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[soc.git] / src / soc / experiment / compldst.py
index a4bcba12e61f1bd1985ae8d4b9fc0e6d6dd5e4b6..206f44876b00b6c1d94716e624a03e81208120d4 100644 (file)
@@ -32,6 +32,11 @@ from testmem import TestMemory
 # * bit 1: 0 = src1, 1 = IMM
 # * bit 2: 1 = LD
 # * bit 3: 1 = ST
+BIT0_ADD     = 0
+BIT1_SRC     = 1
+BIT2_ST      = 2
+BIT3_LD      = 3
+# convenience thingies.
 LDST_OP_ADD  = 0b0000 # plain ADD (src1 + src2) - use this ALU as an ADD
 LDST_OP_SUB  = 0b0001 # plain SUB (src1 - src2) - use this ALU as a SUB
 LDST_OP_ADDI = 0b0010 # immed ADD (imm + src1)
@@ -40,6 +45,7 @@ LDST_OP_ST   = 0b0110 # immed ADD plus LD op.  ADD result is address
 LDST_OP_LD   = 0b1010 # immed ADD plus ST op.  ADD result is address
 
 
+
 class LDSTCompUnit(Elaboratable):
     """ LOAD / STORE / ADD / SUB Computation Unit
 
@@ -111,6 +117,7 @@ class LDSTCompUnit(Elaboratable):
         self.adr_rel_o = Signal(reset_less=True) # request address (from mem)
         self.sto_rel_o = Signal(reset_less=True) # request store (to mem)
         self.req_rel_o = Signal(reset_less=True) # request write (result)
+        self.done_o = Signal(reset_less=True) # final release signal
         self.data_o = Signal(rwid, reset_less=True) # Dest out (LD or ALU)
         self.addr_o = Signal(rwid, reset_less=True) # Address out (LD or ST)
 
@@ -139,7 +146,7 @@ class LDSTCompUnit(Elaboratable):
         reset_a = Signal(reset_less=True)
         reset_s = Signal(reset_less=True)
         reset_r = Signal(reset_less=True)
-        comb += reset_b.eq(self.go_st_i | self.go_wr_i | self.go_die_i)
+        comb += reset_b.eq(self.go_st_i|self.go_wr_i|self.go_ad_i|self.go_die_i)
         comb += reset_w.eq(self.go_wr_i | self.go_die_i)
         comb += reset_s.eq(self.go_st_i | self.go_die_i)
         comb += reset_r.eq(self.go_rd_i | self.go_die_i)
@@ -181,11 +188,11 @@ class LDSTCompUnit(Elaboratable):
         sync += adr_l.r.eq(reset_a)
 
         # dest operand latch
-        sync += req_l.s.eq(self.go_ad_i|self.go_st_i)
+        sync += req_l.s.eq(self.go_ad_i|self.go_st_i|self.go_wr_i)
         sync += req_l.r.eq(reset_w)
 
         # store latch
-        sync += sto_l.s.eq(issue_i)#self.go_ad_i)
+        sync += sto_l.s.eq(self.go_rd_i) # XXX not sure which
         sync += sto_l.r.eq(reset_s)
 
         # outputs: busy and release signals
@@ -209,25 +216,25 @@ class LDSTCompUnit(Elaboratable):
         comb += src2_or_imm.eq(Mux(op_is_imm, self.imm_i, self.src2_i))
 
         # create a latch/register for src1/src2 (include immediate select)
-        latchregister(m, self.src1_i, self.alu.a, src_l.q)
-        latchregister(m, self.src2_i, src2_r, src_l.q)
-        latchregister(m, src2_or_imm, self.alu.b, src_sel)
+        latchregister(m, self.src1_i, self.alu.a, src_l.q, name="src1_r")
+        latchregister(m, self.src2_i, src2_r, src_l.q, name="src2_r")
+        latchregister(m, src2_or_imm, self.alu.b, src_sel, name="imm_r")
 
         # create a latch/register for the operand
         oper_r = Signal(self.opwid, reset_less=True) # Dest register
-        latchregister(m, self.oper_i, oper_r, self.issue_i)
+        latchregister(m, self.oper_i, oper_r, self.issue_i, name="operi_r")
         alu_op = Cat(op_alu, 0, op_is_imm) # using alu_hier, here.
         comb += self.alu.op.eq(alu_op)
 
         # and one for the output from the ALU
         data_r = Signal(self.rwid, reset_less=True) # Dest register
-        latchregister(m, self.alu.o, data_r, alulatch)
+        latchregister(m, self.alu.o, data_r, alulatch, "aluo_r")
 
