c1 or21 *进位C1xand311 p2 p1 c0 m1 and31xand215 p2 g1 m2 and21xor312 g2 m1 m2 c2 or31 *进位C2 xand411 p3 p2 p1 c0 m3 and41xand313 p3 p2 g1 m4 and31xand216 p3 g2 m5 and21xor412 m3 m4 m5 g3 c3 or41 *进位C3 xxor215 p1 c0 s1 xor21 *输出s1xxor216 p2 c1 s2 xor21 *输出s2xxor217 p3 c2 s3 xor21 *输出s3xxor218 p4 c3 s4 xor21 *输出s4.include "c:\lib\130nm_bulk.l"tt.opt scale=0.05u.global vdd gndvdd vdd 0 1.2va1 a1 0 pulse 1.2 1.2 20n 1f 1f 30n 100nva2 a2 0 pulse 0 0 20n 1f 1f 30n 100nva3 a3 0 pulse 0 0 20n 1f 1f 30n 100nva4 a4 0 pulse 0 0 20n 1f 1f 30n 100nvb1 b1 0 pulse 1.2 1.2 20n 1f 1f 30n 100n vb2 b2 0 pulse 1.2 1.2 20 1f 1f 30n 100nvb3 b3 0 pulse 0 0 20n 1f 1f 30n 100nvb4 b4 0 pulse 1.2 1.2 20n 1f 1f 30n 100nvc0 c0 0 pulse 0 0 4n 1f 1f 0n 100n.tran 1n 100n.plot tran v(s1).plot tran v(s2).plot tran v(s3).plot tran v(s4).end8.结果及分析由波形可知:当输入a1=1，b1=1，前一级进位c0=0时，s1=a1+b1+c0=0，下一级进位c1=1.由波形可知:当输入a2=0，b2=1，前一级进位c1=1时，s2=a2+b2+c1=0，下一级进位c2=1.由波形可知:当输入a3=0，b3=0，前一级进位c2=1时，s3=a3+b3+c2=1，下一级进位c3=0.由波形可知:当输入a4=0，b4=1，前一级进位c3=0时，s4=a4+b4+c2=1。

4位超前进位加法器

4位超前进位加法器详细设计姓名：魏可望（23）班级：微电子1102指导老师：杜慧敏日期：2014年4月29日1设计目标 (3)1.1功能定义 (3)1.2引脚描述 (3)1.2.1 4位超前进位加法器系统级信号 (3)1.2.2 4位超前进位加法器输入接口定义 (3)1.2.3 4位超前进位加法器的器输出接口定义 (3)2 模块设计 (3)3测试 (4)4设计开发环境 (4)5设计开发计划 (4)1设计目标1.1功能定义本文描述4位超前进位加法器的详细设计方案。

其功能是求出4位超前进位加法器功能，并在FPGA开发板上验证设计的正确性。

1.2引脚描述1.2.1 4位超前进位加法器单元系统级信号1.2.2 4位超前进位加法器输入接口定义1.2.3 4位超前进位加法器输出接口定义2 模块设计本设计按要求，用assign语句设计4位超前进位加法器。

3测试本单元电路控制逻辑采用systemverilog断言描述状态信息测试，数据通路部分用采用sysetemverilog随机验证的方法，并结合覆盖率检测，做到100%验证。

将本设计下载到Sparten 3E开发板上，将计数器的输出连接到LED灯上，以验证设计的正确性。

4设计开发环境语言级设计：Verilog综合工具：xilinx 14.7rFPGA设计和仿真工具：ISE13.2，synopsys VCS布局和布线工具：appllo ,模拟设计和仿真工具: modelsim寄生参数提取和仿真工具: star_sim RC5设计开发计划附录：4位超前进位加法器源代码：module add_ahead4(sum,cout,a,b,cin);input[3:0] a,b;input cin;output[3:0] sum;output cout;wire[3:0] G,P;wire[3:0] C,sum;assign G[0]=a[0]&b[0];assign P[0]=a[0]|b[o];assign C[0]=cin;assign sum[0]=G[0]^P[0]^C[0];assign G[1]=a[1]&b[1];assign P[1]=a[1]|b[1];assign C[1]=G[0]|(P[0]&cin); assign sum[1]=G[1]^P[1]^C[1]; assign G[2]=a[2]&b[2]; assign P[2]=a[2]|b[2];assign C[2]=G[1]|(P[1]&C[1]); ssign sum[2]=G[2]^P[2]^C[2]; assign G[3]=a[3]&b[3]; assign P[3]=a[3]|b[3];assign C[3]=G[2]|(P[2]&C[2]); assign sum[3]=G[3]^P[3]^C[3]; assign cout=G[3]|(P[3]&C[3]); endmodule。

