allow Pi2LSUI to accept incoming PortInterface and LoadStoreUnitInterface
[soc.git] / src / soc / experiment / score6600_multi.py
index ee9586306505d845de3b418fa405518e18a65a3a..95f12dc37c2105b69a9d8b144d27664b62f0df37 100644 (file)
@@ -4,7 +4,7 @@ from nmigen.hdl.ast import unsigned
 from nmigen import Module, Const, Signal, Array, Cat, Elaboratable, Memory
 from nmigen.back.pysim import Delay
 
-from soc.regfile.regfile import RegFileArray, treereduce
+from soc.regfile.regfile import RegFileArray, ortreereduce
 from soc.scoremulti.fu_fu_matrix import FUFUDepMatrix
 from soc.scoremulti.fu_reg_matrix import FURegDepMatrix
 from soc.scoreboard.global_pending import GlobalPending
@@ -15,15 +15,19 @@ from soc.scoreboard.instruction_q import Instruction, InstructionQ
 from soc.scoreboard.memfu import MemFunctionUnits
 
 from soc.experiment.compalu import ComputationUnitNoDelay
-from soc.experiment.compalu_multi import ComputationUnitNoDelay as MultiCompUnit
-from soc.experiment.compldst import LDSTCompUnit
-from soc.experiment.testmem import TestMemory
+from soc.experiment.compalu_multi import MultiCompUnit, go_record
+from soc.experiment.compldst_multi import LDSTCompUnit
+from soc.experiment.compldst_multi import CompLDSTOpSubset
+from soc.experiment.l0_cache import TstL0CacheBuffer
 
-from soc.experiment.alu_hier import ALU, BranchALU, CompALUOpSubset
+from soc.experiment.alu_hier import ALU, BranchALU
+from soc.fu.alu.alu_input_record import CompALUOpSubset
 
 from soc.decoder.power_enums import InternalOp, Function
 from soc.decoder.power_decoder import (create_pdecode)
 from soc.decoder.power_decoder2 import (PowerDecode2)
+from soc.decoder.power_decoder2 import Decode2ToExecute1Type
+
 from soc.simulator.program import Program
 
 
@@ -85,10 +89,11 @@ class CompUnitsBase(Elaboratable):
 
         # inputs
         self.issue_i = Signal(n_units, reset_less=True)
-        self.go_rd0_i = Signal(n_units, reset_less=True)
-        self.go_rd1_i = Signal(n_units, reset_less=True)
-        self.go_rd_i = [self.go_rd0_i, self.go_rd1_i] # XXX HACK!
-        self.go_wr_i = Signal(n_units, reset_less=True)
+        self.rd0 = go_record(n_units, "rd0")
+        self.rd1 = go_record(n_units, "rd1")
+        self.go_rd_i = [self.rd0.go, self.rd1.go] # XXX HACK!
+        self.wr0 = go_record(n_units, "wr0")
+        self.go_wr_i = [self.wr0.go]
         self.shadown_i = Signal(n_units, reset_less=True)
         self.go_die_i = Signal(n_units, reset_less=True)
         if ldstmode:
@@ -97,10 +102,8 @@ class CompUnitsBase(Elaboratable):
 
