并行加法器-如何工作，类型，应用程序和优点

并行加法器是一种数字电路，有效地增加超过1位的二进制数。并行加器使用全加器实现。这篇文章将讨论什么是并行加法器，它是如何工作的，它的各种类型，工作原理，应用，优缺点。

什么是并行加法器

在现代集成电路中，最基本和应用最广泛的元件是二进制加法器。加法器电路分为半加法器和全加法器。的加法器电路的计算速度快，占用空间少，延时最小。因此，在全加法器电路的帮助下实现了并行加法器。

图1 -平行加法器简介

什么是元宇宙?怎么……

什么是元宇宙?它是如何工作的?优点与缺点

并行加法器由连续连接的全加法器组成。全加法器的输入是前一个全加法器的进位。执行加法操作需要' n '个全加法器。例如:对于4位数，需要4个加法器。图2为并行加法器的原理图。

图2 -并联加法器原理图

并行加法器如何工作

为了理解并行加法器的工作原理，我们先来了解并行加法器的结构，如图3所示。4位并行加法器是用4个全加法器FA设计的_0，足总_1，足总_2，足总_3.．全加法器FA₀添加一个₀B₀along with进位_在生成Sum S₀进位位C₁这个进位与FA相连₁．

足总₁接受此Carry C₁并与输入相加₁和B₁生成Sum S₁进位C₂．这个位C₂连接到FA₂．这个过程一直持续到最后一个全加法器。FA ' n '接受进位C_n并与输入A相加_n和B_n生成最后的输出和最后的进位C_出．

图3 -用全加法器构造并行加法器

并行加法器的类型

有不同类型的并行加法器，如下所示:

• 波纹进位加法器或进位传播加法器
• 进位跳跃加法器
• 进位前视加法器
• 进位保存加法器
• 进位增量加法器
• 进位选择加法器

波纹进位加法器或进位传播加法器

纹波进位加法器是通过串联全加法器来构造的。一个阶段的Carry-Out位充当下一个阶段Carry-In的输入。它也被称为进位传播加法器，因为进位位被传播。图4给出了4位波纹进位加法器的原理图。将A的加数位与B的加数位相加，生成和并执行。进位被传播到下一个高阶位的进位。最终产生的输出是四个位和一个执行(C₄）.

图4- - - - - -纹波进位加法器

跳跃进位加法器

进位跳过加法器也被称为进位旁路加法器。这种并行加法器是为了提高纹波进位加法器的时延而设计的。进位-跳过加法器通过将阶段划分为块并在每个块中添加进位-跳过逻辑来实现。在不等待波纹的情况下跳过传播。Carry-Skip逻辑电路与其他电路相比速度更快。

图5- - - - - -跳跃进位加法器

进位前视加法器

对于给定的输入集(A和B)，每个单元生成输出信号(P和G)。每个单元可称为部分全加法器，由X-OR门和与门组成。

超前进位(Carry Look Ahead, CLA)逻辑电路块由四个2级实现逻辑电路组成，产生进位信号(C1、C2、C3和C4)。输出和信号(Si)在延迟后使用表达式(Si = Pi⊕Ci)生成。

图6- - - - - -进位前视加法器

进位保存加法器

顾名思义，在进位保存加法器电路中，进位位在每个阶段都被保存，因此延迟是恒定的。的每个阶段不传播进位，而是保存进位加法器．在最后阶段，所有进位都应相加以获得输出(n位求和)。让我们考虑一个4位进位保存并行加法器的例子，其输入:A=1 0 0 1和B=1 1 1 0。

在这种并行加法中，和和与进位是分开计算的，这与传统的加法不同。因此没有Carry传播。

图7- - - - - -进位保存加法器

进位增量加法器

进位增量加法器电路由纹波进位加法器和增量电路组成。图7显示了进位增量加法器的框图，其中8位的输入A和B使用4位Ripple进位加法器相加。假定进位输入为0，这些位是并行相加的。在分别增加A和B的高4位和低4位后，条件增量将高4位的值增加1，并在低位进行进位。当不发生进位时，将更高的4位数字相加作为输出。

图8- - - - - -进位增量加法器

进位选择加法器

进位选择加法器的设计由多对Ripple进位加法器(RCA)组成，用于产生部分和和和进位。多路复用器(mux)选择最终的和和和进位输出。这种并行加法器电路也减少了传播延迟。

在这种情况下加法器时，电路被分成模块或组。每组由两个全加德犬组成。一个负责计算C的和和进位_在=0，而另一个计算C的和和进位_在= 1。的出put for C_在=0和C_在=1馈送到多路复用器。Sum and Carry是根据前一组的执行情况选择的。2轨道2检查电路有助于检测电路中的故障。

图9- - - - - -进位选择加法器

并行加法器的应用

并行加法器的应用包括:

• BCD到超1码转换器。
• 它们被用于乘法算法的分析。并行元胞自动机(CAMs)与并行加法器电路相结合，用于并行计算。
• 它们也用于低功耗应用的VLSI实现中。
• 并行加法器应用于重载计算环境下的ALU。

并行加法器的优点

并行加法器的优点是:

• 计算速度很快。
• 位是同时添加的。
• 它们很经济。

并行加法器的缺点

这个加法器的主要缺点是传播延迟。延迟与要加的二进制数的长度成正比。

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