Decode prefixed instructions
authorPaul Mackerras <paulus@ozlabs.org>
Mon, 3 Jul 2023 02:32:43 +0000 (12:32 +1000)
committerPaul Mackerras <paulus@ozlabs.org>
Thu, 6 Jul 2023 09:39:40 +0000 (19:39 +1000)
commit39ca675ce399c494aad7c27a1caa8ceff62c23af
tree8986850847519cc9c41a7e81b299d7b30ae48749
parent7af0e001adaf5f4528f4916e80a7ada904f378ca
Decode prefixed instructions

This adds logic to do basic decoding of the prefixed instructions
defined in PowerISA v3.1B which are in the SFFS (Scalar Fixed plus
Floating-Point Subset) compliancy subset.  In PowerISA v3.1B SFFS,
there are 14 prefixed load/store instructions plus the prefixed no-op
instruction (pnop).  The prefixed load/store instructions all use an
extended version of D-form, which has an extra 18 bits of displacement
in the prefix, plus an 'R' bit which enables PC-relative addressing.

When decode1 sees an instruction word where the insn_code is
INSN_prefix (i.e. the primary opcode was 1), it stores the prefix word
and sends nothing down to decode2 in that cycle.  When the next valid
instruction word arrives, it is interpreted as a suffix, meaning that
its insn_code gets modified before being used to look up the decode
table.

The insn_code values are rearranged so that the values for
instructions which are the suffix of a valid prefixed instruction are
all at even indexes, and the corresponding prefixed instructions
follow immediately, so that an insn_code value can be converted to the
corresponding prefixed value by setting the LSB of the insn_code
value.  There are two prefixed instructions, pld and pstd, for which
the suffix is not a valid SFFS instruction by itself, so these have
been given dummy insn_code values which decode as illegal (INSN_op57
and INSN_op61).

For a prefixed instruction, decode1 examines the type and subtype
fields of the prefix and checks that the suffix is valid for the type
and subtype.  This check doesn't affect which entry of the decode
table is used; the result is passed down to decode2, and will in
future be acted upon in execute1.

The instruction address passed down to decode2 is the address of the
prefix.  To enable this, part of the instruction address is saved when
the prefix is seen, and then the instruction address received from
icache is partly overlaid by the saved prefix address.  Because
prefixed instructions are not permitted to cross 64-byte boundaries,
we only need to save bits 5:2 of the instruction to do this.  If the
alignment restriction ever gets relaxed, we will then need to save
more bits of the address.

Decode2 has been extended to handle the R bit of the prefix (in 8LS
and MLS forms) and to be able to generate the 34-bit immediate value
from the prefix and suffix.

Signed-off-by: Paul Mackerras <paulus@ozlabs.org>
common.vhdl
decode1.vhdl
decode2.vhdl
decode_types.vhdl
insn_helpers.vhdl
predecode.vhdl