source: XOpenSparcT1/trunk/T1-CPU/ifu/sparc_ifu_milfsm.v @ 6

Revision 6, 13.7 KB checked in by pntsvt00, 13 years ago (diff)

versione iniziale opensparc

Line 
1// ========== Copyright Header Begin ==========================================
2//
3// OpenSPARC T1 Processor File: sparc_ifu_milfsm.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_ifu_ifqdp
24//  Description:       
25//  The IFQ is the icache fill queue.  This communicates between the
26//  IFU and the outside world.  It handles icache misses and
27//  invalidate requests from the crossbar. 
28*/
29////////////////////////////////////////////////////////////////////////
30// Global header file includes
31////////////////////////////////////////////////////////////////////////
32
33`include "ifu.h"
34
35//`define MILFSM_NULL   4'b0000
36//`define MILFSM_WAIT   4'b1000
37//`define MILFSM_REQ    4'b1100
38//`define MILFSM_FILL0  4'b1001
39//`define MILFSM_FILL1  4'b1011
40
41//`define MIL_V  3
42//`define MIL_R  2
43//`define MIL_A  1
44//`define MIL_F  0
45
46
47module sparc_ifu_milfsm(/*AUTOARG*/
48   // Outputs
49   so, fsm_ifc_errreq, fsm_ifc_wrt_tir, fsm_ifc_comp_valid, 
50   fsm_ifc_mil_valid, fsm_ifc_mil_cancel, fsm_ifc_thr_ready, 
51   fsm_ifc_pred_rdy, fsm_ifc_pcxreq, fsm_ifc_addrbit4_i2, 
52   fsm_ifc_milchld, fsm_ifc_milstate, 
53   // Inputs
54   ifc_fsm_can_thisthr, ifc_fsm_fill_thisthr_i2, 
55   ifc_fsm_wr_complete_f, ifqadv_i2, ifd_ifc_4bpkt_i2, 
56   fcl_ifq_thr_s1, ifc_fsm_imiss_thisthr_s, ifc_fsm_milhit_s, 
57   ifc_fsm_hiton_thismil_s, ifc_fsm_pcxaccept_thisthr, 
58   ifc_fsm_miladdr4, clk, se, si, reset, ifc_fsm_err_thisthr
59   );
60
61   input       ifc_fsm_can_thisthr,       
62                     ifc_fsm_fill_thisthr_i2;
63   
64   input       ifc_fsm_wr_complete_f;
65
66   input       ifqadv_i2;
67
68   input       ifd_ifc_4bpkt_i2;
69   input [1:0] fcl_ifq_thr_s1;             
70   input       ifc_fsm_imiss_thisthr_s;
71   input       ifc_fsm_milhit_s;
72         input       ifc_fsm_hiton_thismil_s,
73               ifc_fsm_pcxaccept_thisthr;
74   input       ifc_fsm_miladdr4;
75
76   input       clk, 
77               se, 
78               si, 
79               reset;
80
81   input       ifc_fsm_err_thisthr;
82   
83
84   output      so;
85
86   output      fsm_ifc_errreq;
87   output      fsm_ifc_wrt_tir;
88
89   output      fsm_ifc_comp_valid,
90                     fsm_ifc_mil_valid,
91               fsm_ifc_mil_cancel,
92                     fsm_ifc_thr_ready;
93   output      fsm_ifc_pred_rdy,
94                     fsm_ifc_pcxreq,
95                     fsm_ifc_addrbit4_i2;
96         
97   output [2:0] fsm_ifc_milchld;
98
99   output [3:0] fsm_ifc_milstate;
100         
101
102//----------------------------------------------------------------------
103// Declarations
104//----------------------------------------------------------------------
105
106
107   // local variables
108   reg [3:0]    next_state;
109
110   wire [3:0]   milstate;
111
112   wire [2:0]   local_milchld;
113   
114   wire         milchld_valid;
115
116   wire   fill_this16b;
117   
118
119   wire         cancel_mil,
120                      cancel_next;
121   wire         err_pending,
122                      err_pending_next;
123   
124   wire         valid_d1,
125                valid_i2;
126   
127   wire [2:0]   next_milchld;
128
129
130   // Missed Instruction List State Machine
131   // 3   - valid
132   // 2   - req
133   // 1   - addr for fill fill (1/0)
134   // 0   - fill
135   //
136   // 2   - child valid
137   // 1:0 - child thr ptr
138   //
139
140
141   always @(/*AUTOSENSE*/err_pending or ifc_fsm_err_thisthr
142            or ifc_fsm_fill_thisthr_i2 or ifc_fsm_imiss_thisthr_s
143            or ifc_fsm_milhit_s or ifc_fsm_pcxaccept_thisthr
144            or ifc_fsm_wr_complete_f or ifd_ifc_4bpkt_i2 or ifqadv_i2
145            or milstate)
146     begin
147              case (milstate)  //  synopsys parallel_case
148                4'b0000: // null
149                  begin
150                     //ic_wrreq_i2 = 1'b0;             
151                     //  orphan_chld = 1'b0;
152               next_state[1:0] = 2'b0;
153               if (ifc_fsm_err_thisthr | ifc_fsm_imiss_thisthr_s)
154                             begin
155                                next_state[`MIL_V] = 1'b1;
156                                if (ifc_fsm_milhit_s & ~ifc_fsm_err_thisthr) 
157                                  next_state[`MIL_R] = 1'b0;  // MILFSM_WAIT
158                                else
159                                  next_state[`MIL_R] = 1'b1;  // MILFSM_REQ;
