source: XOpenSparcT1/trunk/T1-CPU/exu/sparc_exu_ecl_mdqctl.v @ 6

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versione iniziale opensparc

RevLine 
[6]1// ========== Copyright Header Begin ==========================================
2//
3// OpenSPARC T1 Processor File: sparc_exu_ecl_mdqctl.v
4// Copyright (c) 2006 Sun Microsystems, Inc.  All Rights Reserved.
5// DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES.
6//
7// The above named program is free software; you can redistribute it and/or
8// modify it under the terms of the GNU General Public
9// License version 2 as published by the Free Software Foundation.
10//
11// The above named program is distributed in the hope that it will be
12// useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13// MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14// General Public License for more details.
15//
16// You should have received a copy of the GNU General Public
17// License along with this work; if not, write to the Free Software
18// Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.
19//
20// ========== Copyright Header End ============================================
21////////////////////////////////////////////////////////////////////////
22/*
23//  Module Name: sparc_exu_ecl_mdqctl
24//      Description:  This block is the control logic for the multiply/divide
25//      input buffer.  It generates the select lines for both the output
26//      to mul and div, as well as for moving the data within the buffer.
27//      There are 4 slots in the buffer, which is a modified FIFO.
28//      It will output 1 MUL and 1 DIV every cycle, as well as whether those
29//      outputs are valid.  If none of the slots contain a valid entry, it
30//      will pass through the input to the output.  If a kill comes through
31//      and invalidates an entry, it will show up on the valid bit coming out
32//      of the mdq, but may cause a lost cycle as the kill won't affect the logic
33//      which chooses the output until the next cycle.  The block also
34//      stores the thr, rd, setcc and other control bits for each entry.
35*/
36
37`define MULS 10
38`define IS64 9
39`define SIGNED 8 
40`define SET_CC 7
41
42module sparc_exu_ecl_mdqctl (/*AUTOARG*/
43   // Outputs
44   mdqctl_divcntl_input_vld, mdqctl_divcntl_reset_div, 
45   mdqctl_divcntl_muldone, ecl_div_div64, ecl_div_signed_div, 
46   ecl_div_muls, mdqctl_wb_divthr_g, mdqctl_wb_divrd_g, 
47   mdqctl_wb_multhr_g, mdqctl_wb_mulrd_g, mdqctl_wb_divsetcc_g, 
48   mdqctl_wb_mulsetcc_g, mdqctl_wb_yreg_shift_g, exu_mul_input_vld, 
49   mdqctl_wb_yreg_wen_g, ecl_div_mul_sext_rs1_e, 
50   ecl_div_mul_sext_rs2_e, ecl_div_mul_get_new_data, 
51   ecl_div_mul_keep_data, ecl_div_mul_get_32bit_data, 
52   ecl_div_mul_wen, div_zero_m, 
53   // Inputs
54   clk, se, reset, ifu_exu_muldivop_d, tid_d, ifu_exu_rd_d, tid_w1, 
55   flush_w1, ifu_exu_inst_vld_w, wb_divcntl_ack_g, divcntl_wb_req_g, 
56   byp_alu_rs1_data_31_e, byp_alu_rs2_data_31_e, mul_exu_ack, 
57   ecl_div_sel_div, ifu_exu_muls_d, div_ecl_detect_zero_high, 
58   div_ecl_detect_zero_low, ifu_tlu_flush_w, early_flush_w
59   ) ;
60   input clk;
61   input se;
62   input reset;
63   input [4:0] ifu_exu_muldivop_d;
64   input [1:0] tid_d;
65   input [4:0] ifu_exu_rd_d;
66   input [1:0] tid_w1;
67   input       flush_w1;
68   input       ifu_exu_inst_vld_w;
69   input       wb_divcntl_ack_g;