数字电路课程设计之超前进位加法器

reg
Cin;
wire[3:0] S;
wire
Cout;
carry_look_add CAL (.A(A),.B(B),.Cin(Cin),.Cout(Cout),.S(S)); initial begin
#10 A=4'd0;B=4'd0;Cin=0; #10 A=4'd11;B=4'd1;Cin=0; #10 A=4'd10;B=4'd12;Cin=0; #10 A=4'd11;B=4'd4;Cin=0; #100 $stop; end endmodule
Pi=Ai○+ Bi；
可以得到输出与进位表达
Gi=AiBi；
Si=Pi○+ Ci；
Ci+1=Gi+PiCi； Gi 为进位产生，不管输入进位 Ci 为什么，只要 Ai 与 Bi 为 1 时，它将产生进位。Pi 称为进位传输，因为它与从 Ci 到 Ci+1 的进位传输有关
C0 = 输入进位
C1 = G0 + P0C0
Half_Add H3(.a(A[2]),.b(B[2]),.s(v6),.c(v5));
Half_Add H4(.a(A[3]),.b(B[3]),.s(v8),.c(v7));
carry_look
CL1(.C0(Cin),.P0(v2),.G0(v1),.P1(v4),.G1(v3),.P2(v6),.G2(v5),.P3(v8),.G3(v7),.C1(o1),.C2(o2),.C3(o3),.C4(Cout));
注意 C4 并不需要等待 C3，实际上 C4,C3,C2,C1 同时传输超前进位产生的电路逻辑图

eda4位加法课程设计

eda4位加法课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握4位加法的基本概念和原理；2. 学生能够掌握并运用EDA工具进行4位加法电路的设计与实现；3. 学生能够理解并描述4位加法器的工作原理及其在各种电子设备中的应用。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成4位加法电路的设计和搭建；2. 学生能够运用EDA工具进行电路仿真，分析并解决4位加法电路中可能出现的实际问题；3. 学生通过实践操作，提高逻辑思维能力和问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 学生在学习过程中，培养对电子技术和数字电路的兴趣和热情；2. 学生通过团队协作，培养合作精神和沟通能力；3. 学生在实践过程中，认识到科技对社会发展的作用，增强创新意识和责任感。

课程性质：本课程为电子设计自动化（EDA）相关课程，旨在让学生掌握4位加法电路的设计与实现，提高学生的实践操作能力和逻辑思维能力。

学生特点：学生处于初中阶段，对电子技术有一定的好奇心，但可能对具体操作和理论知识掌握不足。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过实例分析和动手操作，使学生能够扎实掌握4位加法电路的相关知识。

同时，关注学生的情感态度价值观培养，提高学生的综合素质。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 4位加法电路基本原理：包括全加器、半加器的概念，4位加法器的工作原理及其在不同进位模式下的特点。

- 教材章节：第三章第三节《加法器的设计与应用》2. EDA工具的使用：介绍并练习使用EDA工具进行4位加法电路的设计、仿真和验证。

- 教材章节：第五章《电子设计自动化工具》3. 4位加法电路的设计与实现：- 教学内容：指导学生利用EDA工具进行4位加法电路的设计，包括原理图绘制、电路仿真和波形分析。

- 教材章节：第四章《数字电路设计与实现》4. 实践操作与问题分析：- 教学内容：组织学生进行4位加法电路的搭建，分析并解决实际操作中遇到的问题。

数字电路课程设计之超前进位加法器

# MACRO ./mul_run_msim_rtl_verilog.do PAUSED at line 14
通过查阅资料将 Verilog 测试文件
Timsbench 文件没有实例化，修改为
修改后仿真 OK 参考文献： 1.数字设计与 Verilog 实现 M.Morris Mano 著第五版
Pi=Ai○+ Bi；
可以得到输出与进位表达
Gi=AiBi；
Si=Pi○+ Ci；
Ci+1=Gi+PiCi； Gi 为进位产生，不管输入进位 Ci 为什么，只要 Ai 与 Bi 为 1 时，它将产生进位。Pi 称为进位传输，因为它与从 Ci 到 Ci+1 的进位传输有关
C0 = 输入进位
C1 = G0 + P0C0
instance name in instantiation of 'carry_look_add'.
#
#
Region: /carry_look_add_tb
# Error loading design
# Error: Error loading design
#
Pausing macro execution
基于 Verilog 的四位超前进位加法器设计
使用 Verilog 语言实现四位超前进位加法器设计，并使用 Quartes 编写程序，使用 modelsin 进行仿真
验证设计
二、原理介绍
超前进位加法器（图为全加器）
Ai
1
3
Pi
Bi
2
1
3
Si
2
1 3 Gi
2
Ci
1
3

