Verilog刷题[hdlbits] ：Module cseladd

题目：Module cseladd

One drawback of the ripple carry adder (See previous exercise) is that the delay for an adder to compute the carry out (from the carry-in, in the worst case) is fairly slow, and the second-stage adder cannot begin computing its carry-out until the first-stage adder has finished. This makes the adder slow. One improvement is a carry-select adder, shown below. The first-stage adder is the same as before, but we duplicate the second-stage adder, one assuming carry-in=0 and one assuming carry-in=1, then using a fast 2-to-1 multiplexer to select which result happened to be correct.

ripple carry adder（见之前的练习）的一个缺点是，加法器计算carry out（从carry-in，在最坏的情况下）的延迟相当慢，而第二阶段的加法器在第一阶段的加法器完成之前无法开始计算其carry out。这使得加法器变慢。一种改进是carry-select adder，如下所示。第一阶段的加法器与之前相同，但我们复制了第二阶段的加法器，一个假设carry-in=0，另一个假设carry-in=1，然后使用快速的2-to-1多路复用器选择哪个结果是正确的。

In this exercise, you are provided with the same module add16 as the previous exercise, which adds two 16-bit numbers with carry-in and produces a carry-out and 16-bit sum. You must instantiate three of these to build the carry-select adder, using your own 16-bit 2-to-1 multiplexer.

在本练习中，您将使用与之前的练习相同的模块add16，该模块将两个16位数字与carry-in相加并产生一个carry-out和16位和。您必须实例化三个这样的模块来构建carry-select adder，使用您自己的16位2-to-1多路复用器。

Connect the modules together as shown in the diagram below. The provided module add16 has the following declaration:

将模块按照下面的图示连接起来。提供的模块add16具有以下声明：
module add16 ( input[15:0] a, input[15:0] b, input cin, output[15:0] sum, output cout );

在上一题Module fadd中，高16位的计算需要在得出进位信号后才能进行，这会使加法器变慢。同时由于进位信号只有0或1两种可能，所以在本题Module cseladd中，使用了两个add16来计算高16位的结果，并且这两个add16的进位信号cin分别为0和1。此时，在计算加法的计算步骤为，低16位相加(进位为0)、高16位相加(进位为0)与高16位加法(进位为1)三部分并行进行，再根据低16位相加得出的进位结果选取正确的高16位相加结果，进而得出最终答案。

objectivec 复制代码

module top_module(
    input [31:0] a,
    input [31:0] b,
    output [31:0] sum
);
	//进位信号
    wire cout;
    //存储 高16位相加(进位为0) 的结果
    wire [15:0] sum_high_1;
    //存储 高16位相加(进位为0) 的结果
    wire [15:0] sum_high_2;
	//低16位相加
	add16 add16_init_0( 
        .a(a[15:0]), 
        .b(b[15:0]),
        .cin(1'b0), 
        .sum(sum[15:0]), 
        .cout(cout) 
    );
    //高16位相加(进位为0)
	add16 add16_init_1( 
        .a(a[31:16]), 
        .b(b[31:16]),
        .cin(1'b0), 
        .sum(sum_high_1), 
        .cout() 
    );  
    //高16位相加(进位为1)
	add16 add16_init_2( 
        .a(a[31:16]), 
        .b(b[31:16]),
        .cin(1'b1), 
        .sum(sum_high_2), 
        .cout() 
    );  
	//根据进位结果选取正确的高16位运算结果
    assign  sum[31:16] = cout ? sum_high_2 : sum_high_1;
	    
endmodule