全加器的工作原理

全加器英语名称为full-adder，是用门电路实现两个二进制数相加并求出和的组合线路，称为一位全加器。一位全加器可以处理低位进位，并输出本位加法进位。多个一位全加器进行级联可以得到多位全加器。常用二进制四位全加器74LS283。

一位全加器(FA)的逻辑表达式为：

S＝A⊕B⊕Cin；Cout＝AB＋BCin＋ACin，其中A,B为要相加的数，Cin为进位输入；S为和，Co是进位输出；如果要实现多位加法可以进行级联，就是串起来使用。

比如32位+32位，就需要32个全加器；这种级联就是串行结构速度慢，如果要并行快速相加可以用超前进位加法。

如果将全加器的输入置换成A和B的组合函数Xi和Y（S0…S3控制）,然后再将X,Y和进位数通过全加器进行全加，就是ALU的逻辑结构结构。即 X＝f（A，B)；Y＝f（A，B）不同的控制参数可以得到不同的组合函数,因而能够实现多种算术运算和逻辑运算。

扩展资料：

有了全加器，构造加法器就非常容易了，假设有A3A2A1A0和B3B2B1B0，利用全加器构造A3A2A1A0+B3B2B1B0的串行进位加法器电路图。

其中C-1=0，因为已是最低位，没有进位。这种串联方法只是完成了基本功能，从效率上则完全不可行。

假设全加器中每个元器件的时延为t，则全加器的时延为2t（见全加器电路图），对于4位加法器，按照这种串联方法，加法器构造方法1中图中最右边（最低位）全加器计算完成后，才能计算右二个全加器，以此类推。

因此，4位加法器至少需要4*2t=8t的时延；如果是32位，则是64t的时延。显然，这种加法器的效率与参与计算的二进数长度成正比，数越长，时延越长。在现代计算机中，是不可能采用如此低效的加法器的。

只需要把Ci和参与运算的两个4位二进制数之间的关系梳理清楚就行了。直接用代入法展开得：

在这个关系式里，直接列出了4位二进制加法的最终进位，不用等待低位计算完了，再计算高位，而是直接进行计算，最终得到的超前进位加法器电路图。

假设超前进位加法器中的每个门时延是t，对于4位加法，最多经过4t的时延，而且，即使增加更多的位数，其时延也是4t。

对比串行进位加法器和超前进位加法器，前者线路简单，时延与参与计算的二进制串长度成正比，而后者则是线路复杂，时延是固定值。

通常，对于32的二进制串，可以对其进行分组，每8位一组，组内加法用超前进位加法器，组间进位则用串行进位。采用这种折中方法，既保证了效率，又降低了内部线路复杂度。

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