Bộ chia tuần tự 8 bit (restoring division)

Phép chia rất đắt nếu làm tổ hợp. Phần lớn CPU nhỏ chia tuần tự, mỗi nhịp tính một bit thương, bằng đúng thuật toán chia dài bạn làm trên giấy. Bài này gồm thuật toán đó cộng với một giao diện start/busy/done thường thấy ở các khối tính toán nhiều nhịp.

module div8 (
  input  logic       clk,
  input  logic       rst_n,       // reset bất đồng bộ, tích cực thấp
  input  logic       start,       // xung: bắt đầu chia (chỉ có hiệu lực khi busy = 0)
  input  logic [7:0] dividend,    // số bị chia, chốt ở sườn nhận start
  input  logic [7:0] divisor,     // số chia, chốt ở sườn nhận start
  output logic       busy,        // 1 trong lúc đang tính
  output logic       done,        // xung 1 nhịp: kết quả đã sẵn sàng
  output logic [7:0] quotient,
  output logic [7:0] remainder,
  output logic       dbz          // 1 nếu phép chia vừa xong có divisor = 0
);

• Số không dấu: quotient = dividend / divisor, remainder = dividend % divisor.
• Ở sườn lên có start = 1 và busy = 0: chốt toán hạng, busy lên 1. start khi busy = 1 bị bỏ qua.
• Phép chia xong trong tối đa 12 nhịp kể từ sườn nhận start. Ở nhịp xong: done = 1 trong đúng một nhịp, đồng thời busy = 0; quotient, remainder, dbz đã đúng.
• Sau đó quotient, remainder, dbz giữ nguyên cho tới lần start kế tiếp. Ngay trong nhịp done = 1 đã có thể start lần mới.
• Chia cho 0: dbz = 1, quotient = 8'hFF, remainder = dividend. Thuật toán chia dài tự nhiên cho đúng kết quả này.
• Sau reset: busy = 0, done = 0.

Không dùng toán tử / hay %. Testbench đặt tín hiệu và đọc ngõ ra ở sườn xuống của clock.