X+32和X+1谁消耗的FPGA资源多

一个有意思的题目。

X为一个32-bit的数，那么 X+32 和 X+1，哪个消耗的资源更多？还是一样多？

假如只允许用 LUT 实现

如图1所示每个LUT可以完成1bit的加法，同时产生进位（Xilinx LUT6可以有两个输出）。因此对于32bit的加法，则需要32个LUT。

图1

假如我们要实现的是 A+B，A和B都是32-bit的，那么确实是需要32个LUT。那X+32和X+1的常数加法呢？

32可以表示为32'b0000...0010_0000，1可以表示为32'b0000....0000_0001。

对于 X+32，输出值的低5bit可以直接表示为X[5:0]，不需要LUT，其余值需要27个LUT实现加法运算。

对于X+1，只能从bit 0开始相加计算进位，总共需要32个LUT。

因此 X+1 消耗的资源更多。

假如是Vivado综合，即使用Carry8

对于32bit的加法，需要4个carry8，那么是否意味着 X+32 和 X+1 有相同的资源消耗呢？

查看综合结果（如下图所示）：

X+1 2个LUT1+4个Carry8 （LUT1实现的是取反的功能）

X+3 3个LUT1+4个Carry8 （bit0消耗2个LUT1，bit1消耗一个LUT1）

X+32 1个LUT1+4个Carry8 （bit5消耗1个LUT1）

因此从综合结果看仍然是 X+1消耗的资源更多。当然这仅仅考虑单个加法的结果，如果实际代码中，加法器前面还有组合逻辑，这个LUT1应该是会合并在前面的LUT中实现，因而X+1和X+32会得到相同的资源消耗，即4个Carry8。

感兴趣的读者可以思考下 X-32会消耗多少LUT。

图2 - X+1

图3 - X+3

图4 - X+32

审核编辑：汤梓红