串行、并行全加器的延迟复杂度推导

本文探讨了串行和并行全加器的延迟复杂度,串行进位全加器的延迟总和为O(n^2),而并行进位加法器虽然延迟为O(n),但硬件成本较高。为了平衡性能和成本,通常会采用16位超前进位的方式计算32位或64位加法。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

串行、并行全加器的延迟复杂度推导

串行进位全加器

公式推导

C 0 = C i n p u t C 1 = A 0 B 0 + C 0 ( A 0 ⊕ B 0 ) # 现 将 A 0 B 0 使 用 G 0 代 替 , A 0 ⊕ B 0 使 用 P 0 代 替 . . . . . . . . . . . C n + 1 = G n + C n P n C_0=C_{input}\\C_1=A_0B_0+C_0(A_0\oplus B_0)\\\#现将A_0B_0使用G_0代替,A_0\oplus B_0使用P_0代替\\...........\\ C_{n+1}=G_n+C_nP_n C0=CinputC1=A0B0+C0(A0B0)#A0B0使G0A0B0使P0...........Cn+1=Gn+CnPn

每次计算均需要使用1位全加器实现,假设将门的基本延迟定义为 t y t_y ty,则每个1位全加器的进位延迟为 4 t y 4t_y 4ty,如果不考虑 G

### 两位串行进位并行全加器工作原理 #### 工作原理概述 在一个2位串行进位并行全加器中,每位的求操作依赖于前一位产生的进位信号。具体来说,在处理第i位时,不仅需要考虑来自低位(i-1)的输入数据A[i], B[i]以及进位Cin[i-1],还需要计算当前位的结果S[i]及其向高位传递的新进位Ciout[i][^2]。 对于两比特的操作数而言: - **最低有效位(LSB, Least Significant Bit)**:即第一位0处,其仅需关注自身的两个输入端口a0,b0加上初始外部提供的低电平作为起始进位c_in(通常设为0),通过一个标准的一位全加器完成相加过程得出s0与ci_out_0; - **最高有效位(MSB, Most Significant Bit)**:即第二位1,则除了接收本地的数据流a1,b1外还要接受由低位传来的中间级联进位ci_out_0参与运算最终形成输出sum=s1,s0 及可能存在的溢出标记co_final=ci_out_1; 此结构允许每一位独立运作而不必等待其他位置的信息传播完毕后再继续下一步骤,从而提高了整体性能效率[^4]。 #### 设计实现细节 为了构建这样一个器件,可以按照如下方式进行硬件描述语言(HDL)编码: ```verilog module ripple_carry_adder #(parameter WIDTH = 2)( input wire [WIDTH-1:0] a, input wire [WIDTH-1:0] b, input wire cin, output reg [WIDTH-1:0] sum, output reg cout); genvar i; generate for (i = 0; i < WIDTH; i=i+1) begin : gen_fulladder full_adder fa ( .a(a[i]), .b(b[i]), .cin((i==0)? cin : carry_from_prev), .sum(sum[i]), .cout(carry_to_next) ); if (i != 0) assign carry_from_prev = gen_fulladder[i-1].fa.cout; end assign cout = carry_to_next; endgenerate endmodule ``` 上述Verilog代码片段展示了如何创建一个通用化的多位串行进位链路型二进制加法组件,并特别指定了当宽度设置为2的情况下的实例化形式。这里运用了`generate`语句来动态生成多个相同功能模块——即单个全加器(`full_adder`),并通过条件判断实现了首位特殊处理机制。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值