Make ALU synchronous, generate and view traces
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388c24ec78
commit
1b316ead40
13
flake.nix
13
flake.nix
|
@ -32,6 +32,15 @@
|
||||||
mkdir "$out/bin" && cp "$out/Valu" "$out/bin/alu-sim"
|
mkdir "$out/bin" && cp "$out/Valu" "$out/bin/alu-sim"
|
||||||
'';
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'';
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||||||
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||||||
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alu-sim-trace = pkgs.runCommandCC "alu-sim-trace" {} ''
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${verilate-src "--cc --build --exe --trace -CFLAGS -DTRACE=1 ./simulation/tester.cpp ./simulation/test_alu.cpp -top alu"}
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|
mv obj_dir "$out"
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mkdir "$out/bin" && cp "$out/Valu" "$out/bin/alu-sim"
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|
$out/bin/alu-sim $out/trace.vcd
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echo "${pkgs.gtkwave}/bin/gtkwave $out/trace.vcd" > $out/bin/alu-sim-trace
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chmod u+x $out/bin/alu-sim-trace
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'';
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alu-synth = pkgs.runCommandCC "alu-synth" {} ''
|
alu-synth = pkgs.runCommandCC "alu-synth" {} ''
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||||||
mkdir -p "$out"
|
mkdir -p "$out"
|
||||||
find ${./src} -name '*.v' -exec ${yosys}/bin/yosys -Q -p "synth_ice40 -top topmost -json $out/synth.json -dsp" {} +
|
find ${./src} -name '*.v' -exec ${yosys}/bin/yosys -Q -p "synth_ice40 -top topmost -json $out/synth.json -dsp" {} +
|
||||||
|
@ -42,7 +51,7 @@
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||||||
'';
|
'';
|
||||||
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||||||
deps = [
|
deps = [
|
||||||
yosys pkgs.nextpnrWithGui pkgs.icestorm verilator
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yosys pkgs.nextpnrWithGui pkgs.icestorm verilator pkgs.gtkwave
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];
|
];
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||||||
in rec {
|
in rec {
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||||||
packages.verilator = verilator;
|
packages.verilator = verilator;
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@ -50,6 +59,8 @@
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||||||
packages.lint = lint;
|
packages.lint = lint;
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||||||
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||||||
packages.alu-sim = alu-sim;
|
packages.alu-sim = alu-sim;
|
||||||
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packages.alu-sim-trace = alu-sim-trace;
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||||||
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||||||
packages.alu-synth = alu-synth;
|
packages.alu-synth = alu-synth;
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||||||
packages.alu-synth-view = alu-synth-view;
|
packages.alu-synth-view = alu-synth-view;
|
||||||
|
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||||||
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@ -3,9 +3,24 @@
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||||||
#include "tester.hpp"
|
#include "tester.hpp"
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||||||
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|
||||||
#include <stdint.h>
|
#include <stdint.h>
|
||||||
|
#include <iostream>
|
||||||
#include <random>
|
#include <random>
|
||||||
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||||||
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#ifdef TRACE
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||||||
|
#include "verilated_vcd_c.h"
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||||||
|
#endif
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struct state {
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||||||
|
VerilatedContext *ctx;
