Generate instruction decoder dynamically
[riscv-isa-sim.git] / riscv / decode.h
index b76617a9e2631c6df76beaa15856a54094f71c50..be7d64d3db312c274ef2d382f6cd43ab2e314e04 100644 (file)
@@ -1,9 +1,12 @@
+// See LICENSE for license details.
+
 #ifndef _RISCV_DECODE_H
 #define _RISCV_DECODE_H
 
 #define __STDC_LIMIT_MACROS
 #include <stdint.h>
-#include "common.h"
+#include <string.h>
+#include "pcr.h"
 #include "config.h"
 
 typedef int int128_t __attribute__((mode(TI)));
@@ -33,21 +36,6 @@ const int BIGIMM_BITS = 20;
 const int BRANCH_ALIGN_BITS = 1;
 const int JUMP_ALIGN_BITS = 1;
 
-#define SR_ET    0x0000000000000001ULL
-#define SR_EF    0x0000000000000002ULL
-#define SR_EV    0x0000000000000004ULL
-#define SR_EC    0x0000000000000008ULL
-#define SR_PS    0x0000000000000010ULL
-#define SR_S     0x0000000000000020ULL
-#define SR_UX    0x0000000000000040ULL
-#define SR_SX    0x0000000000000080ULL
-#define SR_IM    0x000000000000FF00ULL
-#define SR_VM    0x0000000000010000ULL
-#define SR_ZERO  ~(SR_ET|SR_EF|SR_EV|SR_EC|SR_PS|SR_S|SR_UX|SR_SX|SR_IM|SR_VM)
-#define SR_IM_SHIFT 8
-#define IPI_IRQ 5
-#define TIMER_IRQ 7
-
 #define FP_RD_NE  0
 #define FP_RD_0   1
 #define FP_RD_DN  2
@@ -135,30 +123,47 @@ union insn_t
   btype_t btype;
   ltype_t ltype;
   ftype_t ftype;
-  uint32_t bits;
+  uint_fast32_t bits;
 };
 
-#include <stdio.h>
-class do_writeback
+template <class T>
+class write_port_t
 {
 public:
-  do_writeback(reg_t* _rf, int _rd) : rf(_rf), rd(_rd) {}
-
-  const do_writeback& operator = (reg_t rhs)
+  write_port_t(T& _t) : t(_t) {}
+  T& operator = (const T& rhs)
   {
-#if 0
-    printf("R[%x] <= %llx\n",rd,(long long)rhs);
-#endif
-    rf[rd] = rhs;
-    rf[0] = 0;
-    return *this;
+    return t = rhs;
+  }
+  operator T()
+  {
+    return t;
   }
-
-  operator reg_t() { return rf[rd]; }
-
 private:
-  reg_t* rf;
-  int rd;
+  T& t;
+};
+template <class T, size_t N, bool zero_reg>
+class regfile_t
+{
+public:
+  void reset()
+  {
+    memset(data, 0, sizeof(data));
+  }
+  write_port_t<T> write_port(size_t i)
+  {
+    if (zero_reg)
+      const_cast<T&>(data[0]) = 0;
+    return write_port_t<T>(data[i]);
+  }
+  const T& operator [] (size_t i) const
+  {
+    if (zero_reg)
+      const_cast<T&>(data[0]) = 0;
+    return data[i];
+  }
+private:
+  T data[N];
 };
 
 #define throw_illegal_instruction \
@@ -168,12 +173,12 @@ private:
 // helpful macros, etc
 #define RS1 XPR[insn.rtype.rs1]
 #define RS2 XPR[insn.rtype.rs2]
-#define RD do_writeback(XPR,insn.rtype.rd)
-#define RA do_writeback(XPR,1)
+#define RD XPR.write_port(insn.rtype.rd)
+#define RA XPR.write_port(1)
 #define FRS1 FPR[insn.ftype.rs1]
 #define FRS2 FPR[insn.ftype.rs2]
 #define FRS3 FPR[insn.ftype.rs3]
-#define FRD FPR[insn.ftype.rd]
+#define FRD FPR.write_port(insn.ftype.rd)
 #define BIGIMM insn.ltype.bigimm
 #define SIMM insn.itype.imm12
 #define BIMM ((signed)insn.btype.immlo | (insn.btype.immhi << IMMLO_BITS))
@@ -182,20 +187,32 @@ private:
 #define TARGET insn.jtype.target
 #define BRANCH_TARGET (pc + (BIMM << BRANCH_ALIGN_BITS))
 #define JUMP_TARGET (pc + (TARGET << JUMP_ALIGN_BITS))
+#define ITYPE_EADDR sext_xprlen(RS1 + SIMM)
+#define BTYPE_EADDR sext_xprlen(RS1 + BIMM)
 #define RM ({ int rm = insn.ftype.rm; \
               if(rm == 7) rm = (fsr & FSR_RD) >> FSR_RD_SHIFT; \
               if(rm > 4) throw_illegal_instruction; \
               rm; })
 
