介绍

前面已经向大家介绍过8位逐位进位加法器了，今天向大家介绍4位超前进位加法器。

对于逐位进位加法器来说，计算任意一位的加法运算时，必须等到低位的加法运算结束送来进位才能运行。这种加法器结构简单，但是运算慢。

对于超前进位加法器，对于每一位的计算结果，都不依赖于低位的运算，而是根据低位的输入直接求得该位的进位，因此，提高了运算速度，但是也占用了更多的资源。

---

设计文件

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity cla_adder is
    port (inp1,inp2 : in std_logic_vector(3 downto 0);
            cin : in std_logic;
            s : out std_logic_vector(3 downto 0);
            outp : out std_logic);
end entity;
architecture behavior of cla_adder is
    signal c : std_logic_vector(4 downto 0);
    signal p,g : std_logic_vector(3 downto 0);
begin
    u1:for i in 0 to 3 generate
        p(i) <= inp1(i) xor inp2(i);
        g(i) <= inp1(i) and inp2(i);
        s(i) <= p(i) xor c(i);
    end generate;
    c(0) <= cin;
    c(1) <= (cin and p(0)) or g(0);
    c(2) <= (cin and p(0) and p(1)) or 
                (g(0) and p(1)) or
                g(1);
    c(3) <= (cin and p(0) and p(1) and p(2)) or 
                (g(0) and p(1) and p(2)) or
                (g(0) and p(1) and p(2)) or
                g(2);
    c(4) <= (cin and p(0) and p(1) and p(2) and p(3)) or 
                (g(0) and p(1) and p(2) and p(3)) or
                (g(0) and p(1) and p(2) and p(3)) or
                (g(2) and p(3)) or 
                g(3);
    outp <= c(4);
end architecture;

---

测试文件

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity tb_cla_adder is
    
end entity;
architecture behavior of tb_cla_adder is
    component cla_adder is
    port (inp1,inp2 : in std_logic_vector(3 downto 0);
            cin : in std_logic;
            s : out std_logic_vector(3 downto 0);
            outp : out std_logic);
    end component;
    signal inp1,inp2,s : std_logic_vector(3 downto 0);
    signal cin,outp : std_logic;
begin
    dut : cla_adder
    port map(inp1,inp2,cin,s,outp);
    process
    begin
        inp1 <= "0010";
        inp2 <= "1101";
        cin <='0';
        wait for 20ns;
        cin <= '1';
        wait for 20ns;
        inp1 <= "0110";
        inp2 <= "0101";
        cin <='0';
        wait for 20ns;
        cin <= '1';
        wait for 20ns;
    end process;
end architecture;

---

仿真结果

---

结语

超前进位加法器相当于使用更多的硬件资源换取了更快的运算速度。大家可以结合逐位进位加法器去看。

有什么问题大家留言哈。