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||||||
|
Valu *valu;
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#ifdef TRACE
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|
VerilatedVcdC *trace;
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||||||
|
#endif
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};
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||||||
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||||||
struct alu_testcase {
|
struct alu_testcase {
|
||||||
|
state *state;
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||||||
|
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||||||
std::string name;
|
std::string name;
|
||||||
// Inputs
|
// Inputs
|
||||||
uint32_t A, B;
|
uint32_t A, B;
|
||||||
|
@ -30,77 +45,156 @@ std::string fmt_hex(uint32_t n) {
|
||||||
return hex;
|
return hex;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
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||||||
void test_op(Valu *valu, Tester *tester, alu_testcase test) {
|
void posedge(state *state) {
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#ifdef TRACE
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||||||
|
state->ctx->timeInc(1);
|
||||||
|
state->valu->CLK = 1;
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||||||
|
state->valu->eval();
|
||||||
|
state->trace->dump(state->ctx->time());
|
||||||
|
|
||||||
|
state->ctx->timeInc(1);
|
||||||
|
state->valu->CLK = 0;
|
||||||
|
state->valu->eval();
|
||||||
|
state->trace->dump(state->ctx->time());
|
||||||
|
#else
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||||||
|
state->ctx->timeInc(1);
|
||||||
|
state->valu->CLK = 1;
|
||||||
|
state->valu->eval();
|
||||||
|
|
||||||
|
state->ctx->timeInc(1);
|
||||||
|
state->valu->CLK = 0;
|
||||||
|
state->valu->eval();
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void test_op(Tester *tester, alu_testcase test) {
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||||||
Tester subtester(tester, test.name);
|
Tester subtester(tester, test.name);
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||||||
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||||||
// assign inputs
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posedge(test.state);
|
||||||
valu->op = test.op;
|
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||||||
valu->A = test.A;
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||||||
valu->B = test.B;
|
|
||||||
|
|
||||||
valu->eval();
|
// assign inputs
|
||||||
|
test.state->valu->op = test.op;
|
||||||
|
test.state->valu->A = test.A;
|
||||||
|
test.state->valu->B = test.B;
|
||||||
|
test.state->valu->EN = 1;
|
||||||
|
posedge(test.state);
|
||||||
|
test.state->valu->EN = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
int max_cycles = test.max_cycles.has_value() ? *test.max_cycles : 10000;
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||||||
|
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||||||
|
int n_cycles = 1;
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||||||
|
for (; !test.state->valu->RDY && n_cycles < 10 + max_cycles * 2; n_cycles++) {
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||||||
|
posedge(test.state);
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
char rdy_after_s[100];
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||||||
|
snprintf(rdy_after_s, sizeof rdy_after_s, "RDY = 1 (after %d cycle(s))", n_cycles);
|
||||||
|
subtester.assert_eq(rdy_after_s, test.state->valu->RDY, 1);
|
||||||
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|
||||||
|
if (test.max_cycles.has_value()) {
|
||||||
|
if (n_cycles <= test.max_cycles) {
|
||||||
|
char n_cycles_s[100];
|
||||||
|
snprintf(n_cycles_s, sizeof n_cycles_s, "Finished within %d cycle(s) (actually %d)", test.max_cycles, n_cycles);
|
||||||
|
subtester.assert_eq(n_cycles_s, n_cycles, n_cycles);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
subtester.assert_eq("Finished within correct number of cycles", n_cycles, test.max_cycles);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
std::string o_name("O == ");
|
