Reduces LUT needed by mul extension
This commit is contained in:
@@ -5,10 +5,9 @@ import chisel3.util.switch
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import chisel3.util.is
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object AluOpCode extends ChiselEnum {
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val Add, Sub, Mul, Mulh, Mulhsu, Mulhu, Div, Divu, Rem, Remu, Mulw, Divw,
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Divuw, Remw, Remuw, And, Or, Xor, ShiftLeft, ShiftRight,
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||||
ShiftArithmeticRight, LessThanSigned, LessThanUnsigned,
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GreaterEqualSigned, GreaterEqualUnsigned, Equal =
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val Add, Sub, Mul, Mulh, Mulhsu, Mulhu, Div, Divu, Rem, Remu, And, Or, Xor,
|
||||
ShiftLeft, ShiftRight, ShiftArithmeticRight, LessThanSigned,
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||||
LessThanUnsigned, GreaterEqualSigned, GreaterEqualUnsigned, Equal =
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Value
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}
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@@ -22,12 +21,16 @@ class Alu extends Module {
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val opcode = Input(AluOpCode())
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val comp_result = Output(Bool())
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// Should stop the stall for the current computation (e.g. Division)
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val should_stop_stall = Output(Bool())
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// ~~ Rv64i ~~
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// If word_mode is enabled, operations are performed
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// on 32-bit-truncated inputs and then sign extended to 64bits
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val word_mode = Input(Bool())
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})
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io.should_stop_stall := false.B
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io.out := 0.U;
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io.comp_result := false.B;
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val out = WireInit(0.U(64.W))
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@@ -37,16 +40,56 @@ class Alu extends Module {
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// Defaults
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op_a := io.a
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op_b := io.b
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val op_a_sign = WireInit(op_a(63))
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val op_b_sign = WireInit(op_b(63))
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val op_a_unsigned = WireInit(op_a)
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val op_b_unsigned = WireInit(op_b)
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io.out := out
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// Truncate operands, sext result
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when(io.word_mode) {
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op_a := io.a(31, 0)
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op_b := io.b(31, 0)
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op_a_sign := op_a(31)
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op_b_sign := op_b(31)
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io.out := SignExtend.Sext(out(31, 0), 64)
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}
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when(op_a_sign) {
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op_a_unsigned := Utils.two_complement(op_a, io.word_mode)
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}
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when(op_b_sign) {
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op_b_unsigned := Utils.two_complement(op_b, io.word_mode)
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}
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val in_computation = RegInit(false.B)
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// Division
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val divider = Module(new Divider(64, Constants.DIVISION_CYCLES_COUNT))
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divider.io.word_mode := io.word_mode
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divider.io.dividend := op_a_unsigned
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divider.io.divisor := op_b_unsigned
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divider.io.start := false.B
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def div_by_zero() = {
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when(io.word_mode) {
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out := (-1).S(32.W).asUInt
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}.otherwise {
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out := (-1).S(64.W).asUInt
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}
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}
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// Multiplication
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val multiplication_res = op_a * op_b // Mul non signée
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val multiplication_low =
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Mux(io.word_mode, multiplication_res(31, 0), multiplication_res(63, 0))
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val multiplication_high =
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Mux(
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io.word_mode,
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multiplication_res(63, 32),
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multiplication_res(127, 64)
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)
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switch(io.opcode) {
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is(Add) {
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out := op_a + op_b;
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@@ -57,56 +100,77 @@ class Alu extends Module {
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}
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is(Mul) {
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out := (io.a.asSInt * io.b.asSInt).asUInt;
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||||
out := multiplication_low;
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}
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is(Mulh) {
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out := ((io.a.asSInt * io.b.asSInt) >> 64.U).asUInt;
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val correction =
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Mux(op_a_sign, op_b, 0.U) + Mux(op_b_sign, op_a, 0.U)
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val multiplication_res_with_correction =
