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