160                             end
161                     else
162                             next_state = milstate;
163                  end // case: begin...
164               
165                4'b1100:  // req
166                  begin
167                     // ic_wrreq_i2 = 1'b0;             
168                     // if canthr=1, the request will not be sent out in this cycle.
169               if ((ifc_fsm_pcxaccept_thisthr) &
170                   ~(ifc_fsm_err_thisthr | err_pending))
171                 // two requests are made when there is an error.
172                 // one, with errbit=1 gets back in invalidate response,
173                 // the other, with errbit=0, gets the regular ifill
174                 // return
175                             begin
176                                // we invalidate the icache on detecting an error
177                                // only if this wasn't an MIL hit as well.  If it
178                                // was an MIL we would have gone to the wait state
179                                // already and it is too late to invalidate the cache
180                                next_state = `MILFSM_WAIT;
181                    //              orphan_chld = 1'b0;             
182                             end
183//                   else if ((cancel_mil | ifc_fsm_can_thisthr) &
184//                        ~milchld_valid & ~ifc_fsm_hiton_thismil_s)
185//                           begin
186//                              next_state = `MILFSM_NULL;
187//                           end
188                     else
189                             begin
190                                next_state = milstate;
191                    //              orphan_chld = 1'b0;
192                             end 
193                  end // case: 4'b1100
194         
195                4'b1000: // wait
196                  begin
197               //              orphan_chld = 1'b0;
198                     if (ifc_fsm_fill_thisthr_i2)
199                             begin
200                                // ic_wrreq_i2 = 1'b1;
201                    if (ifd_ifc_4bpkt_i2 & ifqadv_i2) // 4B ifill from IOB
202                      // don't want to advance too quickly and get fasle compl
203                      next_state = `MILFSM_NULL;
204                    else if (~ifd_ifc_4bpkt_i2)
205                                  next_state = `MILFSM_FILL0;
206                    else
207                      next_state = milstate;
208                             end
209                     else
210                             begin
211                                next_state = milstate;
212                                //ic_wrreq_i2 = 1'b0;               
213                             end
214                  end // case: 4'b1000
215               
216                4'b1001: // fill0
217                  begin
218               //              orphan_chld = 1'b0;
219               if (ifc_fsm_wr_complete_f)
220                             begin
221                                next_state = `MILFSM_FILL1;
222                                //ic_wrreq_i2 = 1'b1;
223                             end
224                     else
225                             begin
226                                next_state = milstate;
227                                //ic_wrreq_i2 = 1'b1;
228                             end
229                  end // case: 4'b1001
230         
231                4'b1011: // fill1
232                  // Do we really need this state??  yes, to start thr
233                  begin
234               //              orphan_chld = 1'b0;                 
235                     if (ifc_fsm_wr_complete_f)
236                             begin
237                                //ic_wrreq_i2 = 1'b0;               
238                    //              if (delay_mil | ifc_fsm_imiss_thisthr_s)
239                    //                next_state = `MILFSM_REQ;
240                    //              else
241                                next_state = `MILFSM_NULL;
242                             end
243                     else
244                             begin
245                                //ic_wrreq_i2 = 1'b1;
246                                next_state = milstate;
247                             end // else: !if(ifc_fsm_wr_complete_f)
248                  end // case: 4'b10001
249         
250                default:
251                  begin
252               // synopsys translate_off
253                     // 0in <fire -message "MILSTATE, Error: SPARC/IFU/MILFSM: unknown state!"
