Rethinking Integer Divider Design for FPGA-Based Soft-Processors
Notice bibliographique
Résumé
Most existing soft-processors on FPGAs today support a fixed-latency instruction pipeline. Therefore, for integer division, a simple fixed-latency radix-2 integer divider is typically used, or algorithm-level changes are made to avoid integer divisions. However, for certain important application domains the simple radix-2 integer divider becomes the performance bottleneck, as every 32-bit division operation takes 32 cycles. In this paper, we explore integer divider designs for FPGA-based soft-processors, by leveraging the recent support of variable-latency execution units in their instruction pipeline. We implement a high-performance, data-dependent, variable-latency integer divider called Quick-Div, optimize its performance on FPGAs, and integrate it into a RISC-V soft-processor called Taiga that supports a variable-latency instruction pipeline. We perform a comprehensive analysis and comparison-in terms of cycles, clock frequency, and resource usage-for both the fixed-latency radix-2/4/8/16 dividers and our variable-latency Quick-Div divider with various optimizations. Experimental results on a Xilinx Virtex UltraScale+ VCU118 FPGA board show that our Quick-Div divider can provide over 5x better performance and over 4x better performance/LUT compared to a radix-2 divider for certain applications like random number generation. Finally, through a case study of integer square root, we demonstrate that our Quick-Div divider provides opportunities for reconsidering simpler and faster algorithmic choices.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».