【HDL系列】进位旁边加法器原理与设计

一、进位旁边加法器

进位旁路加法器（Carry Skip Adder，CSA），也称Carry Bypass Adder。需要注意的是，CSA也是另外一种加法器——进位保存加法器（Carry Save Adder）的简称，关于这种加法器后期会介绍。

此前介绍了行波进位加法器RCA，第k位的进位Ck必须等待之前的Ck-1的结果才能计算出来，如下图进位c16必须等到前一级全加器的c15输出才可以计算，所以行波进位加法器的特点便是超长的进位传播链。

16比特RCA进位链示意图

进位旁边加法器的思想在于加速进位链的传播，在某种情况下，到达第i位的进位无需等待第i-1位进位。在16比特RCA中，最长的进位链为c0->c1->c2->…->c16，也就是说，每一位全加器都有进位，这条路径也是最长的关键路径。进位旁边加法器通过加入旁路逻辑来缩短这条最长路径，该旁路逻辑由2选1数据选择器，第x级进位和第y级进位和进位bypass信号组成。

4比特CSA结构

CSA结构如上，紫色部分为数据选择器，橙色部分为数据选择信号，数据来源为进位c0和第3个全加器的进位输出。

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