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Systemverilog
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Systemverilog
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`include "defines.sv"
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// 执行模块
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// 纯组合逻辑电路
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module exu(
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|
input wire clk,
|
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input wire rst_n,
|
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// clint
|
|
input wire int_assert_i, // 中断发生标志
|
|
input wire[31:0] int_addr_i, // 中断跳转地址
|
|
input wire int_stall_i, // 暂停标志
|
|
output wire inst_ecall_o, // ecall指令
|
|
output wire inst_ebreak_o, // ebreak指令
|
|
output wire inst_mret_o, // mret指令
|
|
|
|
// mem
|
|
input wire[31:0] mem_rdata_i, // 内存输入数据
|
|
input wire mem_req_ready_i,
|
|
input wire mem_rsp_valid_i,
|
|
output wire[31:0] mem_wdata_o, // 写内存数据
|
|
output wire[31:0] mem_addr_o, // 读、写内存地址
|
|
output wire mem_we_o, // 是否要写内存
|
|
output wire[3:0] mem_sel_o, // 字节位
|
|
output wire mem_req_valid_o,
|
|
output wire mem_rsp_ready_o,
|
|
output wire mem_access_misaligned_o,
|
|
|
|
// gpr_reg
|
|
output wire[31:0] reg_wdata_o, // 写寄存器数据
|
|
output wire reg_we_o, // 是否要写通用寄存器
|
|
output wire[4:0] reg_waddr_o, // 写通用寄存器地址
|
|
|
|
// csr_reg
|
|
input wire[31:0] csr_rdata_i,
|
|
output wire[31:0] csr_raddr_o, // 读CSR寄存器地址
|
|
output wire[31:0] csr_wdata_o, // 写CSR寄存器数据
|
|
output wire csr_we_o, // 是否要写CSR寄存器
|
|
output wire[31:0] csr_waddr_o, // 写CSR寄存器地址
|
|
|
|
// to pipe_ctrl
|
|
output wire hold_flag_o, // 是否暂停标志
|
|
output wire jump_flag_o, // 是否跳转标志
|
|
output wire[31:0] jump_addr_o, // 跳转目的地址
|
|
|
|
// from idu_exu
|
|
input wire[`DECINFO_WIDTH-1:0] dec_info_bus_i,
|
|
input wire[31:0] dec_imm_i,
|
|
input wire[31:0] dec_pc_i,
|
|
input wire[31:0] next_pc_i,
|
|
input wire[4:0] rd_waddr_i,
|
|
input wire[31:0] reg1_rdata_i, // 通用寄存器1输入数据
|
|
input wire[31:0] reg2_rdata_i, // 通用寄存器2输入数据
|
|
input wire rd_we_i
|
|
|
|
);
|
|
|
|
// dispatch to ALU
|
|
wire[31:0] alu_op1_o;
|
|
wire[31:0] alu_op2_o;
|
|
wire req_alu_o;
|
|
wire alu_op_lui_o;
|
|
wire alu_op_auipc_o;
|
|
wire alu_op_add_o;
|
|
wire alu_op_sub_o;
|
|
wire alu_op_sll_o;
|
|
wire alu_op_slt_o;
|
|
wire alu_op_sltu_o;
|
|
wire alu_op_xor_o;
|
|
wire alu_op_srl_o;
|
|
wire alu_op_sra_o;
|
|
wire alu_op_or_o;
|
|
wire alu_op_and_o;
|
|
// dispatch to BJP
|
|
wire[31:0] bjp_op1_o;
|
|
wire[31:0] bjp_op2_o;
|
|
wire[31:0] bjp_jump_op1_o;
|
|
wire[31:0] bjp_jump_op2_o;
|
|
wire req_bjp_o;
|
|
wire bjp_op_jump_o;
|
|
wire bjp_op_beq_o;
