Spatial Unfolding of Digit-Recurrence Division for Deterministic-Latency Field-Programmable Gate Array Architectures

2026

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.30919/es2585
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Deterministic execution latency is a critical requirement for arithmetic units deployed in real-time and safety-critical digital systems.Conventional radix-4 digit-recurrence dividers generate successive quotient digits through dependent iterations; although pipelined tatations improve throughput, they retain multi-cycle latency, pipeline registers, and control logic, limiting their suitability for applications that demand predictable timing.This paper presents a fully combinational (arrayorganized) radix-4 digit-recurrence divider in which the recursive digit dependency is mapped onto a fixed-depth cascade of identical combinational stages, yielding single-cycle, operand-independent latency while preserving the radix-4 arithmetic formulation unchanged.We refer to this transformation as spatial unfolding.Three architectural features keep the fully spatial realization compact.The divisor multiples B, 2B and 3B and their complements are generated once and broadcast to all stages.Quotient selection is performed by parallel comparators, avoiding lookup tables.Subtraction is realized as complement-add that reuses the comparator outputs, removing dedicated subtractor circuitry.The architecture was described in parameterized Verilog HDL and implemented on a Xilinx Artix-7 XC7A100T-1CSG324C FPGA for operand widths from 8 to 32 bits.It attains operating frequencies from 57.14 MHz (8-bit) to 16.95 MHz (32-bit), occupies only 53-1080 LUTs and 24-98 flip-flops with no DSP blocks or embedded memory, and dissipates 0.010-0.020W