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The CMOS Carry-Forward Adders

机译：CMOS进位加法器

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The ripple-carry adder (RCA) has the simplest circuit structure but the longest delay among all adders. Thus, it is often realized with the dynamic circuits when speed is the major concern. In this paper, we propose circuit-level and architecture-level innovations over the dynamic RCA (DRCA) that lead to high operation speed and low hardware overhead. Circuit-wise, we propose a cost-effective way to eliminate the race problem of DRCA. Architecture-wise, we propose a new carry-forwarding scheme that combines a diagonal forwarding with the multilevel folding for dramatic speed improvement of the DRCA. Finally, a new multilevel carry-forwarding scheme is proposed to reduce the circuit complexity while keeping the speed. Based on all the proposed techniques, a 32-bit dynamic carry-forward adder (CFA32) with two-level carry forwarding is designed and fabricated with the 0.25-μm CMOS technology. The CFA32 consists of 1202 MOS transistors, and occupies only 0.017-mm{sup}2 silicon area after layout. The measurement result, which agrees with the simulation result, shows that the adder needs only 640 ps to perform an add operation under room temperature. Using the same techniques, a 64-bit carry-forward adder (CFA64) with two-level forwarding technique is also designed and simulated. The CFA64 consists of only 2502 MOS transistors, and the simulation result shows the evaluation time is only 780 ps.
机译：纹波加法器（RCA）具有最简单的电路结构，但在所有加法器中具有最长的延迟。因此，当速度是主要问题时，通常可以通过动态电路来实现。在本文中，我们提出了动态RCA（DRCA）上的电路级和体系结构级的创新，这些创新可提高操作速度并降低硬件开销。在电路方面，我们提出了一种经济有效的方法来消除DRCA的竞争问题。在体系结构方面，我们提出了一种新的结转方案，该方案将对角转发与多级折叠相结合，从而显着提高了DRCA的速度。最后，提出了一种新的多级结转方案，以在保持速度的同时降低电路复杂度。基于所有提出的技术，使用0.25μmCMOS技术设计并制造了具有两级进位转发的32位动态前馈加法器（CFA32）。 CFA32由1202个MOS晶体管组成，布局后仅占用0.017 mm {sup} 2的硅面积。测量结果与仿真结果相符，表明加法器仅需640 ps即可在室温下执行加法运算。使用相同的技术，还设计并模拟了具有两级转发技术的64位进位加法器（CFA64）。 CFA64仅由2502个MOS晶体管组成，仿真结果表明评估时间仅为780 ps。

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