计算机组成原理课程设计—超前进位加法器的设计资料

沈阳航空航天大学课程设计报告课程设计名称：计算机组成原理课程设计课程设计题目：超前进位加法器的设计院（系）：计算机学院专业：班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：沈阳航空航天大学课程设计报告目录第1章总体设计方案 (1)1.1设计原理 (1)1.2设计思路 (2)1.3设计环境 (3)第2章详细设计方案 (4)2.1顶层方案图的设计与实现 (4)2.1.1创建顶层图形设计文件 (4)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (5)2.1.3编译、综合、适配 (7)2.2功能模块的设计与实现 (7)2.2四位超前进位加法器模块的设计与实现 (7)2.3仿真调试 (9)第3章编程下载与硬件测试 (11)3.1编程下载 (11)3.2硬件测试及结果分析 (11)参考文献 (13)附录（程序清单或电路原理图） (14)第1章总体设计方案1.1设计原理八位超前进位加法器，可以由2个四位超前进位加法器构成。

由第一个四位超前进位加法器的进位输出作为第二个超前进位加法器的进位输入即可实现八位超前进位加法器的设计。

超前进位产生电路是根据各位进位的形成条件来实现的。

只要满足下述条件，就可形成进位C1、C2、C3、C4。

所以：第一位的进位C1=X1*Y1+(X1+Y1)*C0第二位的进位C2=X2*Y2+(X2+Y2)*X1*Y1+(X2+Y2)(X1+Y1)C0第三位的进位C3=X3*Y3+(X3+Y3)X2*Y2+(X3+Y3)*(X2+Y2)*X1*Y1+(X3+Y3)(X2+Y2)(X1+Y1)*C0第四位的进位C4=X4*Y4+(X4+Y4)*X3*Y3+(X4+Y4)*(X3+Y3) * X2*Y2+(X4+Y4)(X3+Y3)(X2+Y2)*X1*Y1+(X4+Y4)(X3+Y3)(X2+Y2)(X1+Y1)*C0 下面引入进位传递函数Pi和进位产生函数Gi的概念。

它们定义为：Pi=Xi+YiGi=Xi*YiP1的意义是：当X1和Y1中有一个为1时，若有进位输入，则本位向高位传递此进位。

74LS283 四位二进制超前进位全加器

2. 并行进位加法器：并行进位加法器的所有各位的进位都直接依赖
最低位进位C-1（值为0），即所有各位的进位可以直接从C-1并行产生，因此又称为超前进位。超前进位的所有位数进位是同时完成的，运算速度快。
4位串行进位全加器----采用四个1位全加器组成
A0 B0
A1 B1
A2 B2
A3 B3
0
C0
C1
C2
C3
C-1
FA0
FA1
FA2
FA3
S0
S1
S2
C3
S3
CO ∑
CI CI
CI
A3 B3
C2
S2
CO ∑
CI CI
CI
A2 B2
C1
S1
CO ∑
CI CI
CI
A1 B1
所求结果为：C3S3S2S1S0
S3
C0
S0
CO ∑
CI CI
CI
A0 B0
C0-1
超前进位全加器-----74LS283
74LS283
功能：四位二进制超前进位全加器。
全加和半加： 1. 若不考虑有来自低位的进位将两个
1位二进制数相加，称为半加。 2. 将两个多位二进制数相加时，除了
最低位以外，每一位都应考虑来自低位的进位，即将两个对应的加数和来自低位的进位3个数相加，这种运算称为全加。
全加器
全加器逻辑符号：
Ki= GiPi = Ai ⊕Bi ……中间变量
Si= Ki ⊕ Ci-1 Ci= Gi＋Pi Ci-1 注意进位信号的产生
本位和信号的产生
Si= Ki ⊕Ci-1 Ci= Gi＋Pi Ci-1
S0= K0 ⊕C-1 = A0 ⊕ B0 ⊕ C-1 S1= K1 ⊕C0 = A1 ⊕ B1 ⊕ C0 S2= K2⊕C1 = A2 ⊕ B2 ⊕ C1