-#define require_supervisor if(unlikely(!(sr & SR_S))) throw trap_privileged_instruction
 #define xpr64 (xprlen == 64)
+
+#define require_supervisor if(unlikely(!(sr & SR_S))) throw trap_privileged_instruction
 #define require_xpr64 if(unlikely(!xpr64)) throw_illegal_instruction
 #define require_xpr32 if(unlikely(xpr64)) throw_illegal_instruction
-#define require_fp if(unlikely(!(sr & SR_EF))) throw trap_fp_disabled
-#define require_vector \
+#ifndef RISCV_ENABLE_FPU
+# define require_fp throw trap_illegal_instruction
+#else
+# define require_fp if(unlikely(!(sr & SR_EF))) throw trap_fp_disabled
+#endif
+#ifndef RISCV_ENABLE_VEC
+# define require_vector throw trap_illegal_instruction
+#else
+# define require_vector \
   ({ if(!(sr & SR_EV)) throw trap_vector_disabled; \
     else if (!utmode && (vecbanks_count < 3)) throw trap_vector_bank; \
   })
+#endif
+
 #define cmp_trunc(reg) (reg_t(reg) << (64-xprlen))
 #define set_fp_exceptions ({ set_fsr(fsr | \
                                (softfloat_exceptionFlags << FSR_AEXC_SHIFT)); \
@@ -206,20 +223,6 @@ private:
 #define sext_xprlen(x) (((sreg_t)(x) << (64-xprlen)) >> (64-xprlen))
 #define zext_xprlen(x) (((reg_t)(x) << (64-xprlen)) >> (64-xprlen))
 
-#ifndef RISCV_ENABLE_RVC
-# define set_pc(x) \
-  do { if((x) & (sizeof(insn_t)-1)) \
-       { badvaddr = (x); throw trap_instruction_address_misaligned; } \
-       npc = (x); \
-     } while(0)
-#else
-# define set_pc(x) \
-  do { if((x) & ((sr & SR_EC) ? 1 : 3)) \
-       { badvaddr = (x); throw trap_instruction_address_misaligned; } \
-       npc = (x); \
-     } while(0)
-#endif
-
 // RVC stuff
 
 #define INSN_IS_RVC(x) (((x) & 0x3) < 0x3)
@@ -227,7 +230,7 @@ private:
 #define require_rvc if(!(sr & SR_EC)) throw_illegal_instruction
 
 #define CRD_REGNUM ((insn.bits >> 5) & 0x1f)
-#define CRD do_writeback(XPR, CRD_REGNUM)
+#define CRD XPR.write_port(CRD_REGNUM)
 #define CRS1 XPR[(insn.bits >> 10) & 0x1f]
 #define CRS2 XPR[(insn.bits >> 5) & 0x1f]
 #define CIMM6 ((int32_t)((insn.bits >> 10) & 0x3f) << 26 >> 26)
@@ -241,8 +244,8 @@ static const int rvc_rs1_regmap[8] = { 20, 21, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
 #define rvc_rd_regmap rvc_rs1_regmap
 #define rvc_rs2b_regmap rvc_rs1_regmap
 static const int rvc_rs2_regmap[8] = { 20, 21, 2, 3, 4, 5, 6, 0 };
-#define CRDS XPR[rvc_rd_regmap[(insn.bits >> 13) & 0x7]]
-#define FCRDS FPR[rvc_rd_regmap[(insn.bits >> 13) & 0x7]]
+#define CRDS XPR.write_port(rvc_rd_regmap[(insn.bits >> 13) & 0x7])
+#define FCRDS FPR.write_port(rvc_rd_regmap[(insn.bits >> 13) & 0x7])
 #define CRS1S XPR[rvc_rs1_regmap[(insn.bits >> 10) & 0x7]]
 #define CRS2S XPR[rvc_rs2_regmap[(insn.bits >> 13) & 0x7]]
 #define CRS2BS XPR[rvc_rs2b_regmap[(insn.bits >> 5) & 0x7]]
@@ -253,12 +256,12 @@ static const int rvc_rs2_regmap[8] = { 20, 21, 2, 3, 4, 5, 6, 0 };
 
 #define UT_RS1(idx) uts[idx]->XPR[insn.rtype.rs1]
 #define UT_RS2(idx) uts[idx]->XPR[insn.rtype.rs2]
-#define UT_RD(idx) do_writeback(uts[idx]->XPR,insn.rtype.rd)
-#define UT_RA(idx) do_writeback(uts[idx]->XPR,1)
+#define UT_RD(idx) uts[idx]->XPR.write_port(insn.rtype.rd)
+#define UT_RA(idx) uts[idx]->XPR.write_port(1)
 #define UT_FRS1(idx) uts[idx]->FPR[insn.ftype.rs1]
 #define UT_FRS2(idx) uts[idx]->FPR[insn.ftype.rs2]
 #define UT_FRS3(idx) uts[idx]->FPR[insn.ftype.rs3]
-#define UT_FRD(idx) uts[idx]->FPR[insn.ftype.rd]
+#define UT_FRD(idx) uts[idx]->FPR.write_port(insn.ftype.rd)
 #define UT_RM(idx) ((insn.ftype.rm != 7) ? insn.ftype.rm : \
               ((uts[idx]->fsr & FSR_RD) >> FSR_RD_SHIFT))