[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字迭代的全并行基-4除法器結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211027044.4
• 申請(qǐng)日: 2022-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN115390787A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹世威;趙達(dá);楊亮;周昱;張榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中電科申泰信息科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F7/52
• 分類號(hào): G06F7/52;G06F7/575
• 代理公司: 無錫派爾特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊強(qiáng)

1.一種基于數(shù)字迭代的全并行基-4除法器結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、正常通路、異常通路和商值修正與輸出模塊；

所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于判斷指令類型、判斷操作數(shù)類型、判斷數(shù)據(jù)流向、商符號(hào)位確定、判斷被除數(shù)符號(hào)位個(gè)數(shù)和確定運(yùn)算周期；

所述正常通路包括被除數(shù)預(yù)移位模塊、減法器、比較器、余數(shù)產(chǎn)生模塊、商數(shù)選擇模塊；用于執(zhí)行被除數(shù)預(yù)移位以及全并行基-4除法運(yùn)算，產(chǎn)生除運(yùn)算商值和余數(shù)；

所述異常通路包括異常處理模塊，經(jīng)所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊后，若除法運(yùn)算進(jìn)入異常通路，產(chǎn)生相應(yīng)的異常標(biāo)志位和輸出；

所述商值修正與輸出模塊對(duì)所述正常通路和異常通路生成的商值進(jìn)行修正以及異常收集，并將結(jié)果輸出。

2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字迭代的全并行基-4除法器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述判斷數(shù)據(jù)流向?yàn)椋号袛喑龜?shù)是否為0，為0則除法運(yùn)算進(jìn)入異常通路，不為0則進(jìn)入正常通路；

所述判斷指令類型和判斷操作數(shù)類型為：對(duì)輸入的指令進(jìn)行解析，并判斷操作數(shù)的正負(fù)情況，根據(jù)指令類型對(duì)操作數(shù)進(jìn)行取絕對(duì)值，并得到商的符號(hào)位。

3.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字迭代的全并行基-4除法器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述被除數(shù)預(yù)移位模塊用于在進(jìn)入除運(yùn)算前將根據(jù)所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中被除數(shù)符號(hào)位個(gè)數(shù)判斷，對(duì)被除數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的左移；移位后開始運(yùn)算，根據(jù)所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的確定運(yùn)算周期功能進(jìn)行迭代運(yùn)算，迭代完成后將結(jié)果輸出。

4.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字迭代的全并行基-4除法器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述被除數(shù)預(yù)移位模塊根據(jù)被除數(shù)符號(hào)位個(gè)數(shù)的判斷對(duì)被除數(shù)進(jìn)行移位，減少運(yùn)算周期；

所述減法器、比較器、余數(shù)產(chǎn)生模塊、商數(shù)選擇模塊全部用于執(zhí)行全并行基-4除法算法，采用基-4除法算法每次迭代移動(dòng)2位被除數(shù)，同時(shí)產(chǎn)生2位商，商值在0～3范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。

5.如權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字迭代的全并行基-4除法器結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)迭代周期通過判斷部分余數(shù)與除數(shù)各倍數(shù)之差得到本次迭代的商值及進(jìn)行下一次迭代所需的部分余數(shù)；僅需N/2個(gè)周期就完成一次除運(yùn)算，其中N為除數(shù)和被除數(shù)的位數(shù)。

6.如權(quán)利要求5所述的基于數(shù)字迭代的全并行基-4除法器結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)迭代周期通過判斷部分余數(shù)與除數(shù)各倍數(shù)之差得到本次迭代的商值及進(jìn)行下一次迭代所需的部分余數(shù)包括：

步驟1：當(dāng)除法使能信號(hào)div_en有效時(shí)，除法器開始工作，同時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)入倒計(jì)時(shí)，初值為initial_cnt，每一個(gè)迭代周期減1，initial_cnt為迭代周期初值，由所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊給出；用被除數(shù)a或上次移位產(chǎn)生移位后的部分余數(shù)partial_rem與除數(shù)b、除數(shù)b的兩倍、除數(shù)b的三倍分別相比較，輸出相應(yīng)的比較結(jié)果c1、c2、c3，同時(shí)將其并行做減法，輸出相應(yīng)的部分余數(shù)rem1、rem2、rem3；

步驟2：商選擇輸出函數(shù)根據(jù)比較器的結(jié)果c1、c2、c3來得到相應(yīng)的商quotient，余數(shù)產(chǎn)生與移位函數(shù)在減法執(zhí)行完之后根據(jù)比較器的結(jié)果選擇相應(yīng)的部分余數(shù)；

步驟3：在時(shí)鐘的上升沿，余數(shù)產(chǎn)生與移位函數(shù)將前一步產(chǎn)生的部分余數(shù)和商分別左移兩位，然后返回執(zhí)行步驟1，當(dāng)計(jì)數(shù)器值為0時(shí)，使finish信號(hào)有效，跳出循環(huán)，輸出商和余數(shù)。

7.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字迭代的全并行基-4除法器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述商值修正與輸出模塊的商值修正具體是根據(jù)所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中的商符號(hào)位，若商符號(hào)位為0則商值保持不變，若商符號(hào)為1則商值取負(fù)；所述商值修正與輸出模塊的異常處理具體為收集異常通路產(chǎn)生的異常信息；所述商值修正與輸出模塊的結(jié)果輸出具體為將正常通路與異常通路的結(jié)果進(jìn)行輸出。