基于迭代单元的恢复余数开方器

基于迭代单元的恢复余数开方器

基本算法

该开方器的算法与“手算”(以前并不知道开方还有这种手算的方法)算法相似,使用迭代解决,文字描述如下

  1. 将0为余数的初值a,0作为结果初值b
  2. 将被开方数前两位{I(2m + 1),I(2m)}取出,与01比较大小。若前两位大,则{I(2m + 1),I(2m)} - 01为输出余数(a(m)),输出结果1(b(m)),否则{I(2m + 1),I(2m)}为输出余数(a(m)),输出结果0(b(m)
  3. 将被开方数的从高位数第3,4位{I(2m - 1),I(2m - 2)}取出,比较{a(m),I(2m - 1),I(2m - 2)}{b(m),2'b01}的大小,若前一项大,则输出余数a(m - 1)为前一项减后一项,输出结果b(m - 1){b(m),1};否则,输出余数为前一项(直接输出),输出结果b(m - 1){b(m),0}
  4. ...
  5. 直到计算完被开方数结束

迭代单元

算法

迭代单元的算法比较简单,描述如下:

  1. 组合输入余数和当前开方数的两位{b,I(i),I(i - 1)},组合输入结果和01为{a,2'b01}
  2. 比较大小,若组合余数大则输出余数为组合余数减去组合结果,输出结果{a,1};否则余数输出组合余数,结果输出{a,0}

RTL代码

module square_cell #(
    parameter WIDTH = 4,
    parameter STEP = 0
)(
    input clk,    // Clock
    input rst_n,  // Asynchronous reset active low

    input [2 * WIDTH - 1:0]radicand,
    input [WIDTH - 1:0]last_dout,
    input [2 * WIDTH - 1:0]remainder_din,

    output reg [WIDTH - 1:0]this_dout,
    output reg [2 * WIDTH - 1:0]remainder_dout
);

wire [2 * WIDTH - 1:0]target_data = {remainder_din[2 * WIDTH - 3:0],radicand[2 * STEP +:2]};
wire [2 * WIDTH - 1:0]try_data = {last_dout,2'b01};

always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(~rst_n) begin
        {this_dout,remainder_dout} <= 'b0;
    end else begin
        if(target_data >= try_data) begin
            this_dout <= {last_dout[WIDTH - 2:0],1'b1};
            remainder_dout <= target_data - try_data;
        end else begin
            this_dout <= {last_dout[WIDTH - 2:0],1'b0};
            remainder_dout <= target_data;
        end
    end
end
endmodule

顶层与Testbench

顶层单元

module square_extractor #(
    parameter WIDTH = 4
)(
    input clk,    // Clock
    input rst_n,  // Asynchronous reset active low

    input [2 * WIDTH - 1:0]radicand,

    output [WIDTH - 1:0]dout,
    output [2 * WIDTH - 1:0]remainder
);

genvar i;
generate
    for (i = WIDTH - 1; i >= 0; i = i - 1) begin:square
        wire [2 * WIDTH - 1:0]remainder_dout,remainder_din;
        wire [WIDTH - 1:0]this_dout,last_dout;
        if(i == WIDTH - 1) begin
            assign remainder_din = 'b0;
            assign last_dout = 'b0;
        end else begin
            assign remainder_din = square[i + 1].remainder_dout;
            assign last_dout = square[i + 1].this_dout;
        end
        square_cell #(
            .WIDTH(WIDTH),
            .STEP(i)
        ) u_square_cell (
            .clk(clk),    // Clock
            .rst_n(rst_n),  // Asynchronous reset active low

            .radicand(radicand),
            .last_dout(last_dout),
            .remainder_din(remainder_din),

            .this_dout(this_dout),
            .remainder_dout(remainder_dout)
        );
    end
endgenerate

assign dout = square[0].this_dout;
assign remainder = square[0].remainder_dout;

endmodule

TestBench

Testbench输入随机的输入后,等待完成,完成后取结果和余数看是否能恢复出正确的输入

module tb_square (
);

parameter WIDTH = 4;

logic clk;    // Clock
logic rst_n;  // Asynchronous reset active low

logic [2 * WIDTH - 1:0]radicand;

logic [WIDTH - 1:0]dout;
logic [2 * WIDTH - 1:0]remainder;

square_extractor #(
    .WIDTH(WIDTH)
) dut (
    .clk(clk),    // Clock
    .rst_n(rst_n),  // Asynchronous reset active low

    .radicand(radicand),

    .dout(dout),
    .remainder(remainder)
);

initial begin
    clk = 0;
    forever begin
        #50 clk = ~clk;
    end
end

initial begin
    rst_n = 1'b1;
    #5 rst_n = 1'b0;
    #10 rst_n = 1'b1;
end

logic [2 * WIDTH - 1:0]act;
logic [2 * WIDTH - 1:0]dout_ex;
initial begin
    radicand = 'b0;
    forever begin
        @(negedge clk);
        radicand = (2 * WIDTH)'($urandom_range(0,2 ** (2 * WIDTH)));
        repeat(4 * WIDTH) begin
            @(negedge clk);
        end
        dout_ex = '{dout};
        act = dout_ex * dout_ex + remainder;
        if(act != radicand) begin
            $stop;
        end
    end
end

endmodule
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,362评论 5 477
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,330评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,247评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,560评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,580评论 5 365
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,569评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,929评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,587评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,840评论 1 297
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,596评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,678评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,366评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,945评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,929评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,165评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 43,271评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,403评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容

  • 背景 一年多以前我在知乎上答了有关LeetCode的问题, 分享了一些自己做题目的经验。 张土汪:刷leetcod...
    土汪阅读 12,719评论 0 33
  • Java经典问题算法大全 /*【程序1】 题目:古典问题:有一对兔子,从出生后第3个月起每个月都生一对兔子,小兔子...
    赵宇_阿特奇阅读 1,839评论 0 2
  • thiele插值算法 1点插值算法 function [C,c]=thiele(X,Y,Z)%X为插值点横坐标,Y...
    00crazy00阅读 1,965评论 0 4
  • 我们在6月底认识,在8月底分手。我们是通过同学介绍的,刚开始的时候他每晚都要发信息给我,问我在做什...
    擒锌阅读 266评论 0 3
  • 梦想就像一次旅途,遥远又那么渴望,梦想是年轻人一直不变的道路,试着问自己自己为什么要去干这件事?自己给的答案有可能...
    浅夏忆阅读 120评论 0 0