保留進位加法器英文解釋翻譯、保留進位加法器的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【計】 carry save adder; CSA

分詞翻譯：

保留的英語翻譯：

keep down; reserve; retain; save; withhold; reservation
【計】 hold
【化】 retention
【醫】 retention
【經】 retain

進位的英語翻譯：

carry
【計】 C; carry

加法器的英語翻譯：

adder; summator
【計】 A; adder; adding device; ADDR; AU; summer; summing unit
three input adder

專業解析

保留進位加法器 (Carry-Save Adder, CSA) 是一種特殊的數字電路加法器結構，其核心設計理念在于延遲進位傳播，從而顯著提升多操作數累加（如乘法運算中的部分積累加）的速度。以下是其詳細解釋：

一、基本概念與工作原理

功能定義
保留進位加法器接收三個相同位寬的二進制數（例如三個n位數），輸出一個和向量（Sum Vector）和一個進位向量（Carry Vector）。與傳統加法器不同，CSA不立即合并進位，而是将進位信息“保留”并傳遞至下一級處理單元。

來源：計算機算術設計經典教材《Computer Arithmetic: Algorithms and Hardware Designs》。
結構實現
CSA通常由全加器（Full Adder, FA）陣列構成。每個FA獨立處理三個輸入位（Aᵢ, Bᵢ, Cᵢ），生成本位和（Sᵢ）與進位（Cᵢ₊₁）。所有進位輸出（Cᵢ₊₁）被單獨收集為進位向量，而非直接傳遞至相鄰高位。

來源：IEEE期刊論文《高效算術運算的VLSI實現》。

二、核心優勢：并行性與延遲優化

消除進位鍊
傳統加法器（如行波進位加法器）的延遲與位數成正比（O(n)），而CSA的進位向量獨立生成，所有FA并行工作，延遲僅為單個FA的延遲（O(1)）。

來源：數字電路權威教材《Digital Design and Computer Architecture》。
多操作數累加場景
在乘法器設計中，CSA可将多個部分積（Partial Products）分階段壓縮為兩個向量（和向量與進位向量），最終通過一個快速進位傳播加法器（如超前進位加法器）合并結果。此結構大幅降低總延遲。

來源：計算機體系結構經典著作《Computer Organization and Design》。

三、典型應用場景

乘法器加速
CSA樹（如Wallace樹）是高速乘法器的核心組件，通過多級CSA逐步壓縮部分積數量。例如，8個部分積經3級CSA可壓縮為2個向量。
大數運算與密碼硬件
RSA、ECC等公鑰密碼算法中的模乘運算依賴CSA減少關鍵路徑延遲。

四、術語對照與總結

中文術語	英文術語	核心含義
保留進位加法器	Carry-Save Adder (CSA)	延遲進位傳播，輸出分離的和/進位向量
進位向量	Carry Vector	獨立于和輸出的高位進位信號集合
和向量	Sum Vector	忽略進位傳遞的本位計算結果集合

參考文獻

Behrooz Parhami, Computer Arithmetic: Algorithms and Hardware Designs, Oxford University Press.

K. K. Parhi, VLSI Digital Signal Processing Systems, Wiley-IEEE Press.

David Harris, Sarah Harris, Digital Design and Computer Architecture, Morgan Kaufmann.

David A. Patterson, John L. Hennessy, Computer Organization and Design, Morgan Kaufmann.

網絡擴展解釋

保留進位加法器（Carry-Save Adder，CSA）是一種用于高效處理多操作數加法的數字電路設計，尤其在需要累加多個數的場景（如乘法運算的部分積累加）中廣泛應用。其核心思想是“延遲進位傳播”，通過保留進位信息來優化計算速度。

工作原理

進位保留機制
與傳統加法器（如行波進位加法器）不同，CSA在計算時不會立即将進位傳遞到高位，而是将每一位的進位單獨保存。例如，三個二進制數相加時，每個全加器會生成一個“和位”和一個“進位位”，但進位位不直接連接到高位，而是作為獨立輸出。
多操作數并行處理
CSA可同時處理三個輸入（如兩個操作數和一個進位輸入），輸出兩個結果：一個無進位的和向量和一個進位向量。例如：
- 輸入：A=0110, B=1011, C=0011
- 和向量 S=1110（每位獨立相加的模2和）
- 進位向量 C=00110（左移一位後的進位）
  最終結果需将S和C通過常規加法器合并。

結構特點

全加器陣列：由多個全加器組成，每個處理一位的三個輸入。
無進位鍊：進位輸出獨立保存，不形成級聯路徑，減少延遲。

應用場景

乘法器設計
在乘法運算中，多個部分積需要累加，CSA可快速壓縮部分積數量（如從4個壓縮到2個），最後通過超前進位加法器完成最終相加。
大數加法與DSP
適用于數字信號處理中的濾波器累加操作，或加密算法中的大整數運算。

優缺點

優勢：
- 延遲低，適合多操作數場景（時間複雜度為O(1)）。
- 資源利用率高，減少邏輯門級聯。
局限：
- 最終仍需常規加法器合并結果，無法單獨完成完整加法。
- 對單次兩數相加無優勢。

公式示例

對于三個輸入位 (a_i, b_i, c_i)，全加器輸出：
$$ s_i = a_i oplus b_i oplus ci
c{i+1} = (a_i land b_i) lor (b_i land c_i) lor (c_i land a_i) $$
其中 (si) 為和位，(c{i+1}) 為進位位，但進位不立即傳遞到高位。