混合进位选择加法器：并行前缀加法与二进制至过剩1转换的高效实现

本文研究的是一个名为“高效混合进位选择加法器”的创新设计，它结合了并行前缀加法（Parallel Prefix Addition）与二进制到多余的1（Binary to Excess 1）转换技术，旨在提升现代计算机硬件中的加法运算性能。在当前流行的加法器架构中，这种混合结构的加法器被列为其中一种快速的解决方案。 文章发表于2019年的ICRTCCNT国际会议，地点位于印度钦奈的Kings Engineering College，展示了作者Radha N1、M. Maheswari和P. Muralikrishnan三位教授的研究成果。加法器作为数字逻辑设备的核心组件，广泛应用于中央处理器（CPU）内的算术逻辑单元（ALU），影响着智能恒温器、数字闹钟、腕表和浴室秤等设备的精确运算。 该研究重点介绍了一种8位的混合进位选择加法器，它采用Kogge-Stone、Brent Kung、Han Carlson和Ladner Fischer等多种并行前缀加法器结构，这些结构能够在执行加法时同时处理多个位，显著提高了加法运算的速度。同时，通过Binary to Excess 1转换器，该设计优化了数据处理流程，进一步提升了效率。 为了验证设计的有效性，研究人员使用Verilog编程语言完成了模型的构建，并通过Xilinx ISE 14.7进行了功能仿真，以确保正确性和性能。此外，他们利用Cadence软件对加法器的功率消耗、面积占用和延迟进行了详细计算，以便于与传统加法器架构进行对比分析。 实验结果显示，相较于现有的加法器设计，推荐的混合进位选择加法器在速度、面积和功率三个方面表现出了显著的优势，达到了三倍的改进。这表明该混合结构不仅提高了计算效率，还具备良好的功耗管理和设计紧凑性，对于现代电子设备的能耗管理和性能优化具有实际应用价值。因此，这一研究成果对于推动高性能、低功耗的微控制器和CPU设计具有重要意义。