邏輯電路可以依靠紋波進(jìn)位加法器將 n 位值加在一起。因此，這種數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)在許多應(yīng)用中提供了有用的功能。然而，由于計(jì)算過(guò)程緩慢，它也表現(xiàn)出延遲的性能。這通常涉及等待每個(gè)全加器級(jí)將位紋波到下一個(gè)全加器級(jí)。這樣的過(guò)程不斷重復(fù)，直到結(jié)束，提供結(jié)果。  

 理解紋波進(jìn)位加法器似乎有點(diǎn)令人困惑。考慮到這一點(diǎn)，我們將這篇文章放在一起，以幫助您獲得有關(guān)此主題的更多知識(shí)。讓我們開始吧！

什么是波紋進(jìn)位加法器？

  紋波進(jìn)位加法器用作數(shù)字電路，將兩個(gè)二進(jìn)制 n 位數(shù)字相加并提供結(jié)果。它的結(jié)構(gòu)由幾個(gè)全加器組成，每個(gè)全加器以級(jí)聯(lián)設(shè)置連接。以這種方式，全加器的進(jìn)位輸出連接到下一個(gè)全加器輸入。

 4 位紋波攜帶加法器的示意圖。 

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全加器代表一個(gè)邏輯電路，旨在將三個(gè)輸入相加，同時(shí)生成兩個(gè)輸出。更具體地說(shuō)，兩個(gè)輸入用作 A 和 B，而第三個(gè)輸入表示一個(gè)進(jìn)位位。(C-IN) 同時(shí)，一個(gè)輸出代表進(jìn)位輸出位(C-OUT)，另一個(gè)代表求和位(S)。最終，全加器電路可以連接到八個(gè)輸入以形成一個(gè)字節(jié)寬的加法器。這將一個(gè)進(jìn)位位從一個(gè)加法器級(jí)聯(lián)到下一個(gè)。將兩個(gè)半加器電路連接在一起將形成一個(gè)全加器。

一個(gè)完整的加法器邏輯圖 

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紋波進(jìn)位加法器工作原理 

每個(gè)進(jìn)位通過(guò)一個(gè)全加器級(jí)生成，然后通過(guò)其輸入進(jìn)入下一個(gè)全加器。整個(gè)過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，直到到達(dá)最終的全加器。結(jié)果，每個(gè)進(jìn)位輸出位波紋到下一個(gè)全加器級(jí)。總的來(lái)說(shuō)，最關(guān)鍵的操作是將每個(gè)輸入位序列加在一起，例如 4 位加法器、8 位加法器、16 位加法器等。

由于邏輯電路的傳播延遲，在進(jìn)位階段結(jié)束之前，總和和進(jìn)位位保持無(wú)效。由于輸入和輸出之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間量，通常會(huì)發(fā)生傳播延遲。例如，當(dāng)非門輸入設(shè)置為 0 時(shí)，輸出將配置為 1，等等。傳播延遲定義了輸出設(shè)置為零和輸入配置為 1 之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間。此外，進(jìn)位傳播延遲定義了接收進(jìn)位信號(hào)和執(zhí)行進(jìn)位信號(hào)之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間。

波紋進(jìn)位加法器真值表

的真值表，如下所示，確定用于在一個(gè)脈動(dòng)進(jìn)位加法器的所有輸入中的每個(gè)輸出值。

漣漪帶有加法器真值表。

波紋進(jìn)位加法器 VHDL 代碼和 Verilog 代碼

要實(shí)現(xiàn)紋波進(jìn)位加法器，您將需要VHDL 代碼和 Verilog 代碼。提供了兩個(gè)示例。第一個(gè)涉及兩位紋波進(jìn)位加法器。同時(shí)，另一個(gè)示例產(chǎn)生一個(gè)紋波進(jìn)位加法器，它收集每個(gè)輸入寬度作為參數(shù)。

紋波進(jìn)位加法器應(yīng)用

時(shí)鐘包含一個(gè)紋波進(jìn)位加法器

• 對(duì)兩個(gè) N 位值執(zhí)行加法

• 數(shù)字信號(hào)處理和微處理器

• 計(jì)時(shí)器

• 計(jì)算器

• 時(shí)鐘
  

Ripple Carries Adder的優(yōu)缺點(diǎn)

好處

紋波進(jìn)位加法器并不昂貴。 

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• 通過(guò) n 位加法提供準(zhǔn)確的結(jié)果

• 簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和開發(fā)過(guò)程

• 物美價(jià)廉

缺點(diǎn)

延遲會(huì)對(duì)其整體功能造成不便

• 它一次只允許一個(gè)全加器運(yùn)行

• 進(jìn)位延遲導(dǎo)致它運(yùn)行緩慢

進(jìn)位前瞻加法器

進(jìn)位超前邏輯在達(dá)到總和之前計(jì)算進(jìn)位位，有效地減少了時(shí)間延遲。這發(fā)生在通過(guò)兩種方法生成進(jìn)位信號(hào)之后。第一個(gè)涉及等于 1 的 a 和 b 位。同時(shí)，第二種方法涉及進(jìn)位和等于 1 的 a 或 b 位。這些位在前一級(jí)實(shí)現(xiàn)，而進(jìn)位在加法器的開頭開始。

進(jìn)位前瞻加法器原理圖。 

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在紋波進(jìn)位加法器中，每個(gè)全加器在計(jì)算總和之前將進(jìn)位位處理到下一個(gè)加法器。因此，該過(guò)程會(huì)導(dǎo)致很長(zhǎng)的延遲。

 概括

總的來(lái)說(shuō)，進(jìn)位紋波加法器提供了在數(shù)字電路中將兩個(gè) n 位數(shù)字相加的能力。盡管過(guò)程緩慢，但它仍然具有有用的應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序本質(zhì)上有助于數(shù)字信號(hào)處理。以這種方式，紋波進(jìn)位加法器將進(jìn)位位紋波到每個(gè)全加器級(jí)，直到它到達(dá)最后的全加器。此時(shí)，它將執(zhí)行所需的計(jì)算。但是，進(jìn)位超前加法器可以更快地完成此計(jì)算，因?yàn)樗褂昧瞬煌募夹g(shù)。從而減少延遲時(shí)間。

您對(duì)紋波進(jìn)位加法器有任何疑問(wèn)嗎？請(qǐng)隨時(shí)與我們聯(lián)系！