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         subtype byte_en_t is std_logic_vector((gp_register_t'length/byte_t'length-1) downto 0);
  23
  24         constant REG_ZERO : gp_register_t := (others => '0');
  25
  26         constant INSTR_ADDR_WIDTH       : INTEGER := 32;
  27         constant PHYS_INSTR_ADDR_WIDTH  : INTEGER := 11;
  28         constant REG_ADDR_WIDTH         : INTEGER := 4;
  29         constant DATA_ADDR_WIDTH        : INTEGER := 11;
  30         constant PHYS_DATA_ADDR_WIDTH   : INTEGER := 32;
  31
  32         constant NUM_OP_OPT_WIDTH       : INTEGER := 6;
  33         constant COND_WIDTH : INTEGER := 4;
  34         constant DATA_END_ADDR          : integer := ((2**DATA_ADDR_WIDTH)-1);
  35
  36
  37         subtype instruction_word_t is std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  38         subtype instruction_addr_t is std_logic_vector(INSTR_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  39         subtype instr_addr_t is instruction_addr_t;
  40
  41         subtype gp_addr_t       is std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  42         subtype data_ram_word_t is std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  43         subtype data_ram_addr_t is std_logic_vector(DATA_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  44
  45         subtype opcode_t is std_logic_vector(OPCODE_WIDTH-1 downto 0);
  46         subtype condition_t is std_logic_vector(COND_WIDTH-1 downto 0);
  47
  48         --Opcode consits of decoded group information type and option bits
  49         --currently not complete, might need option increase too.
  50         --IMMEDIATE always in right_operand (src2)
  51
  52         constant IMM_OPT : integer := 0; -- no sharing
  53
  54         constant SUB_OPT : integer := 1;
  55         constant ARITH_OPT : integer := 1;
  56         constant HWORD_OPT : integer := 1;
  57         constant PUSH_OPT : integer := 1;
  58         constant LOW_HIGH_OPT : integer := 1;
  59
  60         constant CARRY_OPT : integer := 2;
  61         constant BYTE_OPT : integer := 2;
  62         constant LDI_REPLACE_OPT : integer := 2;
  63
  64         constant RIGHT_OPT : integer := 3;
  65         constant JMP_REG_OPT : integer := 3;
  66         constant ST_OPT  : integer := 3; -- store opt
  67         constant RET_OPT : integer := 3;
  68
  69         constant NO_PSW_OPT : integer := 4;--no sharing
  70         constant NO_DST_OPT : integer := 5; --no sharing
  71
  72         type op_info_t is (ADDSUB_OP,AND_OP,OR_OP, XOR_OP,SHIFT_OP, LDST_OP, JMP_OP, JMP_ST_OP, STACK_OP);
  73         subtype op_opt_t is std_logic_vector(NUM_OP_OPT_WIDTH-1 downto 0);
  74
  75
  76         type instruction_rec is record
  77
  78                 predicates : std_logic_vector(3 downto 0);
  79
  80                 opcode : opcode_t;
  81
  82                 reg_dest_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  83                 reg_src1_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  84                 reg_src2_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  85
  86                 immediate : std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  87
  88                 displacement : gp_register_t;
  89
  90                 jmptype : std_logic_vector(1 downto 0);
  91
  92                 high_low, fill, signext, bp: std_logic;
  93
  94                 op_detail : op_opt_t;
  95                 op_group : op_info_t;
  96
  97         end record;
  98
  99
 100
 101         type read_through_write_rec is record
 102
 103                 rtw_reg : gp_register_t;
 104                 rtw_reg1 : std_logic;
 105                 rtw_reg2 : std_logic;
 106                 immediate : gp_register_t;
 107                 imm_set : std_logic;
 108                 reg1_addr : gp_addr_t;
 109                 reg2_addr : gp_addr_t;
 110
 111         end record;
 112
 113         type dec_op is record
 114                 condition : condition_t;
 115                 op_group : op_info_t;
 116                 op_detail : op_opt_t;
 117                 brpr : std_logic;
 118
 119                 displacement : gp_register_t;
 120                 prog_cnt     : instr_addr_t;
 121
 122                 src1 : gp_register_t;
 123                 src2 : gp_register_t;
 124
 125                 saddr1 : gp_addr_t;
 126                 saddr2 : gp_addr_t;
 127
 128                 daddr   : gp_addr_t;
 129
 130         end record;
 131
 132         type writeback_rec is record
 133 --              result : in gp_register_t;      --reg  (alu result or jumpaddr)
 134 --              result_addr : in gp_addr_t;     --reg
 135                 address : word_t;               --ureg
 136 --              alu_jmp : in std_logic;         --reg
 137 --              br_pred : in std_logic;         --reg
 138 --              write_en : in std_logic;        --reg  (register file)
 139                 dmem_en : std_logic;            --ureg (jump addr in mem or in address)
 140                 dmem_write_en : std_logic;      --ureg
 141                 hword : std_logic;              --ureg
 142                 byte_s : std_logic;
 143                 byte_en : byte_en_t;
 144                 data : gp_register_t;
 145         end record;
 146
 147         type exec2wb_rec is record
 148                         result : gp_register_t; --reg  (alu result or jumpaddr)
 149                         result_addr : gp_addr_t;        --reg
 150                         address : word_t;               --ureg
 151                         ram_data : word_t;              --ureg
 152                         alu_jmp : std_logic;            --reg
 153                         br_pred : std_logic;            --reg
 154                         write_en : std_logic;   --reg  (register file) bei jump 1 wenn addr in result
 155                         dmem_en : std_logic;            --ureg (jump addr in mem or in address)
 156                         dmem_write_en : std_logic;      --ureg
 157                         hword : std_logic;              --ureg
 158                         byte_s : std_logic;             --ureg
 159         end record;
 160
 161         function inc(value : in std_logic_vector; constant by : in integer := 1) return std_logic_vector;
 162         function log2c(constant value : in integer range 0 to integer'high) return integer;
 163 end package common_pkg;
 164
 165 package body common_pkg is
 166
 167         function inc(value : in std_logic_vector; constant by : in integer := 1) return std_logic_vector is
 168         begin
 169                 return std_logic_vector(UNSIGNED(value)+by);
 170         end function inc;
 171
 172         function log2c(constant value : in integer range 0 to integer'high) return integer is
 173                 variable ret_value : integer;
 174                 variable cur_value : integer;
 175         begin
 176                 ret_value := 0;
 177                 cur_value := 1;
 178
 179                 while cur_value < value loop
 180                         ret_value := ret_value + 1;
 181                         cur_value := cur_value * 2;
 182                 end loop;
 183                 return ret_value;
 184         end function log2c;
 185
 186 end package body common_pkg;