std::string o_name("O == ");
|
||||||
o_name.append(fmt_hex(test.O));
|
o_name.append(fmt_hex(test.O));
|
||||||
|
|
||||||
subtester.assert_eq(o_name, valu->O, test.O);
|
subtester.assert_eq(o_name, test.state->valu->O, test.O);
|
||||||
|
|
||||||
if (test.overflow.has_value()) {
|
if (test.overflow.has_value()) {
|
||||||
if (*test.overflow)
|
if (*test.overflow)
|
||||||
subtester.assert_eq("overflow flag set", valu->Fflow, 1);
|
subtester.assert_eq("overflow flag set", test.state->valu->Fflow, 1);
|
||||||
else
|
else
|
||||||
subtester.assert_eq("no overflow flag", valu->Fflow, 0);
|
subtester.assert_eq("no overflow flag", test.state->valu->Fflow, 0);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
if (test.zero.has_value()) {
|
if (test.zero.has_value()) {
|
||||||
if (*test.zero)
|
if (*test.zero)
|
||||||
subtester.assert_eq("zero flag set", valu->Fzero, 1);
|
subtester.assert_eq("zero flag set", test.state->valu->Fzero, 1);
|
||||||
else
|
else
|
||||||
subtester.assert_eq("no zero flag", valu->Fzero, 0);
|
subtester.assert_eq("no zero flag", test.state->valu->Fzero, 0);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
int main(int argc, char **argv) {
|
int main(int argc, char **argv) {
|
||||||
|
bool DO_AUTO = false;
|
||||||
|
|
||||||
VerilatedContext *vctx = new VerilatedContext;
|
VerilatedContext *vctx = new VerilatedContext;
|
||||||
|
Verilated::traceEverOn(true);
|
||||||
Valu *valu = new Valu(vctx);
|
Valu *valu = new Valu(vctx);
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||||||
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#ifdef TRACE
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||||||
|
if (argc != 2) {
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||||||
|
std::cout << "Run with argument for destination!" << std::endl;
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||||||
|
return 1;
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||||||
|
}
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||||||
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||||||
|
VerilatedVcdC *trace = new VerilatedVcdC;
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||||||
|
valu->trace(trace, 99);
|
||||||
|
trace->open(argv[1]);
|
||||||
|
std::cout << "(writing trace to " << argv[1] << ")" << std::endl;
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||||||
|
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||||||
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state state = {
|
||||||
|
.ctx = vctx,
|
||||||
|
.valu = valu,
|
||||||
|
.trace = trace,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
#else
|
||||||
|
state state = {
|
||||||
|
.ctx = vctx,
|
||||||
|
.valu = valu,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
Tester alu_t("alu");
|
Tester alu_t("alu");
|
||||||
{
|
{
|
||||||
Tester add_t(&alu_t, "add", true);
|
Tester add_t(&alu_t, "add", true);
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &add_t, {
|
test_op(&add_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x2137+0x1234",
|
.name = "0x2137+0x1234",
|
||||||
.A = 0x2137, .B = 0x1234, .op = 0b000,
|
.A = 0x2137, .B = 0x1234, .op = 0b000,
|
||||||
.O = 0x336b, .overflow = false,
|
.O = 0x336b, .overflow = false,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &add_t, {
|
test_op(&add_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x09+0x10",
|
.name = "0x09+0x10",
|
||||||
.A = 0x09, .B = 0x10, .op = 0b000,
|
.A = 0x09, .B = 0x10, .op = 0b000,
|
||||||
.O = 0x19, .overflow = false,
|
.O = 0x19, .overflow = false,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &add_t, {
|
test_op(&add_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x5555+0x5555",
|
.name = "0x5555+0x5555",
|
||||||
.A = 0x5555, .B = 0x5555, .op = 0b000,
|
.A = 0x5555, .B = 0x5555, .op = 0b000,
|
||||||
.O = 0xaaaa, .overflow = false,
|
.O = 0xaaaa, .overflow = false,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &add_t, {
|
test_op(&add_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0xfffffffe+0x1",
|
.name = "0xfffffffe+0x1",
|
||||||
.A = 0xfffffffe, .B = 0x1, .op = 0b000,
|
.A = 0xfffffffe, .B = 0x1, .op = 0b000,
