基础知识
加法器是最常用的运算结构，因此加法器的优化在集成电路的优化就显得极为重要，有两种优化方法。1、逻辑层优化，重新安排一个布尔方程以得到一个速度较快或者说面积较小的电路。2、电路层优化，改变晶体管的尺寸或者电路的拓扑结构。对于一个二进制加法器来说，由二进制全加器的真值表可以得到他的布尔表达式。
简单全加器结构
二进制全加器真值表
这里说一下carry status,简单来说三个状态的区分取决于A、B的值。
和（S）和进位（C0）布尔表达式：
中间信号可以观察出来：
逐位加法器
上图是一个4为的逐位加法器，其中的关键路径就是指延时最长的路径，通常用关键路径来决定着一个电路的性能。因此有：t(adder)=(N-1)t(carry)+t(sum)
在实际复杂电路中，加法器的位数往往是64位或者128位，因此优化**t(carry)**更为重要。
全加器的电路设计
1、静态加法器
2、镜像加法器
3、传输门型加法器
4、曼彻斯特进位链加法器（有静态和动态之分）
静态互补CMOS加法器电路
原理：利用逻辑方程直接转变成CMOS电路，进行某些逻辑变换。
这个电路总共需要28个晶体管，面积和速度都比较慢，产生这种现象的原因有以下几点：
- 再进位产生于和产生电路之间堆叠着许多的PMOS管 。
- C0信号的本征负载电容比较大。
对电路进行初步的优化：去除偶数级的反相器。
优化原理：把一个全加器的所有输入反向，则它的说有所有输出也会反相。
镜像CMOS加法器设计
优化原理：取消了进位反相门，PDN和PUN不再是对偶网络。
优化分析：
- 该全加器单元需要24个晶体管，
- NMOS和PMOS链完全对称，在产生的进位的电路的部分，最多有两个管子串联。
传输门型加法器
共24个管子，最大的特点是它的和与进位输出具有相似的延时。
曼彻斯特进位链加法器
动态实现，只用到进位传播和进位产生。
特点：
- 采用动态逻辑降低复杂性和加快速度；
- 预充电时所有中间节点被预充至VDD ，求值时有条件放电；
- 进位链传输管只用N管，节点电容很小，为四个扩散电容；
- 进位链的分布RC本质使传播延时与位数N的平方成正比，因此有必要插入缓冲器；
静态实现，采用进位传播、进位消除、进位产生。
特点：
- 不需要时钟、预充电，可异步工作，一旦给出运算数a，b进位链马上工作，由此可提高速度。
- 采用CMOS , 可降低功耗。
- 如进位链较长时，应在Ci，Ci-1… 回路上插入缓冲级。