数字逻辑_4位全加器课程设计

目录摘要 (1)Abstract (2)1设计关键 (3)2设计过程 (4)2.1设计思路 (5)2.2设计过程 (6)3设计过程 (7)3.1设计实现代码 (7)3.2功能仿真 (8)4设计总结 (9)参考文献 (10)摘要全加器的运用是相当的广泛的,像各种各样的CPU和某些模型机，然而对于快速正确的加法器的设计是相当的重要的，所以在这次课程设计我选择对全加器的设计与实现。

一个器件需要进一步的更新换代，在我所学的知识领域里面，我认为应该需要两个方面，一个是设计，有一个好的设计，它就像一种需求一样，即使这种设计在实际上暂时无法得到应用，但是，在一定时期以后，它是可以实现的。

另一个是工艺，对于一个好的设计，由于工艺还没有达到那个水平没法进行对好的设计的实现。

所以在这次我使用我所学过的知识进行对这个四位全加器进行设计。

由于涉及串联进位，会导致进位延迟，故这种设计仅适用于低速情况。

关键词：全加器四位延迟低速AbstractFulladder implement use is quite widespread, like all sorts of CPU and some model machine, yet for rapid correct adder design is quite important, so in this course design fulladder device for my choice of design and implementation.A device need further upgrading, in my knowledge field inside, I think should need two aspects, one is the design, there is a good design, it is just like a kind of demand the same, even if the design in actually temporarily unable to find application, but, in a certain period after, it is can be realized. Another is the process, for a good design, due process have not reached the level on a good design can achieve. So in this time I use my knowledge learned about this four fulladder device to carry on the design. Because it involves a series carry and can lead to carry delay, so this design only suitable for low speed.Keywords: fulladder device four delay low speed1设计关键全加器是组合逻辑电路的一个重要的器件，它的设计方式有多种，这里采用逐个进位即串行进位和超前进位即并行进位综合设计。

四位加法器设计范文

四位加法器设计范文四位加法器是一种用于执行四位二进制数加法的数字电路。

它可以通过将四个单独的一位加法器相连来实现。

每个一位加法器接收两个输入位和进位位，并输出一个和位和一个进位位。

四位加法器还需要一个额外的输入位作为最高位的进位位，以便处理溢出情况。

1.第一步：设计一位全加器全加器是执行两个输入位和一个进位位的加法操作，并输出一个和位和一个进位位。

它可以使用两个半加器和一个或门来实现。

半加器有两个输入位a和b，以及两个输出位s和c。

其中，s为和位，c为进位位。

半加器的真值表如下：a，b，s，c---，---，---，---0，0，0，00，1，1，01，0，1，01，1，0，1将两个半加器串联起来，可以得到一个全加器。

全加器的真值表如下：a ，b ，c ， s ， carry---，---，---，---，-------0，0，0，0，00，0，1，1，00，1，0，1，00，1，1，0，11，0，0，1，01，0，1，0，11，1，0，0，11，1，1，1，12.第二步：设计四位加法器四位加法器可以通过将四个全加器相连来实现。

它有四个输入位a3、a2、a1和a0，四个输入位b3、b2、b1和b0，一个输入位carry_in，四个输出位s3、s2、s1和s0，一个输出位carry_out。

其中，s3为最高位的和位，carry_out为溢出位。

首先，将a0和b0送入第一个全加器，得到s0和carry_out_0。

然后，将a1、b1和carry_out_0送入第二个全加器，得到s1和carry_out_1、同样地，将a2、b2和carry_out_1送入第三个全加器，得到s2和carry_out_2、最后，将a3、b3和carry_out_2送入第四个全加器，得到s3和carry_out。

3.第三步：使用多路选择器处理溢出当四位加法器出现溢出时，carry_out为1、为了处理溢出情况，我们可以使用一个多路选择器。

四位超前进位加法器

四位超前进位加法器版本v1.0专业班级：对抗1101学生姓名：刘茜学号(班内序号): 03116013(13)2014 年 5 月 24 日四位超前进位加法器的设计一．功能描述本设计用spartam 3e实现一个加法器，具体功能定义如下：1. 输入两个四位2进制数，分别为a和b,以及向低位的进位c_in2. 输出为两位2进制数c,以及向最高位的进位c_out3. 用c来表示a与b之间和。