70   input       divcntl_wb_req_g;
71   input       byp_alu_rs1_data_31_e;
72   input       byp_alu_rs2_data_31_e;
73   input       mul_exu_ack;
74   input       ecl_div_sel_div;
75   input       ifu_exu_muls_d;
76   input       div_ecl_detect_zero_high;
77   input       div_ecl_detect_zero_low;
78   input       ifu_tlu_flush_w;
79   input       early_flush_w;
80
81   
82   output      mdqctl_divcntl_input_vld;
83   output      mdqctl_divcntl_reset_div;
84   output      mdqctl_divcntl_muldone;
85   output      ecl_div_div64;
86   output      ecl_div_signed_div;
87   output      ecl_div_muls;
88   output [1:0] mdqctl_wb_divthr_g;
89   output [4:0] mdqctl_wb_divrd_g;
90   output [1:0] mdqctl_wb_multhr_g;
91   output [4:0] mdqctl_wb_mulrd_g;
92   output       mdqctl_wb_divsetcc_g;
93   output       mdqctl_wb_mulsetcc_g;
94   output       mdqctl_wb_yreg_shift_g;
95
96   
97   output       exu_mul_input_vld;
98   output       mdqctl_wb_yreg_wen_g;
99   output       ecl_div_mul_sext_rs1_e;
100   output       ecl_div_mul_sext_rs2_e;
101   output       ecl_div_mul_get_new_data;
102   output       ecl_div_mul_keep_data;
103   output       ecl_div_mul_get_32bit_data;
104   output       ecl_div_mul_wen;
105   output   div_zero_m;
106
107   wire [11:0] div_data_next;
108   wire [11:0] div_data;
109   wire        new_div_vld;
110   wire        curr_div_vld;
111   wire [11:0] div_input_data_d;
112   wire [9:0] mul_input_data_d;
113   wire [9:0] mul_data;
114   wire [9:0] mul_data_next;
115   wire        new_mul_d;
116   wire        kill_thr_mul;
117   wire        mul_kill;
118   wire        invalid_mul_w;
119   wire        div_kill;
120   wire        kill_thr_div;
121   
122   wire        mul_ready_next;
123   wire        mul_ready;
124   wire        mul_done_valid_c0;
125   wire        mul_done_valid_c1;
126   wire        mul_done_ack;
127   wire        mul_done_c0;
128   wire        mul_done_c1;
129   wire        mul_done_c2;
130   wire        mul_done_c3;
131
132   wire        isdiv_e_valid;
133   wire        isdiv_m_valid;
134   wire        ismul_e_valid;
135   wire        ismul_m_valid;
136   wire        isdiv_e;
137   wire        isdiv_m;
138   wire        isdiv_w;
139   wire        ismul_e;
140   wire        ismul_m;
141   wire        ismul_w;
142   
143   wire        div_used;
144   wire        invalid_div_w;
145   wire        div_zero_e;
146
147   // Mul result state wires
148   wire        go_mul_done;
149   wire        stay_mul_done;
150   wire        mul_done;
151   wire        next_mul_done;
152   
153   
154   ////////////////////////
155   // Divide  output DATAPATH
156   ////////////////////////
157   // store control signals
158   assign div_used = divcntl_wb_req_g & wb_divcntl_ack_g & ecl_div_sel_div;
159
160   assign new_div_vld = ifu_exu_muls_d | ifu_exu_muldivop_d[3];
161   
162   assign div_input_data_d[11:0] = {1'b1, // isdiv
163                                    ifu_exu_muls_d,
164                                    ifu_exu_muldivop_d[2], // 64bit
165                                    ifu_exu_muldivop_d[1], // signed
166                                    ifu_exu_muldivop_d[0], // setcc
167                                    ifu_exu_rd_d[4:0],
168                                    tid_d[1:0]};
169   mux2ds #(12) div_data_mux(.dout(div_data_next[11:0]),
170                                .in0({curr_div_vld, div_data[10:0]}),
171                                .in1(div_input_data_d[11:0]),
