Dividir por un entero en VHDL

Question

Necesito dividir un número entero por otro número entero en un ciclo de reloj.
¿Cómo debo hacer esto?
Tengo una función para ello que encontré en internet pero siempre devuelve uno.

function  divide  (a : unsigned; b : unsigned) return integer is
    variable a1 : unsigned(15 downto 0):=a;
    variable b1 : unsigned(15 downto 0):=a;
    variable p1 : unsigned(16 downto 0):= (otros => '0');
    variable i : integer:=0;
    begin
        for i in 0 to b'longitud-1 loop
            p1(b'longitud-1 downto 1) := p1(b'longitud-2 downto 0);
            p1(0) := a1(a'longitud-1);
            a1(a'longitud-1 downto 1) := a1(a'longitud-2 downto 0);
            p1 := p1-b1;
            if(p1(b'longitud-1) ='1') then
                a1(0) :='0';
                p1 := p1+b1;
            else
                a1(0) :='1';
            end if;
        end loop;
        return to_integer(a1);
    end divide;

Answer 1

Esta respuesta no es lo que estás buscando, pero la solución básica a este problema es esta: No uses división.

Muchas arquitecturas de procesador e incluso chips DSP no tienen una instrucción de división en absoluto, y donde tienen división, generalmente es una operación de varios ciclos, porque la división es fundamentalmente iterativa. La división es costosa en términos de área y lenta, por lo que generalmente se evita si es posible.

Sugiero fuertemente que tú o cualquier persona que lea esta pregunta haga un esfuerzo muy grande para evitar implementar una función de división de hardware de cualquier tipo, y mucho menos una de ciclo único. Como algunos comentarios han dicho, el enfoque estándar sería implementar una multiplicación por el recíproco del divisor. Incluso aquí, si esperas un buen rendimiento en tu FPGA, esto se implementaría utilizando una arquitectura con canalización, por lo que no tendría latencia de ciclo único.

Una solución aún mejor sería revisar tu diseño de manera que no haya necesidad de ninguna división o equivalente. Sin embargo, sin saber qué se supone que debe hacer tu diseño, es imposible sugerir alternativas.

Como nota al pie, y como señaló un comentario, la división por una potencia de dos es relativamente simple, porque se reduce a una operación de desplazamiento.

Answer 2

El algoritmo que diste originalmente es un algoritmo de 'división restauradora'; requiere un ciclo de reloj para cada bit del cociente. La división no restauradora se usa normalmente en hardware; esto también toma un ciclo por bit del cociente. Hay alrededor de mil millones de resultados en Google sobre la división no restauradora. Es simple, pero un poco complicado: inténtalo y pregunta si/no funciona.

Ni siquiera pienses en invertir/multiplicar a menos que el dividendo sea constante, en cuyo caso es fácil y rápido, y ni siquiera requerirá un multiplicador (puedes usar sumadores en su lugar).