add in fast regs support in decoder and into regspec_decode
authorLuke Kenneth Casson Leighton <lkcl@lkcl.net>
Tue, 2 Jun 2020 17:34:29 +0000 (18:34 +0100)
committerLuke Kenneth Casson Leighton <lkcl@lkcl.net>
Tue, 2 Jun 2020 17:34:29 +0000 (18:34 +0100)
src/soc/decoder/power_decoder2.py
src/soc/fu/branch/pipe_data.py
src/soc/fu/regspec.py

index 9510eb04db5a9f81863a5385f5e47eed88e72843..40071b3435958d4f5aaa56453aea7201e21e15ea 100644 (file)
@@ -31,6 +31,7 @@ class DecodeA(Elaboratable):
         self.reg_out = Data(5, name="reg_a")
         self.immz_out = Signal(reset_less=True)
         self.spr_out = Data(10, "spr_a")
+        self.fast_out = Data(3, "fast_a")
 
     def elaborate(self, platform):
         m = Module()
@@ -55,14 +56,15 @@ class DecodeA(Elaboratable):
             comb += self.reg_out.data.eq(self.dec.RS)
             comb += self.reg_out.ok.eq(1)
 
-        # decode SPR1 based on instruction type
+        # decode Fast-SPR based on instruction type
         op = self.dec.op
-        # BC or BCREG: potential implicit register (CTR)
+        # BC or BCREG: potential implicit register (CTR) NOTE: same in DecodeOut
         with m.If((op.internal_op == InternalOp.OP_BC) |
                   (op.internal_op == InternalOp.OP_BCREG)):
             with m.If(~self.dec.BO[2]): # 3.0B p38 BO2=0, use CTR reg
-                comb += self.spr_out.data.eq(FastRegs.CTR) # constant: CTR
-                comb += self.spr_out.ok.eq(1)
+                comb += self.fast_out.data.eq(FastRegs.CTR) # constant: CTR
+                comb += self.fast_out.ok.eq(1)
+
         # MFSPR or MTSPR: move-from / move-to SPRs
         with m.If((op.internal_op == InternalOp.OP_MFSPR) |
                   (op.internal_op == InternalOp.OP_MTSPR)):
@@ -103,7 +105,7 @@ class DecodeB(Elaboratable):
         self.insn_in = Signal(32, reset_less=True)
         self.reg_out = Data(5, "reg_b")
         self.imm_out = Data(64, "imm_b")
-        self.spr_out = Data(10, "spr_b")
+        self.fast_out = Data(3, "fast_b")
 
     def elaborate(self, platform):
         m = Module()
@@ -156,10 +158,10 @@ class DecodeB(Elaboratable):
         # BCREG implicitly uses CTR or LR for 2nd reg
         with m.If(op.internal_op == InternalOp.OP_BCREG):
             with m.If(self.dec.FormXL.XO[9]): # 3.0B p38 top bit of XO
-                comb += self.spr_out.data.eq(FastRegs.CTR)
+                comb += self.fast_out.data.eq(FastRegs.CTR)
             with m.Else():
-                comb += self.spr_out.data.eq(FastRegs.LR)
-            comb += self.spr_out.ok.eq(1)
+                comb += self.fast_out.data.eq(FastRegs.LR)
+            comb += self.fast_out.ok.eq(1)
 
         return m
 
@@ -204,6 +206,7 @@ class DecodeOut(Elaboratable):
         self.insn_in = Signal(32, reset_less=True)
         self.reg_out = Data(5, "reg_o")
         self.spr_out = Data(10, "spr_o")
+        self.fast_out = Data(3, "fast_o")
 
     def elaborate(self, platform):
         m = Module()
@@ -221,6 +224,46 @@ class DecodeOut(Elaboratable):
                 comb += self.spr_out.data.eq(self.dec.SPR) # from XFX
                 comb += self.spr_out.ok.eq(1)
 