|
||||||
.O = 0xffffffff, .overflow = false, .zero = false,
|
.O = 0xffffffff, .overflow = false, .zero = false,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
test_op(valu, &add_t, {
|
test_op(&add_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0xffffffff+0x1",
|
.name = "0xffffffff+0x1",
|
||||||
.A = 0xffffffff, .B = 0x1, .op = 0b000,
|
.A = 0xffffffff, .B = 0x1, .op = 0b000,
|
||||||
.O = 0x0, .overflow = true, .zero = true,
|
.O = 0x0, .overflow = true, .zero = true,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
test_op(valu, &add_t, {
|
test_op(&add_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0xffffffff+0x2",
|
.name = "0xffffffff+0x2",
|
||||||
.A = 0xffffffff, .B = 0x2, .op = 0b000,
|
.A = 0xffffffff, .B = 0x2, .op = 0b000,
|
||||||
.O = 0x1, .overflow = true, .zero = false,
|
.O = 0x1, .overflow = true, .zero = false,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
test_op(valu, &add_t, {
|
test_op(&add_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x0+0x0",
|
.name = "0x0+0x0",
|
||||||
.A = 0x0, .B = 0x0, .op = 0b000,
|
.A = 0x0, .B = 0x0, .op = 0b000,
|
||||||
.O = 0x0, .overflow = false, .zero = true,
|
.O = 0x0, .overflow = false, .zero = true,
|
||||||
|
@ -110,31 +204,36 @@ int main(int argc, char **argv) {
|
||||||
{
|
{
|
||||||
Tester sub_t(&alu_t, "sub", true);
|
Tester sub_t(&alu_t, "sub", true);
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &sub_t, {
|
test_op(&sub_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x2137-0x0420",
|
.name = "0x2137-0x0420",
|
||||||
.A = 0x2137, .B = 0x0420, .op = 0b001,
|
.A = 0x2137, .B = 0x0420, .op = 0b001,
|
||||||
.O = 0x1d17, .overflow = false,
|
.O = 0x1d17, .overflow = false,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &sub_t, {
|
test_op(&sub_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x0-0x1",
|
.name = "0x0-0x1",
|
||||||
.A = 0x0, .B = 0x1, .op = 0b001,
|
.A = 0x0, .B = 0x1, .op = 0b001,
|
||||||
.O = 0xffffffff, .overflow = true,
|
.O = 0xffffffff, .overflow = true,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &sub_t, {
|
test_op(&sub_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x100-0x0200",
|
.name = "0x100-0x0200",
|
||||||
.A = 0x100, .B = 0x200, .op = 0b001,
|
.A = 0x100, .B = 0x200, .op = 0b001,
|
||||||
.O = 0xffffff00, .overflow = true,
|
.O = 0xffffff00, .overflow = true,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &sub_t, {
|
test_op(&sub_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x21-0x9",
|
.name = "0x21-0x9",
|
||||||
.A = 0x21, .B = 0x9, .op = 0b001,
|
.A = 0x21, .B = 0x9, .op = 0b001,
|
||||||
.O = 0x18, .overflow = false, .zero = false,
|
.O = 0x18, .overflow = false, .zero = false,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &sub_t, {
|
test_op(&sub_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x20-0x20",
|
.name = "0x20-0x20",
|
||||||
.A = 0x20, .B = 0x20, .op = 0b001,
|
.A = 0x20, .B = 0x20, .op = 0b001,
|
||||||
.O = 0x0, .overflow = false, .zero = true,
|
.O = 0x0, .overflow = false, .zero = true,
|
||||||
|
@ -145,38 +244,43 @@ int main(int argc, char **argv) {
|
||||||
Tester bitwise_t(&alu_t, "bitwise", true);
|
Tester bitwise_t(&alu_t, "bitwise", true);
|
||||||
// 0x3 = 0b0011, 0x5 = 0b0101
|
// 0x3 = 0b0011, 0x5 = 0b0101
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &bitwise_t, {
|
test_op(&bitwise_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x3&0x5",
|
.name = "0x3&0x5",
|
||||||
.A = 0x3, .B = 0x5, .op = 0b100,
|
.A = 0x3, .B = 0x5, .op = 0b100,
|
||||||
.O = 0x1, .zero = false,
|
.O = 0x1, .zero = false,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &bitwise_t, {
|
test_op(&bitwise_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x3|0x5",
|
.name = "0x3|0x5",
|
||||||
.A = 0x3, .B = 0x5, .op = 0b101,
|
.A = 0x3, .B = 0x5, .op = 0b101,
|
||||||
.O = 0x7, .zero = false,
|
.O = 0x7, .zero = false,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &bitwise_t, {
|
test_op(&bitwise_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "0x3^0x5",
|
.name = "0x3^0x5",
|
||||||
.A = 0x3, .B = 0x5, .op = 0b110,
|
.A = 0x3, .B = 0x5, .op = 0b110,
