add FP16 add unit test
authorLuke Kenneth Casson Leighton <lkcl@lkcl.net>
Tue, 19 Feb 2019 08:24:20 +0000 (08:24 +0000)
committerLuke Kenneth Casson Leighton <lkcl@lkcl.net>
Tue, 19 Feb 2019 08:24:20 +0000 (08:24 +0000)
src/add/test_add16.py [new file with mode: 0644]
src/add/unit_test_half.py [new file with mode: 0644]

diff --git a/src/add/test_add16.py b/src/add/test_add16.py
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3beccfd
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,35 @@
+from random import randint
+from random import seed
+from operator import add
+
+from nmigen import Module, Signal
+from nmigen.compat.sim import run_simulation
+
+from nmigen_add_experiment import FPADD
+
+from unit_test_half import (get_mantissa, get_exponent, get_sign, is_nan,
+                                is_inf, is_pos_inf, is_neg_inf,
+                                match, get_case, check_case, run_test,
+                                run_edge_cases, run_corner_cases)
+
+def testbench(dut):
+    yield from check_case(dut, 0xfc00, 0x7c00, 0xfe00)
+    yield from check_case(dut, 0x8000, 0, 0)
+    yield from check_case(dut, 0, 0, 0)
+
+    count = 0
+
+    #regression tests
+    stimulus_a = [ 0x8000 ]
+    stimulus_b = [ 0x0000 ]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, add)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    yield from run_corner_cases(dut, count, add)
+    yield from run_edge_cases(dut, count, add)
+
+if __name__ == '__main__':
+    dut = FPADD(width=16, single_cycle=True)
+    run_simulation(dut, testbench(dut), vcd_name="test_add16.vcd")
+
diff --git a/src/add/unit_test_half.py b/src/add/unit_test_half.py
new file mode 100644 (file)
index 0000000..12a31c1
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,209 @@
+from random import randint
+from random import seed
+
+import sys
+from sfpy import Float16
+
+def get_mantissa(x):
+    return 0x3ff & x
+
+def get_exponent(x):
+    return ((x & 0xf800) >> 11) - 15
+
+def get_sign(x):
+    return ((x & 0x8000) >> 15)
+
+def is_nan(x):
+    return get_exponent(x) == 16 and get_mantissa(x) != 0
+
+def is_inf(x):
+    return get_exponent(x) == 16 and get_mantissa(x) == 0
+
+def is_pos_inf(x):
+    return is_inf(x) and not get_sign(x)
+
+def is_neg_inf(x):
+    return is_inf(x) and get_sign(x)
+
+def match(x, y):
+    return (
+        (is_pos_inf(x) and is_pos_inf(y)) or
+        (is_neg_inf(x) and is_neg_inf(y)) or
+        (is_nan(x) and is_nan(y)) or
+        (x == y)
+        )
+
+def get_case(dut, a, b):
+    yield dut.in_a.v.eq(a)
+    yield dut.in_a.stb.eq(1)
+    yield
+    yield
+    a_ack = (yield dut.in_a.ack)
+    assert a_ack == 0
+    yield dut.in_b.v.eq(b)
+    yield dut.in_b.stb.eq(1)
+    b_ack = (yield dut.in_b.ack)
+    assert b_ack == 0
+
+    while True:
+        yield
+        out_z_stb = (yield dut.out_z.stb)
+        if not out_z_stb:
+            continue
+        yield dut.in_a.stb.eq(0)
+        yield dut.in_b.stb.eq(0)
+        yield dut.out_z.ack.eq(1)
+        yield
+        yield dut.out_z.ack.eq(0)
+        yield
+        yield
+        break
+
+    out_z = yield dut.out_z.v
+    return out_z
+
+def check_case(dut, a, b, z):
+    out_z = yield from get_case(dut, a, b)
+    assert out_z == z, "Output z 0x%x not equal to expected 0x%x" % (out_z, z)
+
+
+def run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op):
+
+    expected_responses = []
+    actual_responses = []
+    for a, b in zip(stimulus_a, stimulus_b):
+        af = Float16.from_bits(a)
+        bf = Float16.from_bits(b)
+        z = op(af, bf)
+        expected_responses.append(z.get_bits())
+        #print (af, bf, z)
+        actual = yield from get_case(dut, a, b)
+        actual_responses.append(actual)
+
+    if len(actual_responses) < len(expected_responses):
+        print ("Fail ... not enough results")
+        exit(0)
+
+    for expected, actual, a, b in zip(expected_responses, actual_responses,
+                                      stimulus_a, stimulus_b):
+        passed = match(expected, actual)
+
+        if not passed:
+
+            print ("Fail ... expected:", hex(expected), "actual:", hex(actual))
+
+            print (hex(a))
+            print ("a mantissa:", get_mantissa(a))
+            print ("a exponent:", get_exponent(a))
+            print ("a sign:", get_sign(a))
+
+            print (hex(b))
+            print ("b mantissa:", get_mantissa(b))
+            print ("b exponent:", get_exponent(b))
+            print ("b sign:", get_sign(b))
+
+            print (hex(expected))
+            print ("expected mantissa:", get_mantissa(expected))
+            print ("expected exponent:", get_exponent(expected))
+            print ("expected sign:", get_sign(expected))
+
+            print (hex(actual))
+            print ("actual mantissa:", get_mantissa(actual))
+            print ("actual exponent:", get_exponent(actual))
+            print ("actual sign:", get_sign(actual))
+
+            sys.exit(0)
+
+def run_corner_cases(dut, count, op):
+    #corner cases
+    corners = [0x8000, 0x0000, 0x7800, 0xf800, 0x7c00, 0xfc00]
+    from itertools import permutations
+    stimulus_a = [i[0] for i in permutations(corners, 2)]
+    stimulus_b = [i[1] for i in permutations(corners, 2)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+
+def run_edge_cases(dut, count, op):
+    #edge cases
+    stimulus_a = [0x8000 for i in range(1000)]
+    stimulus_b = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    stimulus_a = [0x0000 for i in range(1000)]
+    stimulus_b = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    stimulus_b = [0x8000 for i in range(1000)]
+    stimulus_a = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    stimulus_b = [0x0000 for i in range(1000)]
+    stimulus_a = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    stimulus_a = [0x7800 for i in range(1000)]
+    stimulus_b = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    stimulus_a = [0xF800 for i in range(1000)]
+    stimulus_b = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    stimulus_b = [0x7800 for i in range(1000)]
+    stimulus_a = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    stimulus_b = [0xF800 for i in range(1000)]
+    stimulus_a = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    stimulus_a = [0x7C00 for i in range(1000)]
+    stimulus_b = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    stimulus_a = [0xFC00 for i in range(1000)]
+    stimulus_b = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    stimulus_b = [0x7C00 for i in range(1000)]
+    stimulus_a = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    stimulus_b = [0xFC00 for i in range(1000)]
+    stimulus_a = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+    yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+    count += len(stimulus_a)
+    print (count, "vectors passed")
+
+    #seed(0)
+    for i in range(100000):
+        stimulus_a = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+        stimulus_b = [randint(0, 1<<16) for i in range(1000)]
+        yield from run_test(dut, stimulus_a, stimulus_b, op)
+        count += 1000
+        print (count, "random vectors passed")
+