172                                .sel0(~new_div_vld),
173                                .sel1(new_div_vld));
174
175   dffr_s #(12) div_data_dff(.din(div_data_next[11:0]), .clk(clk), .q(div_data[11:0]),
176                          .se(se), .si(), .so(), .rst(reset));
177
178   //div  kill logic (kills on div by zero exception or if there isn't an outstanding div)
179   assign div_zero_e = isdiv_e & div_ecl_detect_zero_high & div_ecl_detect_zero_low & ~div_data[`MULS];
180   assign invalid_div_w = isdiv_w & (~ifu_exu_inst_vld_w | ifu_tlu_flush_w | early_flush_w);
181   assign kill_thr_div = ~(div_data[1] ^ tid_w1[1]) & ~(div_data[0] ^ tid_w1[0]);
182   assign div_kill = (flush_w1 & kill_thr_div) | invalid_div_w | new_div_vld;
183   assign curr_div_vld = div_data[11] & ~div_zero_m & ~div_kill & ~div_used;
184
185   wire   div_zero_unqual_m;
186   assign div_zero_m = div_zero_unqual_m & isdiv_m;
187   dff_s div_zero_e2m(.din(div_zero_e), .clk(clk), .q(div_zero_unqual_m), .se(se), .si(), .so());
188   
189   // pipeling for divide valid signal (for inst_vld checking)
190   dff_s isdiv_d2e(.din(new_div_vld), .clk(clk), .q(isdiv_e),
191                 .se(se), .si(), .so());
192   dff_s isdiv_e2m(.din(isdiv_e_valid), .clk(clk), .q(isdiv_m),
193                 .se(se), .si(), .so());
194   dff_s isdiv_m2w(.din(isdiv_m_valid), .clk(clk), .q(isdiv_w),
195                 .se(se), .si(), .so());
196   assign        isdiv_e_valid = isdiv_e & ~div_kill;
197   assign        isdiv_m_valid = isdiv_m & ~div_kill;
198
199   // control for div state machine
200   assign mdqctl_divcntl_reset_div = (~div_data[11] | div_kill);
201   assign mdqctl_divcntl_input_vld = isdiv_e;
202
203   // control signals for div
204   assign ecl_div_div64 = div_data[`IS64];
205   assign ecl_div_signed_div = div_data[`SIGNED];
206   assign ecl_div_muls = div_data[`MULS];
207   
208   // control for writeback on completion
209   assign mdqctl_wb_divrd_g[4:0] = div_data[6:2];
210   assign mdqctl_wb_divthr_g[1:0] = div_data[1:0];
211   assign mdqctl_wb_divsetcc_g = div_data[`SET_CC] | div_data[`MULS];
212   assign mdqctl_wb_yreg_shift_g = div_used & div_data[`MULS];
213
214   
215   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
216   // Multiply control
217   //----------------------
218   // The multiply will drop the current operation if a new request is issued.
219   // This requires addition checking to make sure that the kills are for the
220   // proper operation.
221   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
222   dff_s ismul_d2e(.din(ifu_exu_muldivop_d[4]), .clk(clk), .q(ismul_e),
223                 .se(se), .si(), .so());
224   dff_s ismul_e2m(.din(ismul_e_valid), .clk(clk), .q(ismul_m),
225                 .se(se), .si(), .so());
226   dff_s ismul_m2w(.din(ismul_m_valid), .clk(clk), .q(ismul_w),
227                 .se(se), .si(), .so());
228   assign ismul_e_valid = ismul_e & ~mul_kill;
229   assign        ismul_m_valid = ismul_m & ~mul_kill & ~ismul_e;
230   
231   // store control signals
232  //   assign mul_used = divcntl_wb_req_g & wb_divcntl_ack_g & ~ecl_div_sel_div;
233   assign new_mul_d = ifu_exu_muldivop_d[4];
234   
235   assign mul_input_data_d[9:0] = {ifu_exu_muldivop_d[2], // 64bit
236                                    ifu_exu_muldivop_d[1], // signed
237                                    ifu_exu_muldivop_d[0], // setcc
