加法器（Adder） 是非常重要的，它不僅是其它復(fù)雜算術(shù)運(yùn)算的基礎(chǔ)，也是** CPU 中 ALU **的核心部件（全加器）。

在數(shù)字計(jì)算機(jī)中，兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)之間的算術(shù)邏輯運(yùn)算（加、減、乘、除），基本上都是化成若干步加法操作進(jìn)行的。因此，學(xué)好數(shù)字電路，數(shù)字 IC 設(shè)計(jì)的入門，從學(xué)好加法器開始。

加法器分為 半加器 （Half Adder）**** 和 全加器 （Full Adder）**** 。全加器和半加器相比，只是 多了一個(gè)來自低位的單比特信號(hào)相加的進(jìn)位輸入 ，

全加器就是 3 位相加，半加器就是 2 位相加。例如，我們在做加法運(yùn)算的時(shí)候，總是需要進(jìn)行低位進(jìn)位的判斷，接著進(jìn)行下一位的計(jì)算，這就是全加器的由來。

此外，下文的 RTL 代碼中的 **{} 符號(hào)表示的是 ** “拼接位” ，即先計(jì)算 a 與 b 的值，當(dāng) a 與 b 分別為 “0” 和 “1” 時(shí)，它們之和為 1，那么就是｛01｝，對(duì)應(yīng) cout 和 sum ；當(dāng) a 與 b 為 “1” 和 “1” 時(shí)，它們之和為 2，那么就是轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制就是｛10｝，同樣對(duì)應(yīng) cout 和 sum 等等。

說太多，都不如底層硬件代碼和設(shè)計(jì)電路看一看、學(xué)一學(xué)?。?！

可基于多種方式描述的半加器的 Verilog 代碼和 RTL 電路

module Half_Adder(
    input wire a, // 加數(shù)
    input wire b, // 加數(shù)
    output reg sum, // 和
    output reg cout // 進(jìn)位輸出
    );


// 行為描述
    always @(a or b) begin
        sum  = a ^ b; // 實(shí)踐證明，這里 <= 和 = 的結(jié)果都一樣；都是純粹的組合邏輯；
        cout = a & b;
    end


// 數(shù)據(jù)流描述
// assign sum  = a ^ b;
// assign cout = a & b;


// 門級(jí)描述
// and(cout,a,b);
// xor(sum,a,b);


endmodule

可基于多種方式描述的全加器的 Verilog 代碼和 RTL 電路

module Full_Adder(
    input wire a, // 加數(shù)
    input wire b, // 加數(shù)
    input wire cin,// 進(jìn)位輸入
    output reg sum, // 和
    output reg cout // 進(jìn)位輸出
    );


// 行為描述
    always @(a or b or cin) begin
        {cout,sum} <= a + b + cin;
    end


// 行為描述
//    always @(a or b or cin) begin
//        sum  = a ^ b ^ cin; // 實(shí)踐證明，這里 <= 和 = 的結(jié)果都一樣；都是純粹的組合邏輯；
//        cout = a & b | b & cin | a & cin;
//    end


// 數(shù)據(jù)流描述
// assign {cout,sum} = a + b + cin;


endmodule