|
||||||
.O = 0x6, .zero = false,
|
.O = 0x6, .zero = false,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &bitwise_t, {
|
test_op(&bitwise_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "~0xa5a5a5a5",
|
.name = "~0xa5a5a5a5",
|
||||||
.A = 0xa5a5a5a5, .B = 0x0, .op = 0b111,
|
.A = 0xa5a5a5a5, .B = 0x0, .op = 0b111,
|
||||||
.O = 0x5a5a5a5a, .zero = false,
|
.O = 0x5a5a5a5a, .zero = false,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &bitwise_t, {
|
test_op(&bitwise_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = "~0xffffffff",
|
.name = "~0xffffffff",
|
||||||
.A = 0xffffffff, .B = 0x0, .op = 0b111,
|
.A = 0xffffffff, .B = 0x0, .op = 0b111,
|
||||||
.O = 0x0, .zero = true,
|
.O = 0x0, .zero = true,
|
||||||
});
|
});
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
{
|
if (DO_AUTO) {
|
||||||
Tester auto_t(&alu_t, "auto", true);
|
Tester auto_t(&alu_t, "auto", true);
|
||||||
|
|
||||||
std::default_random_engine eng;
|
std::default_random_engine eng;
|
||||||
|
@ -194,7 +298,8 @@ int main(int argc, char **argv) {
|
||||||
name.append("+");
|
name.append("+");
|
||||||
name.append(fmt_hex(B));
|
name.append(fmt_hex(B));
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &auto_t, {
|
test_op(&auto_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = name,
|
.name = name,
|
||||||
.A = A, .B = B, .op = 0b000,
|
.A = A, .B = B, .op = 0b000,
|
||||||
.O = A + B, .overflow = (A + B < A), .zero = (A + B == 0),
|
.O = A + B, .overflow = (A + B < A), .zero = (A + B == 0),
|
||||||
|
@ -206,7 +311,8 @@ int main(int argc, char **argv) {
|
||||||
name.append("-");
|
name.append("-");
|
||||||
name.append(fmt_hex(B));
|
name.append(fmt_hex(B));
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &auto_t, {
|
test_op(&auto_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = name,
|
.name = name,
|
||||||
.A = A, .B = B, .op = 0b001,
|
.A = A, .B = B, .op = 0b001,
|
||||||
.O = A - B, .overflow = (B > A), .zero = (A == B),
|
.O = A - B, .overflow = (B > A), .zero = (A == B),
|
||||||
|
@ -218,7 +324,8 @@ int main(int argc, char **argv) {
|
||||||
name.append("&");
|
name.append("&");
|
||||||
name.append(fmt_hex(B));
|
name.append(fmt_hex(B));
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &auto_t, {
|
test_op(&auto_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = name,
|
.name = name,
|
||||||
.A = A, .B = B, .op = 0b100,
|
.A = A, .B = B, .op = 0b100,
|
||||||
.O = A & B, .overflow = 0, .zero = ((A & B) == 0),
|
.O = A & B, .overflow = 0, .zero = ((A & B) == 0),
|
||||||
|
@ -230,7 +337,8 @@ int main(int argc, char **argv) {
|
||||||
name.append("|");
|
name.append("|");
|
||||||
name.append(fmt_hex(B));
|
name.append(fmt_hex(B));
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &auto_t, {
|
test_op(&auto_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = name,
|
.name = name,
|
||||||
.A = A, .B = B, .op = 0b101,
|
.A = A, .B = B, .op = 0b101,
|
||||||
.O = A | B, .overflow = 0, .zero = ((A | B) == 0),
|
.O = A | B, .overflow = 0, .zero = ((A | B) == 0),
|
||||||
|
@ -242,7 +350,8 @@ int main(int argc, char **argv) {
|
||||||
name.append("^");
|
name.append("^");
|
||||||
name.append(fmt_hex(B));
|
name.append(fmt_hex(B));
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &auto_t, {
|
test_op(&auto_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = name,
|
.name = name,
|
||||||
.A = A, .B = B, .op = 0b110,
|
.A = A, .B = B, .op = 0b110,
|
||||||
.O = A ^ B, .overflow = 0, .zero = ((A ^ B) == 0),
|
.O = A ^ B, .overflow = 0, .zero = ((A ^ B) == 0),
|
||||||
|
@ -253,7 +362,8 @@ int main(int argc, char **argv) {
|
||||||
name.append("~");
|
name.append("~");
|
||||||
name.append(fmt_hex(A));
|
name.append(fmt_hex(A));
|
||||||
|
|
||||||
test_op(valu, &auto_t, {
|
test_op(&auto_t, {
|
||||||
|
.state = &state,
|
||||||
.name = name,
|
.name = name,
|
||||||
.A = A, .B = B, .op = 0b111,
|
.A = A, .B = B, .op = 0b111,
|
||||||
.O = ~A, .overflow = 0, .zero = (A == 0xffffffff),
|
.O = ~A, .overflow = 0, .zero = (A == 0xffffffff),
|
||||||
|
@ -263,4 +373,7 @@ int main(int argc, char **argv) {
