CARRY4（超前快速进位逻辑结构）和多位比较器/加法器实现

最新推荐文章于 2025-06-20 18:22:31 发布
最新推荐文章于 2025-06-20 18:22:31 发布
阅读量1w 收藏 47
点赞数 8
CC 4.0 BY-SA版权
分类专栏： Xilinx学习 文章标签： FPGA Xilinx
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_16184883/article/details/82918184
本文介绍了CARRY4超前快速进位逻辑结构在32位比较器和多位加法器中的应用。通过分析32位比较器所需的LUT数量，阐述了CARRY4结构如何实现8位数的比较，并详细解释了其在多位加法器中的作用，展示了数字电路在实现进位和加法运算中的巧妙设计。

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

先说一段废话

近期萌生了写技术博客的念头，一来是可以记录一些遇到的技术问题，理清思路，也可以记录自己的技术成长；二来是可以将自己的知识分享，以便后人再碰到时能从容不破。希望今后在碰到原创有价值的问题时能坚持这一习惯，也算是督促自己，下面进入正题。

问题的引出

这里有一个问题，一个32位的比较器需要使用多少个LUT。苦思冥想仍然未能得到答案，写程序后查看RTL网表，得到了答案。但是又看到了一个新的结构carry4（超前快速进位逻辑结构），这个结构会用在多位的比较器和多位的加法器上，要理解比较器和加法器的工作原理就需要理解这个超前快速进位逻辑。经过仔细研究，引出了这边文章。

这个结构可以查阅这篇文档：
https://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug474_7Series_CLB.pdf

讨论

首先给出答案一个32位的比较器需要使用32个LUT。具体这个超前快速进位逻辑结果起什么作用慢慢进行分析。
通过RTL网表可以看出，综合出来的结构如下图：
图中的小方块是LUT，有32个，稍大的是carry4结构，有4个
图中的小方块是LUT，有32个，稍大的是carry4结构，有4个。要理解这个RTL是如何实现32位的比较功能，就需要对这32个LUT和4个carry4分别进行分析。

