cpu/src/alu_b.vhd

   1 library IEEE;
   2 use IEEE.std_logic_1164.all;
   3 use IEEE.numeric_std.all;
   4
   5 use work.alu_pkg.all;
   6
   7
   8 architecture behaviour of alu is
   9         component exec_op is
  10         port(
  11                 --System inputs
  12
  13                 clk : in std_logic;
  14                 reset : in std_logic;
  15                 --operation inputs
  16                 left_operand : in gp_register_t;
  17                 right_operand : in gp_register_t;
  18                 op_detail  : in op_opt_t;
  19                 alu_state  : in alu_result_rec;
  20                 alu_result : out alu_result_rec
  21         );
  22         end component exec_op;
  23
  24         signal add_result, and_result, or_result, xor_result, shift_result : alu_result_rec;
  25         signal left_o, right_o : gp_register_t;
  26
  27 begin
  28
  29         add_inst : entity work.exec_op(add_op)
  30         port map(clk,reset,left_o, right_o, op_detail, alu_state, add_result);
  31
  32         and_inst : entity work.exec_op(and_op)
  33         port map(clk,reset,left_o, right_o, op_detail, alu_state, and_result);
  34
  35         or_inst : entity work.exec_op(or_op)
  36         port map(clk,reset,left_o, right_o, op_detail, alu_state, or_result);
  37
  38         xor_inst : entity work.exec_op(xor_op)
  39         port map(clk,reset,left_o, right_o, op_detail, alu_state, xor_result);
  40
  41         shift_inst : entity work.exec_op(shift_op)
  42         port map(clk,reset,left_o, right_o, op_detail, alu_state, shift_result);
  43
  44 calc: process(left_operand, right_operand,displacement, cond, op_group, op_detail ,alu_state,and_result,add_result,or_result,xor_result,shift_result, prog_cnt,brpr, pval, pval_nxt)
  45         variable result_v : alu_result_rec;
  46         variable res_prod : std_logic;
  47         variable cond_met : std_logic;
  48         variable mem_en : std_logic;
  49    variable mem_op, hword_op, byte_op : std_logic;
  50         variable alu_jump : std_logic;
  51         variable nop     : std_logic;
  52
  53         variable pinc_v, pwr_en_v : std_logic;
  54
  55         variable prog_cnt_nxt : std_logic_vector(prog_cnt'range);
  56 begin
  57         result_v := alu_state;
  58
  59         res_prod := '1';
  60         mem_en := '0';
  61     mem_op := '0';
  62          hword_op := '0';
  63          byte_op := '0';
  64         alu_jump := '0';
  65
  66         left_o <= left_operand;
  67         right_o <= right_operand;
  68
  69         addr <= add_result.result;
  70         data <= right_operand;
  71
  72         pinc_v := '0';
  73         pwr_en_v := '0';
  74
  75         paddr <= (others =>'0');
  76
  77         result_v.result := add_result.result;
  78         if (op_detail(DIRECT_JUMP_OPT) = '0') then
  79                 prog_cnt_nxt := std_logic_vector(unsigned(prog_cnt)+1);
  80         else
  81                 prog_cnt_nxt := prog_cnt;
  82         end if;
  83         case cond is
  84         when COND_NZERO =>
  85                 cond_met := not(alu_state.status.zero);
  86         when COND_ZERO =>
  87                 cond_met := alu_state.status.zero;
  88         when COND_NOFLO =>
  89                 cond_met := not(alu_state.status.oflo);
  90         when COND_OFLO =>
  91                 cond_met := alu_state.status.oflo;
  92         when COND_NCARRY =>
  93                 cond_met := not(alu_state.status.carry);
  94         when COND_CARRY =>
  95                 cond_met := alu_state.status.carry;
  96         when COND_NSIGN =>
  97                 cond_met := not(alu_state.status.sign);
  98         when COND_SIGN =>
  99                 cond_met := alu_state.status.sign;
 100         when COND_ABOVE =>
 101                 cond_met := not(alu_state.status.carry) and not(alu_state.status.zero);
 102         when COND_BEQ =>
 103                 cond_met := alu_state.status.carry or alu_state.status.zero;
 104         when COND_GEQ =>
 105                 cond_met := not(alu_state.status.sign xor alu_state.status.oflo);
 106         when COND_LT =>
 107                 cond_met := alu_state.status.sign xor alu_state.status.oflo;
 108         when COND_GT =>
 109                 cond_met := not(alu_state.status.zero) and not(alu_state.status.sign xor alu_state.status.oflo);
 110         when COND_LEQ =>
 111                 cond_met := alu_state.status.zero or (alu_state.status.sign xor alu_state.status.oflo);
 112         when COND_ALWAYS =>
 113                 cond_met := '1';
 114         when COND_NEVER =>
 115                 cond_met := '0';
 116         when others => null;
 117         end case;
 118
 119         nop := (alu_state.alu_jump xnor alu_state.brpr);
 120         cond_met := cond_met and nop;
 121
 122         case op_group is
 123         when ADDSUB_OP =>
 124                 result_v := add_result;
 125                 addr(DATA_ADDR_WIDTH + 3) <= '0';
 126         when AND_OP =>
 127                 result_v := and_result;
 128                 addr(DATA_ADDR_WIDTH + 3) <= '0';
