[Maverick_ 15]

Просто решил поделиться... :)

 

LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITY DIVISION IS
GENERIC(SIZE: INTEGER := 64);
PORT(RESET: IN STD_LOGIC;
EN: IN STD_LOGIC;
CLK: IN STD_LOGIC;
NUM: IN STD_LOGIC_VECTOR((SIZE - 1) DOWNTO 0);
DEN: IN STD_LOGIC_VECTOR((SIZE - 1) DOWNTO 0);
RES: OUT STD_LOGIC_VECTOR((SIZE - 1) DOWNTO 0);
RM: OUT STD_LOGIC_VECTOR((SIZE - 1) DOWNTO 0)  );
END DIVISION;

ARCHITECTURE BEHAV OF DIVISION IS
SIGNAL BUF: STD_LOGIC_VECTOR((2 * SIZE - 1) DOWNTO 0);
SIGNAL DBUF: STD_LOGIC_VECTOR((SIZE - 1) DOWNTO 0);
SIGNAL SM: INTEGER RANGE 0 TO SIZE;

ALIAS BUF1 IS BUF((2 * SIZE - 1) DOWNTO SIZE);
ALIAS BUF2 IS BUF((SIZE - 1) DOWNTO 0);

BEGIN
PROCESS(RESET, EN, CLK)
BEGIN
IF RESET = '1' THEN
RES <= (OTHERS => '0');
RM <= (OTHERS => '0');
SM <= 0;
ELSIF RISING_EDGE(CLK) THEN
IF EN = '1' THEN
CASE SM IS
WHEN 0 =>
BUF1 <= (OTHERS => '0');
BUF2 <= NUM;
DBUF <= DEN;
RES <= BUF2;
RM <= BUF1;
SM <= SM + 1;
WHEN OTHERS=>
IF BUF((2 * SIZE - 2) DOWNTO (SIZE - 1)) >= DBUF THEN
BUF1 <= '0' & (BUF((2 * SIZE - 3) DOWNTO (SIZE - 1)) - DBUF((SIZE - 2) DOWNTO 0));
BUF2 <= BUF2((SIZE - 2) DOWNTO 0) & '1';
ELSE
BUF <= BUF((2 * SIZE - 2) DOWNTO 0) & '0';
END IF;
IF SM /= SIZE THEN
SM <= SM + 1;
ELSE
SM <= 0;
END IF;
END CASE;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
END BEHAV;

 

простой тестбенч для проверки

 

LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.ALL;

ENTITY test_div IS
END test_div;

ARCHITECTURE behavior OF test_div IS 

    COMPONENT DIVISION
    PORT(
         RESET : IN  std_logic;
         EN : IN  std_logic;
         CLK : IN  std_logic;
         NUM : IN  std_logic_vector(63 downto 0);
         DEN : IN  std_logic_vector(63 downto 0);
         RES : OUT  std_logic_vector(63 downto 0);
         RM : OUT  std_logic_vector(63 downto 0)
        );
    END COMPONENT;
    

    signal RESET : std_logic := '0';
   signal EN : std_logic := '0';
   signal CLK : std_logic := '0';
   signal NUM : std_logic_vector(63 downto 0) := (others => '0');
   signal DEN : std_logic_vector(63 downto 0) := (others => '0');
   signal RES : std_logic_vector(63 downto 0);
   signal RM : std_logic_vector(63 downto 0);

   -- Clock period definitions
   constant CLK_period : time := 10 ns;

BEGIN

    -- Instantiate the Unit Under Test (UUT)
   uut: DIVISION PORT MAP (
          RESET => RESET,
          EN => EN,
          CLK => CLK,
          NUM => NUM,
          DEN => DEN,
          RES => RES,
          RM => RM
        );

   -- Clock process definitions
   CLK_process :process
   begin
        CLK <= '0';
        wait for CLK_period/2;
        CLK <= '1';
        wait for CLK_period/2;
   end process;


   -- Stimulus process
start_gen: process
begin
en <= '0'; wait for 120 ns;
en <= '1';
wait;
end process;

reset_gen: process
begin
RESET <= '1'; wait for 20 ns;
RESET <= '0';
wait;
end process;

data_gen: process
begin
NUM <= "0000000000000000000000000000000001000100000000000000000000000000";
DEN <= "0000000000000000000000000000000000000000101010100000000000000000";
wait;
end process;

END;

 

PS Может кому-то пригодиться... ;)

PS PS Будут идеи/алгоритмы как реализовать лучше, быстрее и оптимальней - пишите...

PS PS PS Найдете баги - тоже пишите...

[Maverick_ 15]

а может кто-то поделиться параметризируемым делением с фиксированной запятой? :)

[DASM 0]

PS PS Будут идеи/алгоритмы как реализовать лучше, быстрее и оптимальней - пишите...

Хорошо бы еще словами объяснять в чем именно идея и в чем отличие от.. Мне VHDL честно скажу непонятен - если после С-С++ довольно спокойно стал работать с Verilog, без проблем с m-скриптами Матлаба (жаль что индексы с 1 а не с нуля), Phyton тоже нормуль, то вот в VHDL въехать не могу никак глядя на исходники (да и не очень понимаю зачем, когда баловство пройдет и нужен будет ASIC - понадобятся Verilog сурцы. Кстати скоспилировал тут конвертор VHDL2Verilog - ничего вроде так..

