使用VHDL语言编写一个16位超前进位加法器

在VHDL设计中，编写一个16位的超前进位加法器（Carry-Lookahead Adder，CLA）需要定义信号、结构体以及组合逻辑。以下是一个基本的框架：

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

entity CLA_16bit is
   Port ( A : in std_logic_vector(15 downto 0);
         B : in std_logic_vector(15 downto 0);
         Sum : out std_logic_vector(15 downto 0);
         CarryOut : out std_logic);
end CLA_16bit;

architecture Behavioral of CLA_16bit is
   signal Prog_Carry : std_logic_vector(1 downto 0); -- 暂存进位信号
   signal Partial_Sums : std_logic_vector(15 downto 0); -- 部分和

begin
   -- 进位计算部分
   Prog_Carry <= (others => '0'); -- 初始值全零
   for i in 0 to 15 generate
      if A(i) = '1' and B(i) = '1' then
         Prog_Carry(i+1) <= '1'; -- 当两个输入都是1时，下一个位置进位
      elsif A(i) = '1' or B(i) = '1' then
         Prog_Carry(i+1) <= Prog_Carry(i); -- 否则沿用上一位的进位
      end if;
   end generate;

   -- 根据暂存的进位生成最终的和
   Sum <= A + B; -- 直接相加
   for i in 14 downto 0 generate
      if Prog_Carry(i) = '1' then
         Sum(i downto i-1) <= Sum(i downto i-1) + Prog_Carry(i-1) * 2'b10; -- 如果当前进位，则添加额外的10
      end if;
   end generate;

   -- 最终进位输出
   CarryOut <= Prog_Carry(0);
end Behavioral;

--