 129         when OR_OP =>
 130                 result_v := or_result;
 131                 addr(DATA_ADDR_WIDTH + 3) <= '0';
 132         when XOR_OP =>
 133                 result_v := xor_result;
 134                 addr(DATA_ADDR_WIDTH + 3) <= '0';
 135         when SHIFT_OP =>
 136                 result_v := shift_result;
 137                 addr(DATA_ADDR_WIDTH + 3) <= '0';
 138    when LDST_OP =>
 139                 res_prod := '0';
 140                 mem_op := '1';
 141                 --right_o <= displacement;
 142                 addr <= std_logic_vector(unsigned(left_operand)+unsigned(displacement));
 143                 if op_detail(IMM_OPT) = '1' then
 144
 145                                                                 result_v.result := right_operand;
 146
 147                                                                 if (op_detail(LDI_REPLACE_OPT) = '0') then
 148                                                                         result_v.result := left_operand;
 149                                                                         if (op_detail(LOW_HIGH_OPT) = '1') then
 150                                                                                 result_v.result(31 downto 16) := right_operand(31 downto 16);
 151                                                                         else
 152                                                                                 result_v.result(15 downto 0) := right_operand(15 downto 0);
 153                                                                         end if;
 154                                                                 end if;
 155
 156                         res_prod := '1';
 157                         mem_op := '0';
 158                                                                 addr(DATA_ADDR_WIDTH + 3) <= '0';
 159                 end if;
 160                 if op_detail(ST_OPT) = '1' then
 161                         mem_en := '1';
 162                 end if;
 163
 164                                          hword_op := op_detail(HWORD_OPT);
 165                                          byte_op := op_detail(BYTE_OPT);
 166
 167         when JMP_OP =>
 168                 if op_detail(JMP_REG_OPT) = '0' then
 169                         left_o <= prog_cnt;
 170                 end if;
 171                 alu_jump := '1';
 172         when JMP_ST_OP =>
 173                 left_o <= prog_cnt;
 174                 mem_en := '1';
 175                 alu_jump := '1';
 176                 mem_op := '1';
 177                 pinc_v := '1';
 178                 pwr_en_v := '1';
 179                 paddr <= (others =>'0');
 180
 181                 addr <= pval;
 182                 data <= prog_cnt_nxt;
 183                 if op_detail(RET_OPT) = '1' then
 184                         addr <= pval_nxt;
 185                         mem_en := '0';
 186                         pinc_v := '0';
 187                         res_prod := '0';
 188                 end if;
 189         when STACK_OP =>
 190                 mem_op := '1';
 191                 pwr_en_v := op_detail(PWREN_OPT);
 192                 if op_detail(PUSH_OPT) = '1' then
 193                         mem_en := '1';
 194                         pinc_v := '1';
 195                         res_prod := '0';
 196                         addr <= pval;
 197                         data <= left_operand;
 198                 else
 199                         addr <= pval_nxt;
 200                 end if;
 201
 202         end case;
 203
 204
 205         result_v.status.zero := '0';
 206         if result_v.result = REG_ZERO then
 207                 result_v.status.zero := '1';
 208         end if;
 209
 210         result_v.status.sign := result_v.result(gp_register_t'high);
 211
 212         if (op_detail(NO_PSW_OPT) = '1') or (cond_met = '0') then
 213                 result_v.status := alu_state.status;
 214         end if;
 215
 216         result_v.reg_op := not(op_detail(NO_DST_OPT)) and res_prod and cond_met;
 217         result_v.mem_en := mem_en and cond_met;
 218     result_v.mem_op := mem_op and cond_met;
 219         result_v.alu_jump := alu_jump and cond_met;
 220         result_v.brpr := brpr and nop;
 221
 222         result_v.hw_op := hword_op and cond_met;
 223         result_v.byte_op := byte_op and cond_met;
 224
 225         pwr_en_v := pwr_en_v and cond_met;
 226
 227         if (result_v.alu_jump = '0') and (brpr = '1') then
 228                 result_v.result := (others => '0');
 229                 result_v.result(prog_cnt'range) := prog_cnt_nxt;
 230                 --result_v.reg_op := '1';
 231         end if;
 232
 233         -- if result_v.mem_op = '0' then --- do this if selecting enable for extension modules is too slow.
 234                 -- addr <= (others => '0');
 235         -- end if;
 236         alu_result <= result_v;
 237         pinc <= pinc_v;
 238         pwr_en <= pwr_en_v;
 239
 240 end process calc;
 241
 242 end architecture behaviour;
 243