二．输入输出信号描述ac_outbsumc_in信号名输入/输出功能描述a Input 输入的第一个二进制数ab Input 输入的第二个二进制数bc_in Input 输入的进位c_out output 输出的下一位进位sum output 输出的全加器的最终结果三、代码module add_4(a,b,c_in,c_out,sum);input [3:0] a,b;input c_in;output [3:0] sum;output c_out;wire [2:0] c;wire [3:0] p;wire [3:0] g;wire [9:0] k;xor(p[0],a[0],b[0]);xor(p[1],a[1],b[1]);xor(p[2],a[2],b[2]);xor(p[3],a[3],b[3]);and(g[1],a[1],b[1]);and(g[2],a[2],b[2]);and(g[3],a[3],b[3]);and(k[0],p[0],c_in);or(c[0],k[0],g[0]);and(k[1],p[1],g[0]);and(k[2],k[1],c_in);or(c[1],g[1],k[1],k[2]);and(k[3],p[2],g[1]);and(k[4],k[3],g[0]);and(k[5],k[4],c_in);or(c[2],g[2],k[3],k[4],k[5]); and(k[6],p[3],g[2]);and(k[7],k[6],g[1]);and(k[9],k[8],c_in);or(c_out,g[3],k[6],k[7],k[8],k[9]);xor(sum[0],p[0],c_in);xor(sum[1],p[1],c[0]);xor(sum[2],p[2],c[1]);xor(sum[3],p[3],c[2]);四、激励文件module adder_th;reg [3:0] a,b;reg c_in;wire [3:0] sum;wire c_out;add_4 f0(.a(a),.b(b),.c_in(c_in),.sum(sum),.c_out(c_out)); always #5 c_in=~c_in;integer i,j;initialbegina=4'b0;b=4'b0;c_in=1'b0;i=0;j=0;endinitialbeginfor(i=0;i<16;i=i+1)for(j=0;j<16;j=j+1)begin#5 a=i;b=j;endendinitialbegin$monitor($time,"a=%d,b=%d,c_in=%b _ _ _ sum=%d,c_out=%b",a,b,c_in,sum,c_out);endendmodule五,仿真结果。

[转]4位超前进位加法器代码及原理

[转]4位超前进位加法器代码及原理超前进位加法器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。

数字集成电路课程设计报告-4bits超前进位加法器

福州大学至诚学院数字集成电路课程设计报告设计题目：4bits 超前进位加法器班级：专业：姓名：学号：组名：指导老师：教师评分：日期：4bits超前进位加法器目录第1章概述.................................................................... - 3 -1.1课程设计目的 (3)1.2课程设计的主要内容 (3)1.2.1设计题目 (3)1.2.2设计内容 (3)第2章功能分析及逻辑分析...................................................... - 3 -2.1功能分析 (3)2.2推荐工作条件 (4)2.3电性能 (4)2.4交流（开关）特性 (5)2.5真值表 (6)2.6表达式 (6)2.7电路图 (7)第3章电路设计及器件参数设计.................................................. - 7 -3.1性能指标： (7)3.2模块划分 (7)3.2.1输出级电路设计 (7)3.2.2内部反相器 (8)3.2.3内部电路等效 (8)3.2.4输入级电路 (9)3.2.5中间缓冲级电路 (9)3.2.6输出缓冲级电路 (9)3.2.7输入、输出保护电路 (10)3.3本章小结 (10)第4章功耗估算与延时......................................................... - 10 -4.1电容估算 (10)4.2功耗估算 (11)4.3延时估算 (11)4.4本章小结 (12)第5章电路模拟与仿真......................................................... - 12 -5.1电路搭建 (12)5.1.1建立新库 (12)5.1.2建立SCHEMATIC VIEW (13)5.1.3建立SYMBOL (13)5.1.4建立总体电路SCHEMATIC VIEW (13)数字集成电路课程设计5.1.5建立总体SYMBOL (14)5.1.6测试电路 (14)5.2功能仿真 (15)5.3功耗仿真 (15)5.4仿真结果分析 (16)5.5本章小结 (16)第6章版图设计............................................................... - 16 -6.1原理 (16)6.2反相器版图 (17)6.2.1 LAYOUT VIEW的建立 (17)6.2.2添加器件 (18)6.2.3互连，实现反相器功能 (18)6.3输入级 (19)6.4输出级 (19)6.5输出缓冲 (19)6.6异或门 (20)6.7或非门 (20)6.8与门 (20)6.9整体版图 (21)6.10本章小结 (21)总体心得....................................................................... - 22 -对课程内容的建议.................................................... 错误!未定义书签。