+        # BC or BCREG: potential implicit register (CTR) NOTE: same in DecodeA
+        op = self.dec.op
+        with m.If((op.internal_op == InternalOp.OP_BC) |
+                  (op.internal_op == InternalOp.OP_BCREG)):
+            with m.If(~self.dec.BO[2]): # 3.0B p38 BO2=0, use CTR reg
+                comb += self.fast_out.data.eq(FastRegs.CTR) # constant: CTR
+                comb += self.fast_out.ok.eq(1)
+        return m
+
+
+class DecodeOut2(Elaboratable):
+    """DecodeOut2 from instruction
+
+    decodes output registers
+    """
+
+    def __init__(self, dec):
+        self.dec = dec
+        self.sel_in = Signal(OutSel, reset_less=True)
+        self.insn_in = Signal(32, reset_less=True)
+        self.reg_out = Data(5, "reg_o")
+        self.fast_out = Data(3, "fast_o")
+
+    def elaborate(self, platform):
+        m = Module()
+        comb = m.d.comb
+
+        # update mode LD/ST uses read-reg A also as an output
+        with m.If(self.dec.op.upd):
+            comb += self.reg_out.eq(self.dec.RA)
+            comb += self.reg_out.ok.eq(1)
+
+        # BC or BCREG: potential implicit register (LR) output
+        op = self.dec.op
+        with m.If((op.internal_op == InternalOp.OP_BC) |
+                  (op.internal_op == InternalOp.OP_BCREG)):
+            with m.If(self.dec.op.lk & self.dec.LK): # "link" mode
+                comb += self.fast_out.data.eq(FastRegs.LR) # constant: LR
+                comb += self.fast_out.ok.eq(1)
+
         return m
 
 
@@ -403,6 +446,11 @@ class Decode2ToExecute1Type(RecordObject):
         self.read_spr1 = Data(10, name="spr1")
         self.read_spr2 = Data(10, name="spr2")
 
+        self.read_fast1 = Data(3, name="fast1")
+        self.read_fast2 = Data(3, name="fast2")
+        self.write_fast1 = Data(3, name="fasto1")
+        self.write_fast2 = Data(3, name="fasto2")
+
         self.read_cr1 = Data(3, name="cr_in1")
         self.read_cr2 = Data(3, name="cr_in2")
         self.read_cr3 = Data(3, name="cr_in2")
@@ -448,6 +496,7 @@ class PowerDecode2(Elaboratable):
         m.submodules.dec_b = dec_b = DecodeB(self.dec)
         m.submodules.dec_c = dec_c = DecodeC(self.dec)
         m.submodules.dec_o = dec_o = DecodeOut(self.dec)
+        m.submodules.dec_o2 = dec_o2 = DecodeOut2(self.dec)
         m.submodules.dec_rc = dec_rc = DecodeRC(self.dec)
         m.submodules.dec_oe = dec_oe = DecodeOE(self.dec)
         m.submodules.dec_cr_in = dec_cr_in = DecodeCRIn(self.dec)
@@ -455,7 +504,7 @@ class PowerDecode2(Elaboratable):
 
         # copy instruction through...
         for i in [self.e.insn, dec_a.insn_in, dec_b.insn_in,
-                  dec_c.insn_in, dec_o.insn_in, dec_rc.insn_in,
+                  dec_c.insn_in, dec_o.insn_in, dec_o2.insn_in, dec_rc.insn_in,
                   dec_oe.insn_in, dec_cr_in.insn_in, dec_cr_out.insn_in]:
             comb += i.eq(self.dec.opcode_in)
 
@@ -464,6 +513,7 @@ class PowerDecode2(Elaboratable):
         comb += dec_b.sel_in.eq(self.dec.op.in2_sel)
         comb += dec_c.sel_in.eq(self.dec.op.in3_sel)
         comb += dec_o.sel_in.eq(self.dec.op.out_sel)
+        comb += dec_o2.sel_in.eq(self.dec.op.out_sel)
         comb += dec_rc.sel_in.eq(self.dec.op.rc_sel)
         comb += dec_oe.sel_in.eq(self.dec.op.rc_sel) # XXX should be OE sel
         comb += dec_cr_in.sel_in.eq(self.dec.op.cr_in)
@@ -490,11 +540,12 @@ class PowerDecode2(Elaboratable):
         comb += self.e.insn_type.eq(itype)
         comb += self.e.fn_unit.eq(fu)
 
-        # registers a, b, c and out
+        # registers a, b, c and out and out2 (LD/ST EA)
         comb += self.e.read_reg1.eq(dec_a.reg_out)
         comb += self.e.read_reg2.eq(dec_b.reg_out)
         comb += self.e.read_reg3.eq(dec_c.reg_out)
         comb += self.e.write_reg.eq(dec_o.reg_out)
+        comb += self.e.write_ea.eq(dec_o2.reg_out)
         comb += self.e.imm_data.eq(dec_b.imm_out) # immediate in RB (usually)
         comb += self.e.zero_a.eq(dec_a.immz_out)  # RA==0 detected
 