 

[Maverick_ 15]

Мне VHDL честно скажу непонятен - если после С-С++ довольно спокойно стал работать с Verilog, без проблем с m-скриптами Матлаба (жаль что индексы с 1 а не с нуля), Phyton тоже нормуль, то вот в VHDL въехать не могу никак глядя на исходники (да и не очень понимаю зачем, когда баловство пройдет и нужен будет ASIC - понадобятся Verilog сурцы. Кстати скоспилировал тут конвертор VHDL2Verilog - ничего вроде так..

не для холивара...

я пишу на VHDL, Verilog читаю (но мне он не нравится, есть на то свои причины, но если очень нужно будет буду писать и на Verilog) :)

Как говориться на вкус и цвет товарищей нет... ;)

Есть довольно неплохая книга у Полякова "языки VHDL, Verilog в проектировании цифровой аппаратуры". Там приводятся все базовые конструкции для этих двух языков... Посмотрите возможно хотя бы будете читать описания на VHDL.

Кстати я по этой книге Verilog научился читать...

 

Хорошо бы еще словами объяснять в чем именно идея и в чем отличие от..

у меня здесь в принципе ничего нового, это просто по другому переписанный стандартный RestoreDiv.

Количество тактов деления равна разрядности делимого/делителя, в данном алгоритме они равны...

 

Может у Вас реализация которая быстрее выполняется (в тактах) или есть реализация, которая еще меньше кушает логики... или имеются таковые алгоритмы...

[smoke_111 0]

Есть целочисленная делилка, выдающая два бита за такт. По поводу деления, посмотрите патенты компании Intel, там предложены несколько очень интересных методов. Еще попадалось что-то интересное в патентах компании Mitsubishi, если сейчас правильно помню, просто этим вопросом задавался довольно давно.

Изменено 25 июля, 2013 пользователем smoke_111

[Maverick_ 15]

Есть целочисленная делилка, выдающая два бита за такт. По поводу деления, посмотрите патенты компании Intel, там предложены несколько очень интересных методов. Еще попадалось что-то интересное в патентах компании Mitsubishi, если сейчас правильно помню, просто этим вопросом задавался довольно давно.

А Вы можете поделиться?

Пожалуйста, постарайтесь вспомнить :)

 

Очень интересно посмотреть....

 

upd

вот ссылка на документ от интела - вроде то, о чем писал smoke_111

[yes 5]

погуглить можно по словам

 

SRT division

 

Radix 4 division

 

и т.п.

вроде то же самое, только несколько бит за такт - сколько бит зависит от размера таблицы (look-up-table)

[Serhiy_UA 1]

а может кто-то поделиться параметризируемым делением с фиксированной запятой? :)

А какие в итоге требование к разрядности, быстродейтсвию, аппаратурным затратам, ну и семейству ПЛИС?

Это для проекта или чисто теория?

 

[Maverick_ 15]

А какие в итоге требование к разрядности, быстродейтсвию, аппаратурным затратам, ну и семейству ПЛИС?

Это для проекта или чисто теория?

целая часть - 32 разряда (но хотелось бы чтобы была возможность увеличения до 64 бит - возможно оно и никогда не понадобиться)

дробная часть - 16 разряда (но хотелось бы чтобы была возможность увеличения до 32 бит - возможно оно и никогда не понадобиться)

 

есть планы вставить в проект - для увеличения точности расчетов...

 

ПЛИС spartan6. Сейчас используется ПЛИС 6slx16csg324-3

Быстродействие хотелось бы иметь выше 150 МГц (для модуля с целой части 32 разряда и 16 разрядов дробной части).

Затраты чем меньше, тем лучше...

[smoke_111 0]

Прошу прощения, однако тот компонент оказался для нормализованных чисел с плавающей точкой, я посмотрел коды. Коды я выложить не могу, но принцип мне рассказать никто не мешает, для целочисленного деления он будет тем же. Если интересно, то напишу.

[Kuzmi4 0]

2 smoke_111

пишите конечно B)

[smoke_111 0]

2 smoke_111

пишите конечно B)

Долго я собирался с духом. В целом, концепция деления в столбик это алгоритм двоичного поиска, возможно это очевидно, но на всякий случай подчеркну, каждый раз вычитая мы проверяем принадлежность результата деления к той или иной стороне.

Что отсюда следует, можно организовать поиск, деля область не на две части, а на 4, 8 , ну или на сколько вам позволит ваша совесть, требования к ресурсоемкости и скорости (это даст вам соответсвенно 2, 3 и т.д. разрядов за одну операцию ).

 

Как это сделать? Приведу пример для разбиения на 4 части, для положительных чисел :

Пусть N(15:0) - делимое, D(15:0) - делитель, R_i(15:0) - остаток i -й итерации

 

Берем старшие два бита N(15:14) в параллель вычисляем следующие выражения (1)"расширяем нулями"&N(15:14) - 3*D(15:0); (2)"расширяем нулями"&N(15:14) - 2*D(15:0);(3)"расширяем нулями"&N(15:14) - D(15:0)

Если (1) больше или равно нулю, то первые два бита результат деления равны "11"; если (1) меньше нуля, но (2) >=0 то первые два бита результата деления соответсвенно равны 10; Если (1) <0; (2)<0 (3)>=0, то первый два бита равны 01, если все три меньше нуля, то значит первые два бита равны нулю, Выбираем соответсвующий остаток прилепляем к нему сбоку следующие два бита делимого N(13:12) повторять описанные выше действия, до полного удовлетворения :-)

Изменено 11 октября, 2013 пользователем smoke_111