Stage 6: implementation, untested
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bench/op/andi.s
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9
bench/op/andi.s
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@@ -0,0 +1,9 @@
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# expected: 00000000, 00000010
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.text
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_start:
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addi x1, x0, 0x100
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||||
andi x31, x1, 0x0FF
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addi x1, x0, -1
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andi x31, x1, 0x010
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4
bench/op/ori.s
Normal file
4
bench/op/ori.s
Normal file
@@ -0,0 +1,4 @@
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# expected: 00000000, 00000010
|
||||
.text
|
||||
_start:
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@@ -4,29 +4,60 @@ import chisel3._
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import chisel3.util.switch
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import chisel3.util.is
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object AluOpCode extends ChiselEnum
|
||||
{
|
||||
val Add = Value
|
||||
object AluOpCode extends ChiselEnum {
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||||
val Add, And, Or, Xor, ShiftLeft, ShiftRight, ShiftArithmeticRight,
|
||||
LessThanSigned, LessThanUnsigned = Value
|
||||
}
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||||
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||||
class Alu extends Module {
|
||||
import AluOpCode._
|
||||
import AluOpCode._
|
||||
|
||||
val io = IO(new Bundle {
|
||||
val a = Input(UInt(32.W))
|
||||
val b = Input(UInt(32.W))
|
||||
val out = Output(UInt(32.W))
|
||||
val opcode = Input(AluOpCode())
|
||||
})
|
||||
val io = IO(new Bundle {
|
||||
val a = Input(UInt(32.W))
|
||||
val b = Input(UInt(32.W))
|
||||
val out = Output(UInt(32.W))
|
||||
val opcode = Input(AluOpCode())
|
||||
})
|
||||
|
||||
io.out := 0.U;
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||||
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||||
switch(io.opcode)
|
||||
{
|
||||
is(Add)
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||||
{
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||||
io.out := io.a + io.b;
|
||||
io.out := 0.U;
|
||||
|
||||
switch(io.opcode) {
|
||||
is(Add) {
|
||||
io.out := io.a + io.b;
|
||||
}
|
||||
|
||||
is(And) {
|
||||
io.out := io.a & io.b;
|
||||
}
|
||||
|
||||
is(Or) {
|
||||
io.out := io.a | io.b;
|
||||
}
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||||
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||||
is(Xor) {
|
||||
io.out := io.a ^ io.b;
|
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}
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||||
is(ShiftLeft) {
|
||||
io.out := io.a << io.b(4, 0);
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||||
}
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||||
is(ShiftRight) {
|
||||
io.out := io.a >> io.b(4, 0);
|
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}
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||||
is(ShiftArithmeticRight) {
|
||||
// >> means arithmetic shift for SInts
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||||
io.out := (io.a.asSInt >> io.b(4, 0)).asUInt;
|
||||
}
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||||
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||||
is(LessThanUnsigned) {
|
||||
io.out := io.a < io.b
|
||||
}
|
||||
|
||||
is(LessThanSigned) {
|
||||
io.out := io.a.asSInt < io.b.asSInt
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
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||||
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||||
@@ -15,18 +15,29 @@ class CUInterface extends Bundle {
|
||||
}
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||||
object OpType extends ChiselEnum {
|
||||
val U, I = Value
|
||||
val U, I, IR = Value
|
||||
}
|
||||
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||||
object OpCode extends ChiselEnum {
|
||||
// Type U
|
||||
val LUI = 0b0110111.U
|
||||
val AUIPC = 0b0010111.U
|
||||
val ADDI = 0b0010011.U
|
||||
|
||||
// Type I + Type IR
|
||||
|
||||
// Instruction format
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||||
// xxx rd, rs1 imm
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||||