254`ifdef DEFINE_0IN
255`else
256               if ($time > (4* `CMP_CLK_PERIOD))
257                 begin
258                                `ifdef MODELSIM
259                                          $display ("MILSTATE", 
260                            "Error: SPARC/IFU/MILFSM: unknown state! %b\n",milstate);
261                                `else
262                          $error ("MILSTATE", 
263                            "Error: SPARC/IFU/MILFSM: unknown state! %b\n",milstate);
264                                `endif
265                 end
266`endif
267               // synopsys translate_on               
268                     next_state = milstate;
269                     //ic_wrreq_i2 = 1'b0;                 
270               //              orphan_chld = 1'b0;     
271                  end // case: default
272              endcase // casex(milstate)
273     end // always @ (...
274   
275
276   // MIL state reg
277   dffr_s #(4) milst_reg(.din  (next_state[3:0]),
278                                   .q    (milstate[3:0]),
279                                   .clk  (clk),
280                                   .rst  (reset),
281                                   .se   (se), .si(), .so());
282
283   // Cancel - Delay state machine
284   // -- not used anymore
285   // C D
286   // 0 0  - null
287   // 1 0  - current thread cancelled but pending from L2
288   // 1 1  - one ifill pending from L2, current thread will be sent
289   //        out after that.
290   
291//   assign cancel_next = (ifc_fsm_can_thisthr |
292//                                         cancel_mil) & next_state[`MIL_V];    // reset wins
293
294   assign cancel_next = (ifc_fsm_can_thisthr | cancel_mil) & 
295                          (milstate[`MIL_V] | ifc_fsm_imiss_thisthr_s |
296                           ifc_fsm_err_thisthr);    // reset wins
297
298   dffr_s #(1) can_ff(.din  (cancel_next),
299                                .q    (cancel_mil),
300                                .clk  (clk),
301                                .rst  (reset),
302                                .se   (se), .si(), .so());
303
304   // track if we need to send out an error request
305   assign err_pending_next = (ifc_fsm_err_thisthr & 
306                              (milstate[`MIL_R] | ~milstate[`MIL_V]) |
307//                            err_pending & next_state[`MIL_V]) &       
308                        err_pending & milstate[`MIL_V]) &
309                              ~ifc_fsm_pcxaccept_thisthr;
310                         // & ~ifc_fsm_can_thisthr;
311   
312   dffr_s #(1) err_ff(.din (err_pending_next),
313                                .q   (err_pending),
314                                .clk (clk),
315                                .rst (reset), .se(se), .si(), .so());
316   assign fsm_ifc_errreq = err_pending;
317
318   // Track secondary hits
319   assign next_milchld[2] = ifc_fsm_hiton_thismil_s |    // hit on MIL by
320                                                             // someone else
321                                    fsm_ifc_milchld[2] & milstate[`MIL_V]; // reset
322
323   assign next_milchld[1:0] = ifc_fsm_hiton_thismil_s ? fcl_ifq_thr_s1 :
324                                                                          fsm_ifc_milchld[1:0];
325
326   dffr_s #(3) milchld_reg(.din  (next_milchld),
