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