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multiplication_high - correction
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out := multiplication_res_with_correction;
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}
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is(Mulhsu) {
|
||||
out := ((io.a.asSInt * io.b).asSInt >> 64.U).asUInt;
|
||||
val correction =
|
||||
Mux(op_a_sign, op_b, 0.U)
|
||||
val multiplication_res_with_correction =
|
||||
multiplication_high - correction
|
||||
out := multiplication_res_with_correction;
|
||||
}
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||||
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is(Mulhu) {
|
||||
out := (io.a * io.b) >> 64.U;
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||||
out := multiplication_high;
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}
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// is(Div) {
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// when(io.b === 0.U) {
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// when(io.word_mode) {
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// out := (-1).S(32.W).asUInt
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||||
// }.otherwise {
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||||
// out := (-1).S(64.W).asUInt
|
||||
// }
|
||||
// }.otherwise {
|
||||
// out := (io.a.asSInt / io.b.asSInt).asUInt;
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||||
// }
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||||
// }
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||||
//
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// is(Divu) {
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||||
// when(io.b === 0.U) {
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||||
// out := "xFFFFFFFFFFFFFFFF".U
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||||
// }.otherwise {
|
||||
// out := io.a / io.b;
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||||
// }
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||||
// }
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//
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||||
// is(Rem) {
|
||||
// when(io.b === 0.U) {
|
||||
// out := io.a
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||||
// }.otherwise {
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||||
// out := (io.a.asSInt % io.b.asSInt).asUInt;
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// }
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// }
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||||
//
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// is(Remu) {
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||||
// when(io.b === 0.U) {
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||||
// out := io.a
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||||
// }.otherwise {
|
||||
// out := io.a % io.b;
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// }
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||||
// }
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||||
is(Div) {
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||||
when(op_b === 0.U) {
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||||
div_by_zero()
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||||
}.elsewhen(op_a_sign ^ op_b_sign) {
|
||||
out := Utils.two_complement(divider.io.quotient, io.word_mode)
|
||||
}.otherwise {
|
||||
out := divider.io.quotient
|
||||
}
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||||
}
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||||
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||||
is(Divu) {
|
||||
divider.io.dividend := op_a
|
||||
divider.io.divisor := op_b
|
||||
when(op_b === 0.U) {
|
||||
div_by_zero()
|
||||
}.otherwise { out := divider.io.quotient; }
|
||||
}
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||||
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||||
is(Rem) {
|
||||
when(op_b === 0.U) {
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||||
out := op_a
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||||
}.elsewhen(
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||||
op_a_sign && !op_b_sign && divider.io.remainder =/= 0.U
|
||||
) {
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||||
out := op_b - divider.io.remainder
|
||||
}.elsewhen(
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||||
!op_a_sign && op_b_sign && divider.io.remainder =/= 0.U
|
||||
) {
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||||
out := Utils.two_complement(
|
||||
Utils.two_complement(op_b) - divider.io.remainder,
|
||||
io.word_mode
|
||||
)
|
||||
}.elsewhen(op_a_sign && op_b_sign) {
|
||||
out := Utils.two_complement(divider.io.remainder, io.word_mode)
|
||||
}.otherwise {
|
||||
out := divider.io.remainder
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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||||
is(Remu) {
|
||||
divider.io.dividend := op_a
|
||||
divider.io.divisor := op_b
|
||||
when(op_b === 0.U) {
|
||||
out := op_a
|
||||
}.otherwise {
|
||||
out := divider.io.remainder
|
||||
}
|
||||
}
|
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||||
is(And) {
|
||||
out := op_a & op_b;
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||||
@@ -167,4 +231,44 @@ class Alu extends Module {
|
||||
}
|
||||
}
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||||
switch(io.opcode) {
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||||
is(Div, Divu, Rem, Remu) {
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||||
when(!in_computation) {
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divider.io.start := true.B
|
||||
in_computation := true.B
|
||||
}.elsewhen(divider.io.ready) {
|
||||
io.should_stop_stall := true.B
|
||||
in_computation := false.B
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
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||||
// Special overflow cases for Div and Rem
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when(
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io.word_mode &&
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||||
op_b === ((BigInt(1) << 32) - 1).U(32.W) &&
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||||
op_a === (-1).S(32.W).asUInt
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||||
) {
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||||
switch(io.opcode) {
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||||
is(Div) {
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||||
out := (1.U << 31)
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||||
}
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||||
is(Rem) {
|
||||
out := 0.U
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}.elsewhen(
|
||||
!io.word_mode &&
|
||||
op_b === ((BigInt(1) << 64) - 1).U(64.W) &&
|
||||
op_a === (-1).S(64.W).asUInt
|
||||
) {
|
||||
switch(io.opcode) {
|
||||
is(Div) {
|
||||
out := (1.U << 63)
|
||||
}
|
||||
is(Rem) {
|
||||
out := 0.U
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
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