算术逻辑单元加速进位电路及其应用改进方法

加速进位

Manchester进位链的速度的限制决定于最坏情况：所有进位管均被打开，从最高位向最低位C-1放电。如果位数较多，串联的门管多，则放电很慢，起不到高速进位的效果。

为了解决这个问题，要对上述的进位链作些适当的改进，方法如下：

1、加缓冲级

为了避免从最高位直接向最低位放电，在进位链的中间插上一些缓仲级，把长的放电路径缩短成若干段。例如，每四位加一级缓冲级，放电路径只经过四个门管。缓冲级是由两级反相器所组成，如图4.6所示。Ci通过Pi控制的门管不向Ci-1结点放电，而通过缓冲器的下管向地放电。

2、超前进位（旁通进位）

也对进位链进行分段。高位上加一个旁通放电管，如图4.7所示。当所有进位门管均被P打开，且最低位Ci-3，为低电平时，通过控制“与”门将旁通管打开，使Ci通过旁通管直接向地放电，不必通过任何进位管，由此达到超前高速进位。

这种进位链已普遍应用于各种高速CPU及乘法器等。以下将介绍一种用于16位CPU中的具有超前进位的快速进位链。如图4.8所示，进位讯号采用反码形式，x起到P的作用，y与结合起到K的作用。

对加法：

当和均为低电平时，旁通管T导通，直接向地放电至低电平。

3、CMOS静态方式

进位链采用静态方式就不需要时钟预充，可以异步工作，一旦给出运算数α和b，进位链马上工作，由此也可以提高速度。为了降低静态电路的功耗，必须采用CMOS电路。图4.9就是一种静态CMOS Manchester全加进位链。类似NMOS的进位链，传输门控制讯号，而Ki讯号也由直接相与而组成，中间应插入缓冲级。

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