@@ -504,9 +555,14 @@ class PowerDecode2(Elaboratable):
 
         # SPRs out
         comb += self.e.read_spr1.eq(dec_a.spr_out)
-        comb += self.e.read_spr2.eq(dec_b.spr_out)
         comb += self.e.write_spr.eq(dec_o.spr_out)
 
+        # Fast regs out
+        comb += self.e.read_fast1.eq(dec_a.fast_out)
+        comb += self.e.read_fast2.eq(dec_b.fast_out)
+        comb += self.e.write_fast1.eq(dec_o.fast_out)
+        comb += self.e.write_fast2.eq(dec_o2.fast_out)
+
         comb += self.e.read_cr1.eq(dec_cr_in.cr_bitfield)
         comb += self.e.read_cr2.eq(dec_cr_in.cr_bitfield_b)
         comb += self.e.read_cr3.eq(dec_cr_in.cr_bitfield_o)
@@ -527,12 +583,7 @@ class PowerDecode2(Elaboratable):
 
         comb += self.e.byte_reverse.eq(self.dec.op.br)
         comb += self.e.sign_extend.eq(self.dec.op.sgn_ext)
-
-        # LD/ST "update" mode.  if set, 2nd write is RA (same as read reg A)
-        comb += self.e.update.eq(self.dec.op.upd)
-        with m.If(self.e.update):
-            comb += self.e.write_ea.eq(dec_a.reg_out)
-
+        comb += self.e.update.eq(self.dec.op.upd) # LD/ST "update" mode.
 
 
         # These should be removed eventually
index 40633d6d0a35a07df9126501318c1e8b94058b95..e29f0374b5c1f6fb2ad6d734ed6c8fdefa0cebfd 100644 (file)
@@ -31,8 +31,8 @@ from soc.fu.branch.br_input_record import CompBROpSubset # TODO: replace
 
 
 class BranchInputData(IntegerData):
-    regspec = [('SPR', 'spr1', '0:63'),
-               ('SPR', 'spr2', '0:63'),
+    regspec = [('FAST', 'spr1', '0:63'),
+               ('FAST', 'spr2', '0:63'),
                ('CR', 'cr_a', '0:3'),
                ('FAST', 'cia', '0:63')]
     def __init__(self, pspec):
@@ -47,8 +47,8 @@ class BranchInputData(IntegerData):
         self.cia = Signal(64, reset_less=True)  # Current Instruction Address
 
         # convenience variables.  not all of these are used at once
-        self.ctr = self.srr0 = self.hsrr0 = self.spr1
-        self.lr = self.tar = self.srr1 = self.hsrr1 = self.spr2
+        self.ctr = self.spr1
+        self.lr = self.tar = self.spr2
         self.cr = self.cr_a
 
     def __iter__(self):
@@ -65,8 +65,8 @@ class BranchInputData(IntegerData):
 
 
 class BranchOutputData(IntegerData):
-    regspec = [('SPR', 'spr1', '0:63'),
-               ('SPR', 'spr2', '0:63'),
+    regspec = [('FAST', 'spr1', '0:63'),
+               ('FAST', 'spr2', '0:63'),
                ('FAST', 'nia', '0:63')]
     def __init__(self, pspec):
         super().__init__(pspec)
index c85db645cfb4f830031d99d4ca3a58d83583279d..f3b591e155399c88d0260823af8176f0549adfd8 100644 (file)
@@ -169,13 +169,13 @@ def regspec_decode(e, regfile, name):
         SRR1 = 1<<FastRegs.SRR1
         SRR2 = 1<<FastRegs.SRR2
         if name in ['cia', 'nia']:
-            return Const(1), PC, PC
+            return Const(1), PC, PC # TODO: detect read-conditions
         if name == 'msr':
-            return Const(1), MSR, MSR
+            return Const(1), MSR, MS # TODO: detect read-conditions
         # TODO: remap the SPR numbers to FAST regs
         if name == 'spr1':
-            return e.read_spr1.ok, 1<<e.read_spr1.data, 1<<e.write_spr.data
+            return e.read_spr1.ok, 1<<e.read_spr1.data, 1<<e.write_fast1.data
         if name == 'spr2':
-            return e.read_spr2.ok, 1<<e.read_spr2.data, 1<<e.write_spr.data
+            return e.read_spr2.ok, 1<<e.read_spr2.data, 1<<e.write_fast2.data
 
     assert False, "regspec not found %s %d" % (repr(regspec), idx)