         # decode bits of operand (latched)
-        comb += op_alu.eq(oper_r[0])
-        comb += op_is_imm.eq(oper_r[1])
-        comb += op_is_ld.eq(oper_r[2])
-        comb += op_is_st.eq(oper_r[3])
+        comb += op_alu.eq(oper_r[BIT0_ADD])    # ADD/SUB
+        comb += op_is_imm.eq(oper_r[BIT1_SRC]) # IMMED/reg
+        comb += op_is_st.eq(oper_r[BIT2_ST])  # OP is ST
+        comb += op_is_ld.eq(oper_r[BIT3_LD])  # OP is LD
         comb += op_ldst.eq(op_is_ld | op_is_st)
         comb += self.load_mem_o.eq(op_is_ld & self.go_ad_i)
         comb += self.stwd_mem_o.eq(op_is_st & self.go_st_i)
@@ -252,6 +259,10 @@ class LDSTCompUnit(Elaboratable):
             with m.If(self.req_rel_o):
                 m.d.comb += self.alu.n_ready_i.eq(1) # tells ALU "thanks got it"
 
+        # provide "done" signal: select req_rel for non-LD/ST, adr_rel for LD/ST
+        comb += self.done_o.eq((self.req_rel_o & ~op_ldst) |
+                               (self.adr_rel_o & op_ldst))
+
         # put the register directly onto the output bus on a go_write
         # this is "ALU mode".  go_wr_i *must* be deasserted on next clock
         with m.If(self.go_wr_i):
@@ -316,11 +327,11 @@ def wait_for(sig):
         if v:
             break
 
-def store(dut):
-    yield dut.oper_i.eq(LDST_OP_LD)
-    yield dut.src1_i.eq(4)
-    yield dut.src2_i.eq(9)
-    yield dut.imm_i.eq(2)
+def store(dut, src1, src2, imm):
+    yield dut.oper_i.eq(LDST_OP_ST)
+    yield dut.src1_i.eq(src1)
+    yield dut.src2_i.eq(src2)
+    yield dut.imm_i.eq(imm)
     yield dut.issue_i.eq(1)
     yield
     yield dut.issue_i.eq(0)
@@ -331,15 +342,16 @@ def store(dut):
     yield from wait_for(dut.adr_rel_o)
     yield dut.go_st_i.eq(1)
     yield from wait_for(dut.sto_rel_o)
-    #wait_for(dut.stwd_mem_o)
+    wait_for(dut.stwd_mem_o)
     yield dut.go_st_i.eq(0)
+    yield
 
 
-def load(dut):
+def load(dut, src1, src2, imm):
     yield dut.oper_i.eq(LDST_OP_LD)
-    yield dut.src1_i.eq(4)
-    yield dut.src2_i.eq(9)
-    yield dut.imm_i.eq(2)
+    yield dut.src1_i.eq(src1)
+    yield dut.src2_i.eq(src2)
+    yield dut.imm_i.eq(imm)
     yield dut.issue_i.eq(1)
     yield
     yield dut.issue_i.eq(0)
@@ -348,16 +360,56 @@ def load(dut):
     yield from wait_for(dut.rd_rel_o)
     yield dut.go_rd_i.eq(0)
     yield from wait_for(dut.adr_rel_o)
-    #yield dut.go_ad_i.eq(1)
-    #yield
-    #yield dut.go_ad_i.eq(0)
-    yield dut.go_st_i.eq(1)
+    yield dut.go_ad_i.eq(1)
     yield from wait_for(dut.busy_o)
+    yield
+    data = (yield dut.data_o)
+    yield dut.go_ad_i.eq(0)
     #wait_for(dut.stwd_mem_o)
-    yield dut.go_st_i.eq(0)
+    return data
+
+
+def add(dut, src1, src2, imm, imm_mode = False):
+    yield dut.oper_i.eq(LDST_OP_ADDI if imm_mode else LDST_OP_ADD)
+    yield dut.src1_i.eq(src1)
+    yield dut.src2_i.eq(src2)
+    yield dut.imm_i.eq(imm)
+    yield dut.issue_i.eq(1)
+    yield
+    yield dut.issue_i.eq(0)
+    yield
+    yield dut.go_rd_i.eq(1)
+    yield from wait_for(dut.rd_rel_o)
+    yield dut.go_rd_i.eq(0)
+    yield from wait_for(dut.req_rel_o)
+    yield dut.go_wr_i.eq(1)
+    yield from wait_for(dut.busy_o)
+    yield
+    data = (yield dut.data_o)
+    yield dut.go_wr_i.eq(0)
+    yield
+    #wait_for(dut.stwd_mem_o)
+    return data
 
 def scoreboard_sim(dut):
-    yield from store(dut)
+    # two STs (different addresses)
+    yield from store(dut, 4, 3, 2)
+    yield from store(dut, 2, 9, 2)
+    yield
+    # two LDs (deliberately LD from the 1st address then 2nd)
+    data = yield from load(dut, 4, 0, 2)
+    assert data == 0x0003
+    data = yield from load(dut, 2, 0, 2)
+    assert data == 0x0009
+    yield
+
+    # now do an add
+    data = yield from add(dut, 4, 3, 0xfeed)
+    assert data == 0x7
+
+    # and an add-immediate
+    data = yield from add(dut, 4, 0xdeef, 2, imm_mode=True)
+    assert data == 0x6
 
 
 class TestLDSTCompUnit(LDSTCompUnit):