add scoreboard fu-fu matrix with multi gord/wr
authorLuke Kenneth Casson Leighton <lkcl@lkcl.net>
Tue, 14 Apr 2020 17:43:26 +0000 (18:43 +0100)
committerLuke Kenneth Casson Leighton <lkcl@lkcl.net>
Tue, 14 Apr 2020 17:43:26 +0000 (18:43 +0100)
src/soc/scoreboard/fu_fu_matrix_multi.py [new file with mode: 0644]

diff --git a/src/soc/scoreboard/fu_fu_matrix_multi.py b/src/soc/scoreboard/fu_fu_matrix_multi.py
new file mode 100644 (file)
index 0000000..4309858
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,168 @@
+from nmigen.compat.sim import run_simulation
+from nmigen.cli import verilog, rtlil
+from nmigen import Module, Signal, Elaboratable, Array, Cat, Const
+
+from soc.scoreboard.fu_dep_cell_multi import FUDependenceCell
+from soc.scoreboard.fu_picker_vec import FU_Pick_Vec
+
+"""
+
+ 6600 Function Unit Dependency Table Matrix inputs / outputs
+ -----------------------------------------------------------
+
+"""
+
+class FUFUDepMatrix(Elaboratable):
+    """ implements 11.4.7 mitch alsup FU-to-Reg Dependency Matrix, p26
+    """
+    def __init__(self, n_fu_row, n_fu_col, n_src, n_dest):
+        self.n_fu_row = n_fu_row                  # Y (FU row#)   ^v
+        self.n_fu_col = n_fu_col                # X (FU col #)  <>
+        self.n_src = n_src
+        self.n_dest = n_dest
+        self.rd_pend_i = Signal(n_fu_row, reset_less=True) # Rd pending (left)
+        self.wr_pend_i = Signal(n_fu_row, reset_less=True) # Wr pending (left)
+        self.issue_i = Signal(n_fu_col, reset_less=True)    # Issue in (top)
+
+        self.go_die_i = Signal(n_fu_row, reset_less=True) # Go Die in (left)
+        # set up go_wr and go_wr array
+        rd = []
+        for i in range(n_src):
+            j = i + 1 # name numbering to match src1/src2
+            rd.append(Signal(n_fu_row, name="gord%d_i" % j, reset_less=True))
+        wr = []
+        for i in range(n_src):
+            j = i + 1 # name numbering to match src1/src2
+            wr.append(Signal(n_fu_row, name="gowr%d_i" % j, reset_less=True))
+
+        self.go_wr_i = Array(wr)  # Go Write in (left)
+        self.go_rd_i = Array(rd)  # Go Read in (left)
+
+        # for Function Unit Readable/Writable (horizontal)
+        self.readable_o = Signal(n_fu_col, reset_less=True) # readable (bot)
+        self.writable_o = Signal(n_fu_col, reset_less=True) # writable (bot)
+
+    def elaborate(self, platform):
+        m = Module()
+
+        # ---
+        # matrix of dependency cells
+        # ---
+        dm = Array(FUDependenceCell(f, self.n_fu_col, self.n_src, self.n_dest) \
+                                            for f in range(self.n_fu_row))
+        for y in range(self.n_fu_row):
+                setattr(m.submodules, "dm%d" % y, dm[y])
+
+        # ---
+        # array of Function Unit Readable/Writable: row-length, horizontal
+        # ---
+        fur = Array(FU_Pick_Vec(self.n_fu_row) for r in range(self.n_fu_col))
+        for x in range(self.n_fu_col):
+            setattr(m.submodules, "fur_x%d" % (x), fur[x])
+
+        # ---
+        # connect FU Readable/Writable vector
+        # ---
+        readable = []
+        writable = []
+        for y in range(self.n_fu_row):
+            fu = fur[y]
+            # accumulate Readable/Writable Vector outputs
+            readable.append(fu.readable_o)
+            writable.append(fu.writable_o)
+
+        # ... and output them from this module (horizontal, width=REGs)
+        m.d.comb += self.readable_o.eq(Cat(*readable))
+        m.d.comb += self.writable_o.eq(Cat(*writable))
+
+        # ---
+        # connect FU Pending
+        # ---
+        for y in range(self.n_fu_row):
+            dc = dm[y]
+            fu = fur[y]
+            # connect cell reg-select outputs to Reg Vector In
+            m.d.comb += [fu.rd_pend_i.eq(dc.rd_wait_o),
+                         fu.wr_pend_i.eq(dc.wr_wait_o),
+                        ]
+
+        # ---
+        # connect Dependency Matrix dest/src1/src2/issue to module d/s/s/i
+        # ---
+        for x in range(self.n_fu_col):
+            issue_i = []
+            for y in range(self.n_fu_row):
+                dc = dm[y]
+                # accumulate cell inputs issue
+                issue_i.append(dc.issue_i[x])
+            # wire up inputs from module to row cell inputs
+            m.d.comb += Cat(*issue_i).eq(self.issue_i)
+
+        # ---
+        # connect Matrix go_rd_i/go_wr_i to module readable/writable
+        # ---
+        for y in range(self.n_fu_row):
+            dc = dm[y]
+            # wire up inputs from module to row cell inputs
+            m.d.comb += dc.go_die_i.eq(self.go_die_i)
+            for i in range(self.n_src):
+                m.d.comb += dc.go_rd_i[i].eq(self.go_rd_i[i])
+            for i in range(self.n_dest):
+                m.d.comb += dc.go_wr_i[i].eq(self.go_wr_i[i])
+
+        # ---
+        # connect Matrix pending
+        # ---
+        for y in range(self.n_fu_row):
+            dc = dm[y]
+            # wire up inputs from module to row cell inputs
+            m.d.comb += [dc.rd_pend_i.eq(self.rd_pend_i),
+                         dc.wr_pend_i.eq(self.wr_pend_i),
+                        ]
+
+        return m
+
+    def __iter__(self):
+        yield self.rd_pend_i
+        yield self.wr_pend_i
+        yield self.issue_i
+        yield from self.go_wr_i
+        yield from self.go_rd_i
+        yield self.readable_o
+        yield self.writable_o
+                
+    def ports(self):
+        return list(self)
+
+def d_matrix_sim(dut):
+    """ XXX TODO
+    """
+    yield dut.dest_i.eq(1)
+    yield dut.issue_i.eq(1)
+    yield
+    yield dut.issue_i.eq(0)
+    yield
+    yield dut.src1_i.eq(1)
+    yield dut.issue_i.eq(1)
+    yield
+    yield dut.issue_i.eq(0)
+    yield
+    yield dut.go_rd_i.eq(1)
+    yield
+    yield dut.go_rd_i.eq(0)
+    yield
+    yield dut.go_wr_i.eq(1)
+    yield
+    yield dut.go_wr_i.eq(0)
+    yield
+
+def test_fu_fu_matrix():
+    dut = FUFUDepMatrix(n_fu_row=3, n_fu_col=4, n_src=3, n_dest=2)
+    vl = rtlil.convert(dut, ports=dut.ports())
+    with open("test_fu_fu_matrix.il", "w") as f:
+        f.write(vl)
+
+    run_simulation(dut, d_matrix_sim(dut), vcd_name='test_fu_fu_matrix.vcd')
+
+if __name__ == '__main__':
+    test_fu_fu_matrix()