基于VHDL的八位全加器

EDA技术课程大作业设计题目：基于VHDL的八位全加器院系：电子信息与电气工程学院学生姓名：学号：200902070033专业班级：09电子信息专升本2010年12月5日1基于VHDL的八位全加器1.设计背景和设计方案1.1设计背景全加器是数字电路中一种典型的集成电路功能元件,它在有关数值运算的系统中得到广泛的应用。就产品而言,对于各集成电路族,均有现成的双全加器、四位全加器，可供使用,从而为使用全加器的逻辑设计提供了物质基础。它是一种由被加数、加数和来自低位的进位数三者相加的运算器，基本功能是实现二进制加法。进位传送速度快，主要用于高速数字计算机、数据处理及控制系统。与其它专用的中规模集成电路不同,它同时具有多种重要的特性和功能，具有多种用途的潜力。1.2设计方案多位加法器的构成有两种方式：并行进位和串行进位方式。并行进位加法器设有并行进位产生逻辑，运算速度快；串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。通常，并行加法器比串行级联加法器占用更多的资源，并且随着位数的增加，相同位数的并行加法器比串行加法器的资源占用差距也会越来越大。4位二进制并行加法器和串行级联加法器占用几乎相同的资源。这样，多位数加法器由4位二进制并行加法器级联构成是较好的折中选择。因此本文中的8位加法器采用两个4位二进制并行加法器级联而成。22.方案实施2.1并行四位全加器2.1.1源程序libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityadder8isport(c8:instd_logic;a8:instd_logic_vector(7downto0);b8:instd_logic_vector(7downto0);s8:outstd_logic_vector(7downto0);co8:outstd_logic);endentityadder8;architectureartofadder8iscomponentadder4isport(c:instd_logic;a:instd_logic_vector(3downto0);b:instd_logic_vector(3downto0);s:outstd_logic_vector(3downto0);co:outstd_logic);endcomponentadder4;signalsc:std_logic;beginu1:adder4portmap(c8,a8(3downto0),b8(3downto0),s8(3downto0),sc);u2:adder4portmap(sc,a8(7downto4),b8(7downto4),s8(7downto4),co8);endarchitectureart;32.1.2波形仿真图高位运算必须要等低位进位来到后才能进行，并行四位全加器可以胜任高速运算。2.2利用元件例化生成八位并行全加器2.2.1源程序libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityadder8isport(c8:instd_logic;a8:instd_logic_vector(7downto0);b8:instd_logic_vector(7downto0);s8:outstd_logic_vector(7downto0);co8:outstd_logic);endentityadder8;architectureartofadder8is4componentadder4isport(c:instd_logic;a:instd_logic_vector(3downto0);b:instd_logic_vector(3downto0);s:outstd_logic_vector(3downto0);co:outstd_logic);endcomponentadder4;signalsc:std_logic;beginu1:adder4portmap(c8,a8(3downto0),b8(3downto0),s8(3downto0),sc);u2:adder4portmap(sc,a8(7downto4),b8(7downto4),s8(7downto4),co8);endarchitectureart;2.2.2波形仿真图通过仿真结果看，输出带有部分毛刺，放大时序图，可见毛刺部分会出现一个暂时的数据，引起该变化的原因是输入数据没有同时变化造成。加入一个锁存器，毛刺应该能得到很大的改观。53.结果和结论采用两个4位二进制并行加法器可以级联而成8位加法器。利用VHDL语言实现电子设计自动化,设计出体积小而系统性能高的数字系统,彻底改变了传统的数字系统的设计方法、设计过程,无疑将在现代数字系统设计中起越来越重要的作用。