// Perfomrs some operation with rs1 and immediate
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||||
// and writes back to a register
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||||
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||||
// addi, andi, ori, xori, slli, srli, srai,
|
||||
// slti, sltiu
|
||||
val OpImm = 0b0010011.U
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
class ControlUnit() extends Module {
|
||||
import OpCode._
|
||||
|
||||
class ControlUnit() extends Module {
|
||||
val io = IO(new CUInterface())
|
||||
|
||||
io.reg_file_we := false.B
|
||||
@@ -34,26 +45,111 @@ class ControlUnit() extends Module {
|
||||
io.optype := OpType.U
|
||||
io.mux_alu_imm := true.B;
|
||||
io.mux_rega_pc := true.B;
|
||||
switch(io.instruction(6, 0)) {
|
||||
|
||||
// Decode instruction
|
||||
val opcode = io.instruction(6, 0);
|
||||
val funct3 = io.instruction(14, 12);
|
||||
val funct7 = io.instruction(31, 25);
|
||||
|
||||
switch(opcode) {
|
||||
|
||||
// U instructions
|
||||
is(LUI) {
|
||||
is(OpCode.LUI) {
|
||||
io.reg_file_we := true.B
|
||||
io.mux_alu_imm := false.B
|
||||
io.optype := OpType.U
|
||||
}
|
||||
is(AUIPC) {
|
||||
is(OpCode.AUIPC) {
|
||||
io.alu_opcode := AluOpCode.Add
|
||||
io.reg_file_we := true.B
|
||||
io.mux_rega_pc := false.B
|
||||
io.optype := OpType.U
|
||||
}
|
||||
|
||||
// I instructions
|
||||
is(ADDI) {
|
||||
io.alu_opcode := AluOpCode.Add
|
||||
// OpImm instructions
|
||||
is(OpCode.OpImm) {
|
||||
io.reg_file_we := true.B
|
||||
io.optype := OpType.I
|
||||
opImm(funct3, funct7, io);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Implements functions for all instruction of the opImm kind
|
||||
def opImm(funct3: UInt, funct7: UInt, io: CUInterface) =
|
||||
{
|
||||
// Meaning of Funct3 in the context of an OpImm instruction
|
||||
object Funct3 extends ChiselEnum
|
||||
{
|
||||
// Type I
|
||||
val ADDI = 000.U
|
||||
val SLTI = 010.U
|
||||
val SLTIU = 011.U
|
||||
val XORI = 100.U
|
||||
val ORI = 110.U
|
||||
val ANDI = 111.U
|
||||
|
||||
// Type IR
|
||||
val SLLI = 001.U
|
||||
val SRLI_SRAI = 101.U // Right shifts
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Meaning of Funct7 in the context of SHIFTR IR instructions
|
||||
object IRFunct7 extends ChiselEnum
|
||||
{
|
||||
val SRLI = 0000000.U
|
||||
val SRAI = 0100000.U
|
||||
}
|
||||
switch(funct3)
|
||||
{
|
||||
// Type I
|
||||
is(Funct3.ADDI)
|
||||
{
|
||||
io.alu_opcode := AluOpCode.Add
|
||||
io.optype := OpType.I
|
||||
}
|
||||
|
||||
is(Funct3.ANDI)
|
||||
{
|
||||
io.alu_opcode := AluOpCode.And
|
||||
io.optype := OpType.I
|
||||
}
|
||||
|
||||
is(Funct3.ORI)
|
||||
{
|
||||
io.alu_opcode := AluOpCode.Or
|
||||
io.optype := OpType.I
|
||||
}
|
||||
|
||||
is(Funct3.XORI)
|
||||
{
|
||||
io.alu_opcode := AluOpCode.Xor
|
||||
io.optype := OpType.I
|
||||
}
|
||||
|
||||
is(Funct3.SLLI)
|
||||
{
|
||||
io.alu_opcode := AluOpCode.ShiftLeft
|
||||
io.optype := OpType.I
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Type IR
|
||||
is(Funct3.SRLI_SRAI)
|
||||
{
|
||||
io.optype := OpType.IR
|
||||
switch(funct7)
|
||||
{
|
||||
is(IRFunct7.SRLI)
|
||||
{
|
||||
io.alu_opcode := AluOpCode.ShiftRight
|
||||
}
|
||||
|
||||
is(IRFunct7.SRAI)
|
||||
{
|
||||
io.alu_opcode := AluOpCode.ShiftArithmeticRight
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -16,10 +16,11 @@ class ImmediateDecoder extends Module {
|
||||
})
|
||||
io.immediate := 0.U
|
||||
|
||||
// Decode imm-u
|
||||
// Decode and construct immediates
|
||||
val imm_u = Cat(io.instruction(31, 12), 0.U(12.W));
|
||||
// Decode imm-i
|
||||
val imm_i = Cat(Fill(20, io.instruction(31)), io.instruction(31, 20));
|
||||
val imm_ir = io.instruction(24, 20);
|
||||
|
||||
switch(io.op_type) {
|
||||
is(OpType.U) {
|
||||
io.immediate := imm_u
|
||||
@@ -27,5 +28,8 @@ class ImmediateDecoder extends Module {
|
||||
is(OpType.I) {
|
||||
io.immediate := imm_i
|
||||
}
|
||||
is(OpType.IR) {
|
||||
io.immediate := imm_ir
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -17,7 +17,11 @@ class Rv32i(sim: Boolean = true) extends Module {
|
||||
reg_file.io.rd_data := 0.U;
|
||||
io.x31 := reg_file.io.x31
|
||||
if (sim) {
|
||||
io.valid_x31.get := reg_file.io.valid_x31.get && Delay.Delay(!reset.asBool, 1, false.B)
|
||||
io.valid_x31.get := reg_file.io.valid_x31.get && Delay.Delay(
|
||||
!reset.asBool,
|
||||
1,
|
||||
false.B
|
||||
)
|
||||
}
|
||||
|
||||
val alu = Module(new Alu());
|
||||
|
||||
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