         # outputs
         self.busy_o = Signal(n_units, reset_less=True)
-        self.rd_rel0_o = Signal(n_units, reset_less=True)
-        self.rd_rel1_o = Signal(n_units, reset_less=True)
-        self.rd_rel_o = [self.rd_rel0_o, self.rd_rel1_o] # HACK!
-        self.req_rel_o = Signal(n_units, reset_less=True)
+        self.rd_rel_o = [self.rd0.rel, self.rd1.rel] # HACK!
+        self.req_rel_o = self.wr0.rel
         self.done_o = Signal(n_units, reset_less=True)
         if ldstmode:
             self.ld_o = Signal(n_units, reset_less=True)  # op is LD
@@ -140,36 +143,24 @@ class CompUnitsBase(Elaboratable):
             done_l.append(alu.done_o)
             shadow_l.append(alu.shadown_i)
             godie_l.append(alu.go_die_i)
-            print (alu, alu.rd_rel_o)
-            if isinstance(alu, LDSTCompUnit) or \
-               isinstance(alu, CompUnitBR) or \
-               isinstance(alu, ComputationUnitNoDelay):
-                dummy1 = Signal(64, reset_less=True)
-                dummy2 = Signal(64, reset_less=True)
-                dummy3 = Signal(64, reset_less=True)
-                go_wr_l.append(dummy1)
-                go_rd_l0.append(dummy2)
-                go_rd_l1.append(dummy3)
-            else:
-                rd_rel0_l.append(alu.rd_rel_o[0])
-                rd_rel1_l.append(alu.rd_rel_o[1])
-                go_wr_l.append(alu.go_wr_i[0])
-                go_rd_l0.append(alu.go_rd_i[0])
-                go_rd_l1.append(alu.go_rd_i[1])
-                rd_rel0_l.append(Const(0, 64)) # FIXME
-                rd_rel1_l.append(Const(0, 64)) # FIXME
+            print (alu, "rel", alu.req_rel_o, alu.rd_rel_o)
+            rd_rel0_l.append(alu.rd_rel_o[0])
+            rd_rel1_l.append(alu.rd_rel_o[1])
+            go_wr_l.append(alu.go_wr_i)
+            go_rd_l0.append(alu.go_rd_i[0])
+            go_rd_l1.append(alu.go_rd_i[1])
             issue_l.append(alu.issue_i)
             busy_l.append(alu.busy_o)
-        comb += self.rd_rel0_o.eq(Cat(*rd_rel0_l))
-        comb += self.rd_rel1_o.eq(Cat(*rd_rel1_l))
+        comb += self.rd0.rel.eq(Cat(*rd_rel0_l))
+        comb += self.rd1.rel.eq(Cat(*rd_rel1_l))
         comb += self.req_rel_o.eq(Cat(*req_rel_l))
         comb += self.done_o.eq(Cat(*done_l))
         comb += self.busy_o.eq(Cat(*busy_l))
         comb += Cat(*godie_l).eq(self.go_die_i)
         comb += Cat(*shadow_l).eq(self.shadown_i)
-        comb += Cat(*go_wr_l).eq(self.go_wr_i)
-        comb += Cat(*go_rd_l0).eq(self.go_rd0_i)
-        comb += Cat(*go_rd_l1).eq(self.go_rd1_i)
+        comb += Cat(*go_wr_l).eq(self.wr0.go) # XXX TODO
+        comb += Cat(*go_rd_l0).eq(self.rd0.go)
+        comb += Cat(*go_rd_l1).eq(self.rd1.go)
         comb += Cat(*issue_l).eq(self.issue_i)
 
         # connect data register input/output
@@ -179,10 +170,10 @@ class CompUnitsBase(Elaboratable):
         # protected by a single go_wr.  multi-issue requires a bus
         # to be inserted here.
         if self.units:
-            data_o = treereduce(self.units, "data_o")
+            data_o = ortreereduce(self.units, "data_o")
             comb += self.data_o.eq(data_o)
             if self.ldstmode:
-                addr_o = treereduce(self.units, "addr_o")
+                addr_o = ortreereduce(self.units, "addr_o")
                 comb += self.addr_o.eq(addr_o)
 
         for i, alu in enumerate(self.units):
@@ -223,7 +214,7 @@ class CompUnitsBase(Elaboratable):
 
 class CompUnitLDSTs(CompUnitsBase):
 
-    def __init__(self, rwid, opwid, n_ldsts, mem):
+    def __init__(self, rwid, opwid, n_ldsts, l0):
         """ Inputs:
 
             * :rwid:   bit width of register file(s) - both FP and INT
@@ -232,18 +223,13 @@ class CompUnitLDSTs(CompUnitsBase):
         self.opwid = opwid
 
         # inputs
-        self.oper_i = Signal(opwid, reset_less=True)
-        self.imm_i = Signal(rwid, reset_less=True)
-
-        # Int ALUs
-        self.alus = []
-        for i in range(n_ldsts):
-            self.alus.append(ALU(rwid))
+        self.op = CompLDSTOpSubset("cul_i")
 
+        # LD/ST Units
         units = []
-        for alu in self.alus:
-            aluopwid = 4  # see compldst.py for "internal" opcode
-            units.append(LDSTCompUnit(rwid, aluopwid, alu, mem))
+        for i in range(n_ldsts):
+            pi = l0.l0.dports[i].pi
+            units.append(LDSTCompUnit(pi, rwid, awid=48))
 
         CompUnitsBase.__init__(self, rwid, units, ldstmode=True)
 
@@ -251,11 +237,9 @@ class CompUnitLDSTs(CompUnitsBase):
         m = CompUnitsBase.elaborate(self, platform)
         comb = m.d.comb
 
-        # hand the same operation to all units, 4 lower bits though
-        for alu in self.units:
-            comb += alu.oper_i[0:4].eq(self.oper_i)
-            comb += alu.imm_i.eq(self.imm_i)
-            comb += alu.isalu_i.eq(0)
+        # hand the same operation to all units
+        for ldst in self.units:
+            comb += ldst.oper_i.eq(self.op)
 
         return m
 
@@ -272,8 +256,6 @@ class CompUnitALUs(CompUnitsBase):
 