327                                     .clk  (clk),
328                                     .rst  (reset),
329                                     .q    (local_milchld),
330                                     .se   (se), .si(), .so());
331
332   assign fsm_ifc_milchld[2] = local_milchld[2] & milstate[`MIL_V];
333   assign fsm_ifc_milchld[1:0] = local_milchld[1:0];
334   
335   assign milchld_valid = local_milchld[2] & milstate[`MIL_V];
336
337//   assign fsm_ifc_addrbit4_i2 = milstate[`MIL_F];
338   assign fsm_ifc_addrbit4_i2 = milstate[`MIL_F] & milstate[`MIL_V] & 
339                                (milstate[`MIL_A] | ifc_fsm_wr_complete_f); 
340
341   // determine if we want to fill from the first pkt or second pkt
342   assign fill_this16b = ~(milstate[`MIL_F] ^ ifc_fsm_miladdr4) |
343                            ifd_ifc_4bpkt_i2;
344
345   // write to thread inst reg (TIR)
346//   assign fsm_ifc_wrt_tir =  (next_state[`MIL_F]) & ~cancel_mil &
347//                           ifc_fsm_fill_thisthr_i2;
348   assign fsm_ifc_wrt_tir =  (milstate[`MIL_V] & ~milstate[`MIL_R]) & 
349                                                 ~(cancel_mil | ifc_fsm_can_thisthr) & 
350                               ifc_fsm_fill_thisthr_i2 &
351                               fill_this16b;
352         
353   // write to Icache
354//   assign fsm_ifc_wrreq_i2 = ic_wrreq_i2;
355   assign valid_i2 = milstate[`MIL_V] & ~fsm_ifc_thr_ready;
356   
357   dff_s vld_ff(.din (valid_i2),
358                    .q   (valid_d1),
359                    .clk (clk),
360                    .se  (se), .si(), .so());
361
362   // signal thread completion
363   assign fsm_ifc_thr_ready = milstate[`MIL_V] & milstate[`MIL_F] &
364                              milstate[`MIL_A] & ifc_fsm_wr_complete_f |
365                              ~milstate[`MIL_V] & valid_d1;
366
367   // predict ready assuming 2nd ifill happens in the next cycle
368   assign fsm_ifc_pred_rdy =  milstate[`MIL_V] & milstate[`MIL_F] &
369                              (ifc_fsm_wr_complete_f |
370                               milstate[`MIL_A]); //  & ifc_fsm_fill_thisthr_i2
371   
372   // set compare valid for mil hit signal
373   assign fsm_ifc_comp_valid = milstate[`MIL_V] &     // valid entry
374                                     ~milstate[`MIL_F] &    // not f0 or f1
375                               ~milchld_valid;        // no chld already
376
377   assign fsm_ifc_mil_valid = milstate[`MIL_V];
378   assign fsm_ifc_mil_cancel = cancel_mil;
379   
380   // In the request state or if we need to send an error invalidate,
381   // ask for bus from LSU.
382//   assign fsm_ifc_pcxreq = (milstate[`MIL_V] & milstate[`MIL_R] |
383//                          err_pending | ifc_fsm_err_thisthr) &
384//                         ~ifc_fsm_pcxaccept_thisthr &
385//                            (milchld_valid | ~cancel_mil);
386
387//   assign fsm_ifc_pcxreq = (milstate[`MIL_V] & milstate[`MIL_R] &
388//                                ~ifc_fsm_pcxaccept_thisthr &
389//                            (milchld_valid | ~cancel_mil));
390
391   // removed pcx_accept from critical path
392   assign fsm_ifc_pcxreq = milstate[`MIL_V] & milstate[`MIL_R];
393
394   assign fsm_ifc_milstate = milstate;
395
396   
397endmodule
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.