|
|
wire bjp_op_bne_o;
|
|
wire bjp_op_blt_o;
|
|
wire bjp_op_bltu_o;
|
|
wire bjp_op_bge_o;
|
|
wire bjp_op_bgeu_o;
|
|
// dispatch to MULDIV
|
|
wire req_muldiv_o;
|
|
wire[31:0] muldiv_op1_o;
|
|
wire[31:0] muldiv_op2_o;
|
|
wire muldiv_op_mul_o;
|
|
wire muldiv_op_mulh_o;
|
|
wire muldiv_op_mulhsu_o;
|
|
wire muldiv_op_mulhu_o;
|
|
wire muldiv_op_div_o;
|
|
wire muldiv_op_divu_o;
|
|
wire muldiv_op_rem_o;
|
|
wire muldiv_op_remu_o;
|
|
// dispatch to CSR
|
|
wire req_csr_o;
|
|
wire[31:0] csr_op1_o;
|
|
wire[31:0] csr_addr_o;
|
|
wire csr_csrrw_o;
|
|
wire csr_csrrs_o;
|
|
wire csr_csrrc_o;
|
|
// dispatch to MEM
|
|
wire req_mem_o;
|
|
wire[31:0] mem_op1_o;
|
|
wire[31:0] mem_op2_o;
|
|
wire[31:0] mem_rs2_data_o;
|
|
wire mem_op_lb_o;
|
|
wire mem_op_lh_o;
|
|
wire mem_op_lw_o;
|
|
wire mem_op_lbu_o;
|
|
wire mem_op_lhu_o;
|
|
wire mem_op_sb_o;
|
|
wire mem_op_sh_o;
|
|
wire mem_op_sw_o;
|
|
// dispatch to SYS
|
|
wire sys_op_nop_o;
|
|
wire sys_op_mret_o;
|
|
wire sys_op_ecall_o;
|
|
wire sys_op_ebreak_o;
|
|
wire sys_op_fence_o;
|
|
|
|
exu_dispatch u_exu_dispatch(
|
|
// input
|
|
.clk(clk),
|
|
.rst_n(rst_n),
|
|
.dec_info_bus_i(dec_info_bus_i),
|
|
.dec_imm_i(dec_imm_i),
|
|
.dec_pc_i(dec_pc_i),
|
|
.rs1_rdata_i(reg1_rdata_i),
|
|
.rs2_rdata_i(reg2_rdata_i),
|
|
// dispatch to ALU
|
|
.alu_op1_o(alu_op1_o),
|
|
.alu_op2_o(alu_op2_o),
|
|
.req_alu_o(req_alu_o),
|
|
.alu_op_lui_o(alu_op_lui_o),
|
|
.alu_op_auipc_o(alu_op_auipc_o),
|
|
.alu_op_add_o(alu_op_add_o),
|
|
.alu_op_sub_o(alu_op_sub_o),
|
|
.alu_op_sll_o(alu_op_sll_o),
|
|
.alu_op_slt_o(alu_op_slt_o),
|
|
.alu_op_sltu_o(alu_op_sltu_o),
|
|
.alu_op_xor_o(alu_op_xor_o),
|
|
.alu_op_srl_o(alu_op_srl_o),
|
|
.alu_op_sra_o(alu_op_sra_o),
|
|
.alu_op_or_o(alu_op_or_o),
|
|
.alu_op_and_o(alu_op_and_o),
|
|
// dispatch to BJP
|
|
.bjp_op1_o(bjp_op1_o),
|
|
.bjp_op2_o(bjp_op2_o),
|
|
.bjp_jump_op1_o(bjp_jump_op1_o),
|
|
.bjp_jump_op2_o(bjp_jump_op2_o),
|
|
.req_bjp_o(req_bjp_o),
|
|
.bjp_op_jump_o(bjp_op_jump_o),
|
|
.bjp_op_beq_o(bjp_op_beq_o),
|
|
.bjp_op_bne_o(bjp_op_bne_o),
|
|
.bjp_op_blt_o(bjp_op_blt_o),
|
|
.bjp_op_bltu_o(bjp_op_bltu_o),
|
|
.bjp_op_bge_o(bjp_op_bge_o),
|
|
.bjp_op_bgeu_o(bjp_op_bgeu_o),
|
|
// dispatch to MULDIV
|
|
.req_muldiv_o(req_muldiv_o),
|
|
.muldiv_op1_o(muldiv_op1_o),
|
|
.muldiv_op2_o(muldiv_op2_o),
|
|
.muldiv_op_mul_o(muldiv_op_mul_o),
|
|
.muldiv_op_mulh_o(muldiv_op_mulh_o),
|
|
.muldiv_op_mulhsu_o(muldiv_op_mulhsu_o),
|
|
.muldiv_op_mulhu_o(muldiv_op_mulhu_o),
|
|
.muldiv_op_div_o(muldiv_op_div_o),
|
|
.muldiv_op_divu_o(muldiv_op_divu_o),
|
|
.muldiv_op_rem_o(muldiv_op_rem_o),
|
|
.muldiv_op_remu_o(muldiv_op_remu_o),
|
|
// dispatch to CSR
|