1、32位比较器中的LUT

首先，32位比较器总共有64bit（位）输入，实现两32位数（a，b）比较，if（a>b）

最低0.47元/天 解锁文章

200万优质内容无限畅学
FPGA原理与结构（7）——进位链CARRY
apple_53311083的博客
08-14 5765
fpga中的进位链使用，加法器设计，行波进位加法器，超前进位加法器，CARRY4
基于FPGA的数字信号处理（21）--超前进位加法器（Carry Lookahead Adder，CLA）
孤独的单刀
08-02 4773
在之前的文章，我们介绍了行波进位加法器（RCA）。RCA有一个很大的缺点就是关键路径延迟非常高，而之所以高完全是因为进位路径太长了，如果我们能想办法缩短进位路径，那就可以提高加法器的速度。RCA的缺点在于第k位的进位Ck必须依赖于前一级的Ck-1，最高位的进位将必须等待之前所有级进位计算完毕后才能计算出结果。所以，超前进位加法器的核心思想是并行计算进位Ck。对于任何一个全加器都有：观察上式s和c，将共有部分分别定义为：其中的G是generate，它表示只有当ab均为1时才为1，说明此时生成了进位；
carry4 的构成
crjmail的博客
09-27 1785
SI [3:0] 是两个加数的异或，位宽为4；CO是进位输出，位宽为4；DI [3:0] 是数据的输入（两个加数的任意一个），位宽为4；CI 是上一个 CARRY4 的进位输出，位宽为1；DI是数据的输入（两个加数的任意一个），位宽为4；CI是上一个CARRY4的进位输出，位宽为1；O [3:0] 是加法结果输出，位宽为4；CYINT 是进位的初始化值，位宽为1；CYINT是进位的初始化值，位宽为1；CO[3:0] 是进位输出，位宽为4；SI是两个加数的异或，位宽为4；O是加法结果输出，位宽为4；
数字集成电路设计之加法器
最新发布
2502_92530945的博客
06-20 325
C_{out0} 作为次低位全加器的进位输入 C_{in1} ，与次低位的两个加数 A_1 和 B_1 一起参与运算，得到 S_1 和 C_{out1} ，以此类推，直至最高位全加器完成运算，得到最终的和 S_3S_2S_1S_0 与最高位进位 C_{out3}。从简单的计算器到复杂的超级计算机，从日常的移动设备到工业控制核心，加法器的身影无处不在，它是实现各类算术运算的根基，更是数字系统高效运行的保障。这种结构设计巧妙，充分利用了半加器的功能，实现了更为复杂的加法运算，是构建多位加法器的核心单元。
用大白话从底层理解FPGA——进位链CARRY4
2201_75960439的博客
01-14 3541
理解在FPGA使用的加法减法，在FPGA底层中是如何实现，引出半加器、全加器概念，并理解FPGA中CARRY4的结构及功能
CARRY4
Leo_9824的博客
07-10 2820
超前进位链(CARRY)常用于加减法运算。 超前进位链公式： 设： FPGA中有专用的实现进位链的硬件模块CARRY4，其结构如下： 接口： S[3:0]：“propagate”信号输入。输入信号为A^B。 DI[3:0]：“generate”信号输入。输入信号为A或B，结果都一样。 CYINIT：初始化输入。当做减法时，减数需要取反加1将减法操作转为加法操作。CYINIT=1时相当于加1操作。可动态赋值。 CIN：用于级联slices生产一个更大的进位链 。 O[3:0]：等于Sum[3:0]。 C
浅谈XILINX FPGA CLB单元 之 进位逻辑链（CARRY4原理分析，超前快速进位逻辑结构）
用心记录每天的学习，提升自己，虽然有的很基础但真的很重要！
10-24 1万+
浅谈XILINX FPGA CLB单元 之 进位逻辑链（CARRY4原理分析，超前快速进位逻辑结构）一、可配置逻辑块(Configurable Logic Block, CLB)简介 CLB可配置逻辑块是指实现各种逻辑功能的电路，是xilinx基本逻辑单元。 其中包含4个6输入LUT、进位链、多路复用器和8个寄存器 二、进位逻辑链CARRY4模块 三、CARRY4结构能实现快速超前加法的原理 1. CARRY4的原理过程: 1)端口S[3:0]是要求数据的异或输入； 2)端口DI[3:0]是数据的输入
如何采用4级carry4进行48-bit的加法运算
hungtaowu的博客
10-13 211
carry chain
xilinx FPAG 学习分享 （1）----CARRY4原理分析（超前快速进位逻辑结构）
bbs165198646的博客
08-08 1万+
欢迎使用Markdown编辑器写博客本Markd重点内容own编辑器使用[StackEdit][6]修改而来，用它写博客，将会带来全新的体验哦： 学习FPAG例程，发先综合后产生了一个CARRY4的逻辑单元。没看明白乍回事。决定研究一下。 查看官网说明： https://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug474_7Series
4Bit超前进位加法器门级电路设计与仿真
11-05
本主题聚焦于使用门级电路实现4位超前进位加法器，这涉及到基本逻辑门（如与门、或门、非门）的组合以及Verilog硬件描述语言的编程。以下将详细阐述这个知识点。 1. **超前进位加法器原理**： 超前进位加法器通过...
verilog 实现32位加法器（超前进位）
耐心的小黑的博客
10-03 1万+
一、移位相加乘法器—串行形式 1、RTL代码 module unsigned_mul_1 #( parameter DATAWIDTH=8 )(clk, x, y, result); parameter s0 = 0, s1 = 1, s2 = 2; input clk; input [DATAWIDTH-1:0] x, y; output [DATAWIDTH*2-1:0] result; reg [
xilinxFPGA之ROM原语的使用
05-19
xilinxＦＰＧＡROM32*1原语的使用，vivado工程，含有仿真测试文件Testbench,添加地址寄存器，能够按址寻找你所存储的数据，仿真一目了然，对初学者甚好。
基于Carry4的高精度TDC设计的MATLAB测试分析代码
02-15
利用Carry4进行高精度TDC设计，其MATLAB测试分析代码
四位行波进位加法器_【HDL系列】超前进位加法器原理与设计
weixin_39649614的博客
10-21 3506
上期介绍了半加器、全加器以及行波进位加法器（RCA），本文介绍超前进位加法器（Lookahead Carry Adder，简称LCA）。在介绍超前进位加法器前，我们先来分析下行波进位加法器的关键路径。一、行波进位加法器关键路径分析N比特行波进位加法器可由N个全加器级联而成，电路的延迟包括门延迟和线延迟等，分析忽略线延迟。单比特全加器门电路图从输入a，b，cin到输出s和cout，有以下路径： a-...
verilog实现多位数值比较器
热门推荐
xiangyuqxq的专栏
02-16 1万+
module compare3 ( Y ,A ,B );    input [3:0] A ;  input [3:0] B ;    output [2:0] Y ;  reg [2:0] Y ;    always @ ( A or B )      begin           if ( A > B )               Y          else
从底层结构开始学习FPGA（7）----进位链CARRY4
孤独的单刀
06-08 1万+
进位链CARRY4在FPGA实现加减法运算时扮演了什么角色？
计算机中的加法器和比较器
Briwisdom的博客
11-17 1515
本节展示了计算机中的加法器和比较器的底层实现电路设计。
FPGA刷题P3： 4位数值比较器电路、4bit超前进位加法器电路、优先编码器电路、 优先编码器
居安士的博客
07-15 1658
牛客Verilog刷题：4位数值比较器电路、4bit超前进位加法器电路、优先编码器电路、 优先编码器
基于FPGA的时间数字转换(TDC)设计（五：基于Carry4的高精度TDC设计）
sdau2005的博客
02-15 7887
基于FPGA的时间数字转换(TDC)设计，此为第五篇：基于Carry4的高精度TDC设计。提供工程文件及MATLAB测试分析代码
32位超前进位快速加法器Verilog代码及测试
超前进位加法器（Carry-Lookahead Adder，CLA）是一种利用逻辑门并行计算所有位的进位信号，从而加速加法运算过程的电路。这种加法器的性能远优于简单的串行加法器，尤其适用于高频率和高性能计算场景。 2. **Isim...
评论 4
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
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
实付元
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