238                                    ifu_exu_rd_d[4:0],
239                                    tid_d[1:0]};
240   assign mul_data_next[9:0] = (new_mul_d)? mul_input_data_d[9:0]: mul_data[9:0];
241
242   dff_s #(10) mul_data_dff(.din(mul_data_next[9:0]), .clk(clk), .q(mul_data[9:0]),
243                          .se(se), .si(), .so());
244
245   // mul kill logic
246   assign kill_thr_mul = ~(mul_data[1] ^ tid_w1[1]) & ~(mul_data[0] ^ tid_w1[0]);
247   assign mul_kill = (flush_w1 & kill_thr_mul) | reset;
248   assign invalid_mul_w = ismul_w & ~ifu_exu_inst_vld_w;
249   
250   // control signals for mul data in div unit
251   assign      ecl_div_mul_keep_data = ~ismul_e;
252   assign      ecl_div_mul_get_new_data = ismul_e & mul_data[`IS64];
253   assign      ecl_div_mul_get_32bit_data = ismul_e & ~mul_data[`IS64];
254   assign      ecl_div_mul_sext_rs1_e = byp_alu_rs1_data_31_e & mul_data[`SIGNED];
255   assign      ecl_div_mul_sext_rs2_e = byp_alu_rs2_data_31_e & mul_data[`SIGNED];
256
257   // control for writeback on completion
258   assign      mdqctl_wb_yreg_wen_g = ~mul_data[`IS64] & ecl_div_mul_wen;
259   assign      mdqctl_wb_multhr_g[1:0] = mul_data[1:0];
260   assign      mdqctl_wb_mulsetcc_g = mul_data[`SET_CC];
261   assign      mdqctl_wb_mulrd_g[4:0] = mul_data[6:2];
262
263   // interface with mul and state of pending mul
264   assign      mul_ready_next = ismul_e_valid | (mul_ready & ~mul_exu_ack & ~mul_kill & ~ismul_e & ~invalid_mul_w);
265   dff_s mul_ready_dff(.din(mul_ready_next), .clk(clk), .q(mul_ready), .se(se), .si(), .so());
266   
267   assign      exu_mul_input_vld = mul_ready;
268   
269   // If there was a valid request and an ack then start passing down pipe
270   assign      mul_done_ack = mul_ready & ~mul_kill & ~ismul_e & mul_exu_ack & ~invalid_mul_w;
271   dff_s dff_done_ack2c0(.din(mul_done_ack), .clk(clk), .q(mul_done_c0),
272                       .se(se), .si(), .so());
273   // need to check here cause this could be w
274   assign        mul_done_valid_c0 = mul_done_c0 & ~mul_kill & ~invalid_mul_w & ~ismul_e;
275   dff_s dff_done_c02c1(.din(mul_done_valid_c0), .clk(clk), .q(mul_done_c1),
276                       .se(se), .si(), .so());
277   // need to check here cause this could be w1
278   assign        mul_done_valid_c1 = mul_done_c1 & ~mul_kill & ~ismul_e;
279   dff_s dff_done_c1c2(.din(mul_done_valid_c1), .clk(clk), .q(mul_done_c2),
280                       .se(se), .si(), .so());
281   dff_s dff_done_c22c3(.din(mul_done_c2), .clk(clk), .q(mul_done_c3),
282                       .se(se), .si(), .so());
283   dff_s dff_done_c32c4(.din(mul_done_c3), .clk(clk), .q(ecl_div_mul_wen),
284                       .se(se), .si(), .so());
285
286   // Mul result state machine
287   assign        go_mul_done = ~mul_done & ecl_div_mul_wen;
288   assign        stay_mul_done = mul_done & (~wb_divcntl_ack_g | ecl_div_sel_div);
289   assign        next_mul_done = ~reset & (go_mul_done | stay_mul_done);
290
291   assign        mdqctl_divcntl_muldone = mul_done;
292
293   // mul state flop
294   dff_s  mulstate_dff(.din(next_mul_done), .clk(clk), .q(mul_done), .se(se), .si(),
295                     .so());
296   
297   /////////////////////////////////////////
298   // Pipeline registers for control signals
299   /////////////////////////////////////////
300
301   
302endmodule // sparc_exu_ecl_mdqctl
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.