|
.req_csr_o(req_csr_o),
|
|
.csr_op1_o(csr_op1_o),
|
|
.csr_addr_o(csr_addr_o),
|
|
.csr_csrrw_o(csr_csrrw_o),
|
|
.csr_csrrs_o(csr_csrrs_o),
|
|
.csr_csrrc_o(csr_csrrc_o),
|
|
// dispatch to MEM
|
|
.req_mem_o(req_mem_o),
|
|
.mem_op1_o(mem_op1_o),
|
|
.mem_op2_o(mem_op2_o),
|
|
.mem_rs2_data_o(mem_rs2_data_o),
|
|
.mem_op_lb_o(mem_op_lb_o),
|
|
.mem_op_lh_o(mem_op_lh_o),
|
|
.mem_op_lw_o(mem_op_lw_o),
|
|
.mem_op_lbu_o(mem_op_lbu_o),
|
|
.mem_op_lhu_o(mem_op_lhu_o),
|
|
.mem_op_sb_o(mem_op_sb_o),
|
|
.mem_op_sh_o(mem_op_sh_o),
|
|
.mem_op_sw_o(mem_op_sw_o),
|
|
// dispatch to SYS
|
|
.sys_op_nop_o(sys_op_nop_o),
|
|
.sys_op_mret_o(sys_op_mret_o),
|
|
.sys_op_ecall_o(sys_op_ecall_o),
|
|
.sys_op_ebreak_o(sys_op_ebreak_o),
|
|
.sys_op_fence_o(sys_op_fence_o)
|
|
);
|
|
|
|
assign inst_ecall_o = sys_op_ecall_o;
|
|
assign inst_ebreak_o = sys_op_ebreak_o;
|
|
assign inst_mret_o = sys_op_mret_o;
|
|
|
|
wire[31:0] alu_res_o;
|
|
wire[31:0] bjp_res_o;
|
|
wire bjp_cmp_res_o;
|
|
wire[31:0] csr_op1 = csr_csrrc_o? (~csr_op1_o): csr_op1_o;
|
|
wire[31:0] csr_op2 = csr_csrrw_o? (32'h0): csr_rdata_i;
|
|
|
|
exu_alu_datapath u_exu_alu_datapath(
|
|
.clk(clk),
|
|
.rst_n(rst_n),
|
|
// ALU
|
|
.req_alu_i(req_alu_o),
|
|
.alu_op1_i(alu_op1_o),
|
|
.alu_op2_i(alu_op2_o),
|
|
.alu_op_add_i(alu_op_add_o | alu_op_lui_o | alu_op_auipc_o),
|
|
.alu_op_sub_i(alu_op_sub_o),
|
|
.alu_op_sll_i(alu_op_sll_o),
|
|
.alu_op_slt_i(alu_op_slt_o),
|
|
.alu_op_sltu_i(alu_op_sltu_o),
|
|
.alu_op_xor_i(alu_op_xor_o),
|
|
.alu_op_srl_i(alu_op_srl_o),
|
|
.alu_op_sra_i(alu_op_sra_o),
|
|
.alu_op_or_i(alu_op_or_o),
|
|
.alu_op_and_i(alu_op_and_o),
|
|
// BJP
|
|
.req_bjp_i(req_bjp_o),
|
|
.bjp_op1_i(bjp_op1_o),
|
|
.bjp_op2_i(bjp_op2_o),
|
|
.bjp_op_beq_i(bjp_op_beq_o),
|
|
.bjp_op_bne_i(bjp_op_bne_o),
|
|
.bjp_op_blt_i(bjp_op_blt_o),
|
|
.bjp_op_bltu_i(bjp_op_bltu_o),
|
|
.bjp_op_bge_i(bjp_op_bge_o),
|
|
.bjp_op_bgeu_i(bjp_op_bgeu_o),
|
|
.bjp_op_jump_i(bjp_op_jump_o),
|
|
.bjp_jump_op1_i(bjp_jump_op1_o),
|
|
.bjp_jump_op2_i(bjp_jump_op2_o),
|
|
// MEM
|
|
.req_mem_i(req_mem_o),
|
|
.mem_op1_i(mem_op1_o),
|
|
.mem_op2_i(mem_op2_o),
|
|
// CSR
|
|
.req_csr_i(req_csr_o),
|
|
.csr_op1_i(csr_op1),
|
|
.csr_op2_i(csr_op2),
|
|
.csr_csrrw_i(csr_csrrw_o),
|
|
.csr_csrrs_i(csr_csrrs_o),
|
|
.csr_csrrc_i(csr_csrrc_o),
|
|
|
|
.alu_res_o(alu_res_o),
|
|
.bjp_res_o(bjp_res_o),
|
|
.bjp_cmp_res_o(bjp_cmp_res_o)
|
|
);
|
|
|
|
wire mem_reg_we_o;
|
|
wire mem_mem_we_o;
|
|
wire[31:0] mem_wdata;
|
|
wire mem_stall_o;
|
|
|
|
exu_mem u_exu_mem(
|
|
.clk(clk),
|
|
.rst_n(rst_n),
|
|
.req_mem_i(req_mem_o),
|
|
.mem_addr_i(alu_res_o),
|
|
.mem_rs2_data_i(mem_rs2_data_o),
|
|
