cpu/src/common_pkg.vhd

   1 library IEEE;
   2
   3 use IEEE.std_logic_1164.all;
   4 use IEEE.numeric_std.all;
   5
   6 package common_pkg is
   7
   8
   9
  10         constant WORD_WIDTH   : INTEGER := 32;
  11         constant HWORD_WIDTH  : INTEGER := 16;
  12         constant BYTE_WIDTH   : INTEGER :=  8;
  13         constant OPCODE_WIDTH : INTEGER :=  5;
  14         constant DISPL_WIDTH  : INTEGER := 15;
  15
  16         subtype byte_t is std_logic_vector(BYTE_WIDTH-1 downto 0);
  17         subtype hword_t is std_logic_vector(HWORD_WIDTH-1 downto 0);
  18         subtype word_t  is std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  19
  20         subtype gp_register_t is word_t;
  21
  22
  23         constant REG_ZERO : gp_register_t := (others => '0');
  24
  25         constant INSTR_ADDR_WIDTH       : INTEGER := 32;
  26         constant PHYS_INSTR_ADDR_WIDTH  : INTEGER := 11;
  27         constant REG_ADDR_WIDTH         : INTEGER := 4;
  28         constant DATA_ADDR_WIDTH        : INTEGER := 11;
  29         constant PHYS_DATA_ADDR_WIDTH   : INTEGER := 32;
  30
  31         constant NUM_OP_OPT_WIDTH       : INTEGER := 6;
  32         constant COND_WIDTH : INTEGER := 4;
  33         constant DATA_END_ADDR          : integer := ((2**DATA_ADDR_WIDTH)-1);
  34
  35
  36         subtype instruction_word_t is std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  37         subtype instruction_addr_t is std_logic_vector(INSTR_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  38         subtype instr_addr_t is instruction_addr_t;
  39
  40         subtype gp_addr_t       is std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  41         subtype data_ram_word_t is std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  42         subtype data_ram_addr_t is std_logic_vector(DATA_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  43
  44         subtype opcode_t is std_logic_vector(OPCODE_WIDTH-1 downto 0);
  45         subtype condition_t is std_logic_vector(COND_WIDTH-1 downto 0);
  46
  47         --Opcode consits of decoded group information type and option bits
  48         --currently not complete, might need option increase too.
  49         --IMMEDIATE always in right_operand (src2)
  50
  51         constant IMM_OPT : integer := 0; -- no sharing
  52
  53         constant SUB_OPT : integer := 1;
  54         constant ARITH_OPT : integer := 1;
  55
  56         constant CARRY_OPT : integer := 2;
  57
  58         constant RIGHT_OPT : integer := 3;
  59         constant JMP_REG_OPT : integer := 3;
  60         constant ST_OPT  : integer := 3; -- store opt
  61         constant RET_OPT : integer := 3;
  62
  63         constant NO_PSW_OPT : integer := 4;--no sharing
  64         constant NO_DST_OPT : integer := 5; --no sharing
  65
  66         type op_info_t is (ADDSUB_OP,AND_OP,OR_OP, XOR_OP,SHIFT_OP, LDST_OP, JMP_OP, JMP_ST_OP);
  67         subtype op_opt_t is std_logic_vector(NUM_OP_OPT_WIDTH-1 downto 0);
  68
  69
  70         type instruction_rec is record
  71
  72                 predicates : std_logic_vector(3 downto 0);
  73
  74                 opcode : opcode_t;
  75
  76                 reg_dest_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  77                 reg_src1_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  78                 reg_src2_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  79
  80                 immediate : std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  81
  82                 displacement : gp_register_t;
  83
  84                 jmptype : std_logic_vector(1 downto 0);
  85
  86                 high_low, fill, signext, bp: std_logic;
  87
  88                 op_detail : op_opt_t;
  89                 op_group : op_info_t;
  90
  91         end record;
  92
  93
  94
  95         type read_through_write_rec is record
  96
  97                 rtw_reg : gp_register_t;
  98                 rtw_reg1 : std_logic;
  99                 rtw_reg2 : std_logic;
 100                 immediate : gp_register_t;
 101                 imm_set : std_logic;
 102                 reg1_addr : gp_addr_t;
 103                 reg2_addr : gp_addr_t;
 104
 105         end record;
 106
 107         type dec_op is record
 108                 condition : condition_t;
 109                 op_group : op_info_t;
 110                 op_detail : op_opt_t;
 111                 brpr : std_logic;
 112
 113                 displacement : gp_register_t;
 114                 prog_cnt     : instr_addr_t;
 115
 116                 src1 : gp_register_t;
 117                 src2 : gp_register_t;
 118
 119                 saddr1 : gp_addr_t;
 120                 saddr2 : gp_addr_t;
 121
 122                 daddr   : gp_addr_t;
 123
 124         end record;
 125
 126         type writeback_rec is record
 127 --              result : in gp_register_t;      --reg  (alu result or jumpaddr)
 128 --              result_addr : in gp_addr_t;     --reg
 129                 address : word_t;               --ureg
 130 --              alu_jmp : in std_logic;         --reg
 131 --              br_pred : in std_logic;         --reg
 132 --              write_en : in std_logic;        --reg  (register file)
 133                 dmem_en : std_logic;            --ureg (jump addr in mem or in address)
 134                 dmem_write_en : std_logic;      --ureg
 135                 hword : std_logic;              --ureg
 136                 byte_s : std_logic;
 137         end record;
 138
 139         type exec2wb_rec is record
 140                         result : gp_register_t; --reg  (alu result or jumpaddr)
 141                         result_addr : gp_addr_t;        --reg
 142                         address : word_t;               --ureg
 143                         ram_data : word_t;              --ureg
 144                         alu_jmp : std_logic;            --reg
 145                         br_pred : std_logic;            --reg
 146                         write_en : std_logic;   --reg  (register file) bei jump 1 wenn addr in result
 147                         dmem_en : std_logic;            --ureg (jump addr in mem or in address)
 148                         dmem_write_en : std_logic;      --ureg
 149                         hword : std_logic;              --ureg
 150                         byte_s : std_logic;             --ureg
 151         end record;
 152
 153         function inc(value : in std_logic_vector; constant by : in integer := 1) return std_logic_vector;
 154         function log2c(constant value : in integer range 0 to integer'high) return integer;
 155 end package common_pkg;
 156
 157 package body common_pkg is
 158
 159         function inc(value : in std_logic_vector; constant by : in integer := 1) return std_logic_vector is
 160         begin
 161                 return std_logic_vector(UNSIGNED(value)+by);
 162         end function inc;
 163
 164         function log2c(constant value : in integer range 0 to integer'high) return integer is
 165                 variable ret_value : integer;
 166                 variable cur_value : integer;
 167         begin
 168                 ret_value := 0;
 169                 cur_value := 1;
 170
 171                 while cur_value < value loop
 172                         ret_value := ret_value + 1;
 173                         cur_value := cur_value * 2;
 174                 end loop;
 175                 return ret_value;
 176         end function log2c;
 177
 178 end package body common_pkg;