         # inputs
         self.op = CompALUOpSubset("cua_i")
-        self.oper_i = Signal(opwid, reset_less=True)
-        self.imm_i = Signal(rwid, reset_less=True)
 
         # Int ALUs
         alus = []
@@ -283,7 +265,7 @@ class CompUnitALUs(CompUnitsBase):
         units = []
         for alu in alus:
             aluopwid = 3  # extra bit for immediate mode
-            units.append(MultiCompUnit(rwid, alu))
+            units.append(MultiCompUnit(rwid, alu, CompALUOpSubset))
 
         CompUnitsBase.__init__(self, rwid, units)
 
@@ -294,8 +276,6 @@ class CompUnitALUs(CompUnitsBase):
         # hand the subset of operation to ALUs
         for alu in self.units:
             comb += alu.oper_i.eq(self.op)
-            #comb += alu.oper_i[0:3].eq(self.oper_i)
-            #comb += alu.imm_i.eq(self.imm_i)
 
         return m
 
@@ -314,13 +294,14 @@ class CompUnitBR(CompUnitsBase):
         self.opwid = opwid
 
         # inputs
+        self.op = CompALUOpSubset("cua_i") # TODO - CompALUBranchSubset
         self.oper_i = Signal(opwid, reset_less=True)
         self.imm_i = Signal(rwid, reset_less=True)
 
         # Branch ALU and CU
         self.bgt = BranchALU(rwid)
         aluopwid = 3  # extra bit for immediate mode
-        self.br1 = ComputationUnitNoDelay(rwid, self.bgt)
+        self.br1 = MultiCompUnit(rwid, self.bgt, CompALUOpSubset)
         CompUnitsBase.__init__(self, rwid, [self.br1])
 
     def elaborate(self, platform):
@@ -329,6 +310,7 @@ class CompUnitBR(CompUnitsBase):
 
         # hand the same operation to all units
         for alu in self.units:
+            #comb += alu.oper_i.eq(self.op) # TODO
             comb += alu.oper_i.eq(self.oper_i)
             #comb += alu.imm_i.eq(self.imm_i)
 
@@ -450,18 +432,17 @@ class Scoreboard(Elaboratable):
         self.fpregs = RegFileArray(rwid, n_regs)
 
         # Memory (test for now)
-        self.mem = TestMemory(self.rwid, 8)  # not too big, takes too long
+        self.l0 = TstL0CacheBuffer()
 
         # issue q needs to get at these
         self.aluissue = IssueUnitGroup(2)
         self.lsissue = IssueUnitGroup(2)
         self.brissue = IssueUnitGroup(1)
         # and these
-        self.alu_op = CompALUOpSubset("alu")
+        self.instr = Decode2ToExecute1Type("sc_instr")
         self.br_oper_i = Signal(4, reset_less=True)
         self.br_imm_i = Signal(rwid, reset_less=True)
         self.ls_oper_i = Signal(4, reset_less=True)
-        self.ls_imm_i = Signal(rwid, reset_less=True)
 
         # inputs
         self.int_dest_i = Signal(range(n_regs), reset_less=True)  # Dest R# in
@@ -488,7 +469,7 @@ class Scoreboard(Elaboratable):
 
         m.submodules.intregs = self.intregs
         m.submodules.fpregs = self.fpregs
-        m.submodules.mem = mem = self.mem
+        m.submodules.l0 = l0 = self.l0
 
         # register ports
         int_dest = self.intregs.write_port("dest")
@@ -506,7 +487,7 @@ class Scoreboard(Elaboratable):
 
         # LDST Comp Units
         n_ldsts = 2
-        cul = CompUnitLDSTs(self.rwid, 4, self.lsissue.n_insns, self.mem)
+        cul = CompUnitLDSTs(self.rwid, 4, self.lsissue.n_insns, l0)
 
         # Comp Units
         m.submodules.cu = cu = CompUnitsBase(self.rwid, [cua, cul, cub])
@@ -573,11 +554,10 @@ class Scoreboard(Elaboratable):
                  ]
 
         # take these to outside (issue needs them)
-        comb += cua.op.eq(self.alu_op)
+        comb += cua.op.eq_from_execute1(self.instr)
         comb += cub.oper_i.eq(self.br_oper_i)
         comb += cub.imm_i.eq(self.br_imm_i)
-        comb += cul.oper_i.eq(self.ls_oper_i)
-        comb += cul.imm_i.eq(self.ls_imm_i)
+        comb += cul.op.eq_from_execute1(self.instr)
 