4位超前进位加法器设计讲解学习

4位超前进位加法器设计、、模拟集成电路分析与设计课程设计报告题目4位超前进位加法器设计学院（部）电控学院专业电子科学与技术班级学生姓名学号前言20世纪是IC迅速发展的时代。

计算机等信息产业的飞速发展推动了集成电路（Integrated Circuit—IC）产业。

大多数超大规模集成电路（Very Large Scale IC—VLSI）在日常生活中有着广泛的应用。

在这些广泛应用的运算中，加法器是组成这些运算的基本单元。

在高性能微处理器和DSP处理器中，加法器的运算时间至关重要。

加法器运算常常处于高性能处理器运算部件的关键路径中，特别是在算术逻辑单元中加法器的运算时间对处理器的速度起着决定性的作用。

随着微处理器的运算速度越来越快，对快速加法器的需求也越来越高。

当今，加法器的设计面临两大课题，首先是如何降低功耗。

随着便携式IC产品例如MP3播放器，手机和掌上电脑等的广泛使用，要求IC工程师对现有运算模块的性能作进一步改进，尤其是在电路的功耗和尺寸方面。

由于现在相应的电池技术难以和微电子技术的发展速度匹敌，这使得IC设计师遇到了许多限制因素，比如高速，大吞吐量，小尺寸，低功耗等。

因此，这使得研究低功耗高性能加法单元持续升温。

另一方面就是如何提高加法器的运算速度。

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它的位相关。

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，如超前进位加法器曼彻斯特加法器、进位旁路加法器、进位选择加法器等。

它们都是利用各位之间的状态来预先产生高位的进位信号，从而减少进位从低位向高位传递的时间。

本文首先介绍了的加法器的类型以及其工作原理，然后重点分析了超前进位加法器的组成结构、结构参数以及其工作原理。

分层设计了加法器的输入输出电路，并通过tanner软件进行仿真实验，从而验证了电路的准确信。

目录第二章设计过程 (18)2.1 电路设计基础原理 (18)2.2 电路各部分结构设计 (20)异或门的CMOS电路原理图如下： (21) (21)异或门的CMOS波形图如下： (21) (21)两输入与门的CMOS电路原理图如下： (22) (22)两输入与门的CMOS波形如下： (22) (22)反相器的CMOS电路如下： (23) (23)反相器的CMOS仿真波形如下： (23) (23)四位超前进位加法器进位的逻辑电路图如下： (24) (24)c1，c2，c3，c4的CMOS级电路原理图及仿真 (25) (25)a.c1的原理图 (25) (25)c1的仿真波形 (26) (26)b.c2的原理图 (26)c2的仿真波形 (27)c.c3的原理图 (28) (29)c3的仿真波形 (29) (30)c4的原理图 (30)c3的仿真波形 (31)2.3 主要电路参数的手工推导 (31)四位超前进位加法器门级电路原理图如下： (34) (34)四位超前进位加法器门级电路分析设定如下： (34) (35)四位超前进位加法器门级电路瞬态分析结果如下： (35) (35)四位超前进位加法器门级电路瞬态分析波形图如下： (35) (36)4.1 用于仿真的电路图如下： (37)四位超前进位加法器门级电路分析设定如下： (38)四位超前进位加法器电路瞬态分析结果如下： (38) (38)四位超前进位加法器门级电路瞬态分析波形图如下： (38) (39)第五章鸣谢及课设总结和体会 (39)参考文献 (40)第一章设计目标1.根据电路原理图，给出电路的CMOS晶体管级电路设计。

4位数加法器课程设计 2

一、设计任务和要求1.1、任务描述：1、系统通过4×4的矩阵键盘输入数字及运算符；2、可以进行4位十进制数以内的加法运算，如果计算结果超过4位十进制数，则屏幕显示E；3、可以进行加法以外的计算（乘、除、减）；4、创新功能。

1.2、任务要求：1、理解任务书要求，明确分工，查找相关资料，制定系统方案；2、论证系统设计方案，运用Proteus等软件绘制电路原理图；3、根据硬件电路，确定算法，设计程序框图，编写程序代码；4、误差分析与改进，完成设计报告。

