数字逻辑电路基础-组合逻辑电路之加法器

zuoph2023-12-03 10:56

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一、加法器

本文介绍数字逻辑电路中常用的基础组合逻辑电路加法器。它是处理器内部ALU算术逻辑单元的基础构件。

加法器定义

最常见加法器有半加器及全加器，区别在于全加器考虑了低位进位情况。

半加器的门级电路如下：

半加器真值表如下：

输入输出

A B C S

0 0 0 0

1 0 0 1

0 1 0 1

1 1 1 0

半加器的逻辑表达式如下：

S = A xor B

C = A and B

全加器的门级电路如下：

全加器真值表如下：

输入输出

A B Cin Cout S

0 0 0 0 0

0 0 1 0 1

0 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 0 1

1 0 1 1 0

1 1 0 1 0

1 1 1 1 1

全加器的逻辑表达式如下：

S = A xor B xor Cin

Cout = (A and B) or ((A xor B) and Cin)

二、verilog源码

c 复制代码

// half adder

module half_adder(a, b, s, cout);

   input a, b;
   output s, cout;

   assign s = a ^ b;
   assign cout = a & b;
   
endmodule // half_adder

// full_adder
module full_adder(a, b, cin, s, cout);

   input a, b, cin;
   output s, cout;

   assign s = a ^ b ^ cin;
   assign cout = (a & b) | ((a ^ b) & cin);
endmodule // full_adder

三、综合及仿真结果

本文使用的综合工具为quartus13.1，软件的使用请搜索相关教程。综合生成的RTL层次网表如下，可以看出它生成的门级电路和上面的图相同。

仿真结果如下：

你也可以试着修改上述的输入值或者添加更多的输入值进行试验，观察仿真结果是否和你预期的一致！

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