         # TODO: issueunit.f (FP)
 
@@ -596,7 +576,9 @@ class Scoreboard(Elaboratable):
         # Memory Function Unit
         # ---------
         reset_b = Signal(cul.n_units, reset_less=True)
-        sync += reset_b.eq(cul.go_st_i | cul.go_wr_i | cul.go_die_i)
+        # XXX was cul.go_wr_i not done.o
+        # sync += reset_b.eq(cul.go_st_i | cul.done_o | cul.go_die_i)
+        sync += reset_b.eq(cul.go_st_i | cul.done_o | cul.go_die_i)
 
         comb += memfus.fn_issue_i.eq(cul.issue_i)  # Comp Unit Issue -> Mem FUs
         comb += memfus.addr_en_i.eq(cul.adr_rel_o)  # Match enable on adr rel
@@ -614,7 +596,7 @@ class Scoreboard(Elaboratable):
 
         # TODO: adr_rel_o needs to go into L1 Cache.  for now,
         # just immediately activate go_adr
-        comb += cul.go_ad_i.eq(cul.adr_rel_o)
+        sync += cul.go_ad_i.eq(cul.adr_rel_o)
 
         # connect up address data
         comb += memfus.addrs_i[0].eq(cul.units[0].addr_o)
@@ -671,12 +653,14 @@ class Scoreboard(Elaboratable):
         # ---------
         int_rd_o = intfus.readable_o
         rrel_o = cu.rd_rel_o
+        rqrl_o = cu.req_rel_o
         for i in range(fu_n_src):
             comb += ipick1.rd_rel_i[i][0:n_intfus].eq(rrel_o[i][0:n_intfus])
             comb += ipick1.readable_i[i][0:n_intfus].eq(int_rd_o[0:n_intfus])
         int_wr_o = intfus.writable_o
         for i in range(fu_n_dst):
-            comb += ipick1.req_rel_i[i][0:n_intfus].eq(cu.done_o[0:n_intfus])
+            # XXX FIXME: rqrl_o[i] here
+            comb += ipick1.req_rel_i[i][0:n_intfus].eq(rqrl_o[0:n_intfus])
             comb += ipick1.writable_i[i][0:n_intfus].eq(int_wr_o[0:n_intfus])
 
         # ---------
@@ -872,28 +856,21 @@ class IssueToScoreboard(Elaboratable):
             comb += sc.int_src1_i.eq(src1)
             comb += sc.int_src2_i.eq(src2)
             comb += sc.reg_enable_i.eq(1)  # enable the regfile
+            comb += sc.instr.eq(instr)
 
             # choose a Function-Unit-Group
             with m.If(fu == Function.ALU):  # alu
-                comb += sc.alu_op.eq_from_execute1(instr)
-                comb += sc.aluissue.insn_i.eq(1)
+                comb += sc.aluissue.insn_i.eq(1) # enable alu issue
                 comb += wait_issue_alu.eq(1)
+            with m.Elif(fu == Function.LDST):  # ld/st
+                comb += sc.lsissue.insn_i.eq(1) # enable ldst issue
+                comb += wait_issue_ls.eq(1)
+
             with m.Elif((op & (0x3 << 2)) != 0):  # branch
                 comb += sc.br_oper_i.eq(Cat(op[0:2], opi))
                 comb += sc.br_imm_i.eq(imm)
                 comb += sc.brissue.insn_i.eq(1)
                 comb += wait_issue_br.eq(1)
-            with m.Elif((op & (0x3 << 4)) != 0):  # ld/st
-                # see compldst.py
-                # bit 0: ADD/SUB
-                # bit 1: immed
-                # bit 4: LD
-                # bit 5: ST
-                comb += sc.ls_oper_i.eq(Cat(op[0], opi[0], op[4:6]))
-                comb += sc.ls_imm_i.eq(imm)
-                comb += sc.lsissue.insn_i.eq(1)
-                comb += wait_issue_ls.eq(1)
-
             # XXX TODO
             # these indicate that the instruction is to be made
             # shadow-dependent on
@@ -1177,9 +1154,18 @@ def power_sim(m, dut, pdecode2, instruction, alusim):
             alusim.setval(i, val)
 
         # create some instructions
-        lst = [#"addi 3, 0, 0x1234",
-               #"addi 2, 0, 0x4321",
-               "add  1, 3, 2"]
+        lst = []
+        if False:
+            lst += ["addi 2, 0, 0x4321",
+                   "addi 3, 0, 0x1234",
+                   "add  1, 3, 2",
+                   "add  4, 3, 5"
+                    ]
+        if True:
+            lst += [ "lbzu 6, 7(2)",
+                     
+                   ]
+
         with Program(lst) as program:
             gen = program.generate_instructions()