二、方案论证2.1、适用矩阵键盘控制作为输入电路，电路和软件稍微复杂，但是相比用独立按键，可节省I/O口，其原理图如2.1所示：图2.1 矩阵键盘控制电路2.2、采用LED数码管显示,数码管图如图2.2.1所示：下图则是加法器电路的原理图：23.1、主控模块该设计的核心控制电路是 AT89C52单片机。

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。

AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

其引脚AT89C51芯片模型33.1.1、主要功能特性(1) 4K字节可编程闪烁存储器。

(2) 32个双向I/O口；128×8位内部RAM 。

(3) 2个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz。

(4) 可编程串行通道。

verilog HDL-四位超前进位加法器(免费)

一、实验课题：四位超前进位加法器二、Verilog程序：2.1 主程序module add_4(a,b,c_in,c_out,sum); input [3:0] a,b;input c_in;output [3:0] sum;output c_out;wire [2:0] c;wire [3:0] p;wire [3:0] g;wire [9:0] k;xor(p[0],a[0],b[0]);xor(p[1],a[1],b[1]);xor(p[2],a[2],b[2]);xor(p[3],a[3],b[3]);and(g[0],a[0],b[0]);and(g[1],a[1],b[1]);and(g[2],a[2],b[2]);and(g[3],a[3],b[3]);and(k[0],p[0],c_in);or(c[0],k[0],g[0]);and(k[1],p[1],g[0]);and(k[2],k[1],c_in);or(c[1],g[1],k[1],k[2]);and(k[3],p[2],g[1]);and(k[4],k[3],g[0]);and(k[5],k[4],c_in);or(c[2],g[2],k[3],k[4],k[5]);and(k[6],p[3],g[2]);and(k[7],k[6],g[1]);and(k[8],k[7],g[0]);and(k[9],k[8],c_in);or(c_out,g[3],k[6],k[7],k[8],k[9]);xor(sum[0],p[0],c_in);xor(sum[1],p[1],c[0]);xor(sum[2],p[2],c[1]);xor(sum[3],p[3],c[2]);endmodule2.2 激励module adder_th;reg [3:0] a,b;reg c_in;wire [3:0] sum;wire c_out;add_4 f0(.a(a),.b(b),.c_in(c_in),.sum(sum),.c_out(c_out)); always #5 c_in=~c_in;integer i,j;initialbegina=4'b0;b=4'b0;c_in=1'b0;i=0;j=0;endinitialbeginfor(i=0;i<16;i=i+1)for(j=0;j<16;j=j+1)begin#5 a=i;b=j;endendinitialbegin$monitor($time,"a=%d,b=%d,c_in=%b _ _ _ sum=%d,c_out=%b",a,b,c_in,sum,c_out);endendmodule三、实验波形图截图：四、波形分析及实验心得：4.1 波形分析当a=0时，对应的b从0到15；当a=1时，对应的b从0到15；……当a=15时，对应的b从0到15；给进位端c_in接一时钟；由波形可知，sum=a+b+c_in;进位则c_out=1；结果与已知关系式一样，说明波形正确。

全加器构成4位加法器

数字逻辑课程实验报告实验名称全加器构成4位加法器实验人姓名学号班级同组人姓名实验时间2014.5.25成绩石家庄经济学院信工学院一、实验内容由全加器构成4位加法器二、实验原理1. 系统输入输出确定7个输入A(3 downto 0),B(3 downto 0),Cin ，2个输出S ，Cn2. 真值表3. 电路图4. VHDL 程序源代码library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity jfq isport(Cin:in std_logic;A,B:in std_logic_vector(3 downto 0);S: out std_logic_vector(3 downto 0); Cn: out std_logic); 输入输出 n A n B C inn S n C 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 1end jfq;ARCHITECTURE rtl OF jfq IScomponent qjqport(A,B,Cin:in std_logic;Co:out std_logic;S:out std_logic);end component;signal temp0,temp1,temp2:std_logic;beginU1:qjq port map(A(0),B(0),Cin,temp0,S(0));U2:qjq port map(A(1),B(1),temp0,temp1,S(1));U3:qjq port map(A(2),B(2),temp1,temp2,S(2));U4:qjq port map(A(3),B(3),temp2,Cn,S(3));end rtl;三、测试及分析仿真波形实验结果证明：真实的实验结果与理论的结果相同。