.mem_req_ready_i(mem_req_ready_i),
|
|
.mem_rsp_valid_i(mem_rsp_valid_i),
|
|
.mem_rdata_i(mem_rdata_i),
|
|
.mem_op_lb_i(mem_op_lb_o),
|
|
.mem_op_lh_i(mem_op_lh_o),
|
|
.mem_op_lw_i(mem_op_lw_o),
|
|
.mem_op_lbu_i(mem_op_lbu_o),
|
|
.mem_op_lhu_i(mem_op_lhu_o),
|
|
.mem_op_sb_i(mem_op_sb_o),
|
|
.mem_op_sh_i(mem_op_sh_o),
|
|
.mem_op_sw_i(mem_op_sw_o),
|
|
.mem_access_misaligned_o(mem_access_misaligned_o),
|
|
.mem_stall_o(mem_stall_o),
|
|
.mem_addr_o(mem_addr_o),
|
|
.mem_wdata_o(mem_wdata),
|
|
.mem_reg_we_o(mem_reg_we_o),
|
|
.mem_mem_we_o(mem_mem_we_o),
|
|
.mem_sel_o(mem_sel_o),
|
|
.mem_req_valid_o(mem_req_valid_o),
|
|
.mem_rsp_ready_o(mem_rsp_ready_o)
|
|
);
|
|
|
|
wire[31:0] muldiv_reg_wdata_o;
|
|
wire muldiv_reg_we_o;
|
|
wire muldiv_stall_o;
|
|
|
|
exu_muldiv u_exu_muldiv(
|
|
.clk(clk),
|
|
.rst_n(rst_n),
|
|
.muldiv_op1_i(muldiv_op1_o),
|
|
.muldiv_op2_i(muldiv_op2_o),
|
|
.muldiv_op_mul_i(muldiv_op_mul_o),
|
|
.muldiv_op_mulh_i(muldiv_op_mulh_o),
|
|
.muldiv_op_mulhsu_i(muldiv_op_mulhsu_o),
|
|
.muldiv_op_mulhu_i(muldiv_op_mulhu_o),
|
|
.muldiv_op_div_i(muldiv_op_div_o),
|
|
.muldiv_op_divu_i(muldiv_op_divu_o),
|
|
.muldiv_op_rem_i(muldiv_op_rem_o),
|
|
.muldiv_op_remu_i(muldiv_op_remu_o),
|
|
.muldiv_reg_wdata_o(muldiv_reg_wdata_o),
|
|
.muldiv_reg_we_o(muldiv_reg_we_o),
|
|
.muldiv_stall_o(muldiv_stall_o)
|
|
);
|
|
|
|
wire commit_reg_we_o;
|
|
|
|
exu_commit u_exu_commit(
|
|
.clk(clk),
|
|
.rst_n(rst_n),
|
|
.req_muldiv_i(req_muldiv_o),
|
|
.muldiv_reg_we_i(muldiv_reg_we_o),
|
|
.muldiv_reg_waddr_i(rd_waddr_i),
|
|
.muldiv_reg_wdata_i(muldiv_reg_wdata_o),
|
|
.req_mem_i(req_mem_o),
|
|
.mem_reg_we_i(mem_reg_we_o),
|
|
.mem_reg_waddr_i(rd_waddr_i),
|
|
.mem_reg_wdata_i(mem_wdata),
|
|
.req_csr_i(req_csr_o),
|
|
.csr_reg_we_i(req_csr_o),
|
|
.csr_reg_waddr_i(rd_waddr_i),
|
|
.csr_reg_wdata_i(csr_rdata_i),
|
|
.req_bjp_i(req_bjp_o),
|
|
.bjp_reg_we_i(bjp_op_jump_o),
|
|
.bjp_reg_wdata_i(next_pc_i),
|
|
.bjp_reg_waddr_i(rd_waddr_i),
|
|
.rd_we_i(rd_we_i),
|
|
.rd_waddr_i(rd_waddr_i),
|
|
.alu_reg_wdata_i(alu_res_o),
|
|
.reg_we_o(commit_reg_we_o),
|
|
.reg_waddr_o(reg_waddr_o),
|
|
.reg_wdata_o(reg_wdata_o)
|
|
);
|
|
|
|
assign reg_we_o = commit_reg_we_o;
|
|
|
|
assign jump_flag_o = bjp_cmp_res_o | bjp_op_jump_o | sys_op_fence_o | int_assert_i;
|
|
assign jump_addr_o = int_assert_i? int_addr_i:
|
|
sys_op_fence_o? next_pc_i:
|
|
bjp_res_o;
|
|
assign hold_flag_o = muldiv_stall_o | mem_stall_o;
|
|
|
|
assign csr_raddr_o = csr_addr_o;
|
|
assign csr_waddr_o = csr_addr_o;
|
|
assign csr_we_o = req_csr_o;
|
|
assign csr_wdata_o = alu_res_o;
|
|
|
|
assign mem_we_o = mem_mem_we_o;
|
|
assign mem_wdata_o = mem_wdata;
|
|
|
|
endmodule
|