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
#ifdef TRACE
|
||||||
|
state.trace->close();
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
111
src/alu/alu.v
111
src/alu/alu.v
|
@ -12,44 +12,99 @@
|
||||||
111 = not A
|
111 = not A
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
module alu(
|
module alu(
|
||||||
|
input CLK,
|
||||||
|
input EN,
|
||||||
|
output reg RDY,
|
||||||
|
|
||||||
input [31:0] A,
|
input [31:0] A,
|
||||||
input [31:0] B,
|
input [31:0] B,
|
||||||
input [2:0] op,
|
input [2:0] op,
|
||||||
output [31:0] O,
|
output reg [31:0] O,
|
||||||
output Fflow,
|
output reg Fflow,
|
||||||
output Fzero
|
output reg Fzero
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire [31:0] adder_out;
|
// Constants
|
||||||
|
localparam OP_ADD = 3'b000;
|
||||||
|
localparam OP_SUB = 3'b001;
|
||||||
|
localparam OP_AND = 3'b100;
|
||||||
|
localparam OP_OR = 3'b101;
|
||||||
|
localparam OP_XOR = 3'b110;
|
||||||
|
localparam OP_NOT = 3'b111;
|
||||||
|
|
||||||
begin : addsub
|
localparam ST_IDLE = 0;
|
||||||
wire addition = op == 3'b000;
|
|
||||||
wire subtraction = op == 3'b001;
|
|
||||||
wire [31:0] adder_B = subtraction ? ~B : B;
|
|
||||||
wire adder_cout;
|
|
||||||
|
|
||||||
carry_select_adder a(A, adder_B, subtraction, adder_out, adder_cout);
|
// State
|
||||||
assign Fflow =
|
|
||||||
addition ? adder_cout :
|
|
||||||
subtraction ? ~adder_cout :
|
|
||||||
0;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
|
|
||||||
wire [31:0] mult_out_hi;
|
reg [8:0] state = ST_IDLE;
|
||||||
wire [31:0] mult_out_lo;
|
reg [2:0] selected_out;
|
||||||
multiplier mult(A, B, mult_out_hi, mult_out_lo);
|
|
||||||
|
assign RDY = state == ST_IDLE;
|
||||||
|
|
||||||
|
reg [31:0] bitwise_out;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Outputs
|
||||||
|
|
||||||
assign O =
|
assign O =
|
||||||
op == 3'b000 ? adder_out :
|
(selected_out == OP_ADD || selected_out == OP_SUB) ? adder_out :
|
||||||
op == 3'b001 ? adder_out :
|
bitwise_out;
|
||||||
op == 3'b010 ? mult_out_hi :
|
|
||||||
op == 3'b011 ? mult_out_lo :
|
|
||||||
op == 3'b100 ? A & B :
|
|
||||||
op == 3'b101 ? A | B :
|
|
||||||
op == 3'b110 ? A ^ B :
|
|
||||||
op == 3'b111 ? ~A :
|
|
||||||
'0;
|
|
||||||
|
|
||||||
assign Fzero = ~ (| O);
|
assign Fflow =
|
||||||
|
selected_out == OP_ADD ? adder_carry_out :
|
||||||
|
selected_out == OP_SUB ? ~adder_carry_out :
|
||||||
|
0;
|
||||||
|
|
||||||
|
assign Fzero = ~(| O);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Modules
|
||||||
|
|
||||||
|
reg [31:0] adder_A, adder_B;
|
||||||
|
reg adder_carry_in, adder_carry_out;
|
||||||
|
wire [31:0] adder_out;
|
||||||
|
|
||||||
|
carry_select_adder adder(adder_A, adder_B, adder_carry_in, adder_out, adder_carry_out);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Clocking
|
||||||
|
|
||||||
|
always @(posedge CLK) begin
|
||||||
|
case (state)
|
||||||
|
ST_IDLE: begin
|
||||||
|
if (EN) begin
|
||||||
|
case (op)
|
||||||
|
OP_ADD: begin
|
||||||
|
adder_A <= A;
|
||||||
|
adder_B <= B;
|
||||||
|
adder_carry_in <= 0;
|
||||||
|
selected_out <= OP_ADD;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
OP_SUB: begin
|
||||||
|
adder_A <= A;
|
||||||
|
adder_B <= ~B;
|
||||||
|
adder_carry_in <= 1;
|
||||||
|
selected_out <= OP_SUB;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
OP_AND: begin
|
||||||
|
bitwise_out <= A & B;
|
||||||
|
selected_out <= OP_AND;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
OP_OR: begin
|
||||||
|
bitwise_out <= A | B;
|
||||||
|
selected_out <= OP_OR;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
OP_XOR: begin
|
||||||
|
bitwise_out <= A ^ B;
|
||||||
|
selected_out <= OP_XOR;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
OP_NOT: begin
|
||||||
|
bitwise_out <= ~A;
|
||||||
|
selected_out <= OP_NOT;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
default: begin end // TODO: this should be $stop in verilator, no-op in synthesis
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
default: $stop;
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
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