Das Addierwerk ist die Hauptkomponente des Rechenwerks einer CPU.
Das Addierwerk ermöglicht die Addition zweier mehrstelliger Binärzahlen. Da sich alle vier Grundrechenarten auf die Addition zurückführen lassen, bildet es das zentrale Element des Rechenwerks.
Das Addierwerk besteht aus dem zentralen Addiernetz, einem Register, das den einen Summanden und nach der Addition das Ergebnis beinhaltet, sowie aus einem Puffer mit dem zweiten Summanden.
Während das Addiernetz auch asynchron funktioniert, sind Addierwerke getaktet, so dass die Elemente des Addierwerks synchron arbeiten können.
Ein Addierwerk kann auf verschiedene Arten realisiert sein, die bekanntesten sind das Paralleladdierwerk, das Serienaddierwerk und das Von-Neumann-Addierwerk. Alle drei verwenden Voll- und/oder Halbaddierer zur Durchführung der Addition.
Paralleladdierwerk
In der Grundform wird der Carry-Ripple-Addierer als Addiernetz verwendet. Wegen der langen Laufzeiten im Addiernetz entstanden folgende Weiterentwicklungen:
- Paralleladdierer mit Übertragsumleitung
- Paralleladdierer mit Übertragsvorausberechnung
- Conditional-Sum-Addierer
Mit der Breite der zu addierenden n-stelligen Binärzahlen steigt auch die benötigte Anzahl von Schaltelementen mit n, so dass sich auch der Schaltaufwand linear erhöht.
Serienaddierwerk
Das Serienaddierwerk benötigt einen Volladdierer sowie einen Flip-Flop zur Addition zweier n-stelliger Binärzahlen. In jedem Takt wird das äußert rechte Bit der Binärzahl sowie der Wert im Flip-Flop in den Volladdierer übertragen. Das Ergebnis wird in einem Register gespeichert und der Uberlauf im Flip-Flop für den nächsten Takt gespeichert. Das Serienaddierwerk benötigt n Takte zur Addition zweier n-stelliger Binärzahlen.
Von-Neumann-Addierwerk
Das Von-Neumann-Addierwerk benötigt n Halbaddierer zur Addition zweier n-stelliger Binärzählen. Die Addition erfolgt durch Anwendung eines Algorithmus, der exklusiv-Oder-Verknüpfungen und Überlaufbehandlung getrennt behandelt. Im schlimmsten Fall benötigt diese Addition n Takte, die Erfahrung der Praxis zeigt, dass es nur sind.
