P5课上测试

一.增添指令一般步骤

  • 明确指令RTL，可以使用课上提供的.class文件进行模拟
  • 明确非转发数据通路：可以在单周期中思考新指令的行为，构思出数据通路
  • 考虑转发：
    • 考虑GRF的五位写入地址是否正确，一般在第二步已经调整完毕，但是像lwer,lhso等条件存储类指令只有在M级中从DM中取出数据后才能明确写入地址，需要在M级将写入地址再次修改
    • 明确新指令的T_rs_use,T_rt_use,T_new,用不到的寄存器设置为T_rs/rt_use = 3

二.课上测试题型分析

1.计算指令——在E级就可以完成所有操作

​ 新增的计算指令一般只需要增加ALU的功能，但是计算行为会稍稍复杂一些，Tnew和Tuse与calc_R或calc_I型保持一致即可

例如 循环左移

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if(B[4:0] == 5'b0) out = A;
else out = A << B[4:0] | A >> (6'd32 - B[4:0])

2.条件跳转类——在D级就可以完成所有操作

  • 条件跳转 + 无条件链接
  • 条件跳转 + 条件链接
  • 条件跳转 + 条件（无条件）链接 + 不跳转时清空延迟槽

1.条件跳转

  • 增加CMP中的判断功能

2.无条件链接

  • D级将RegWrite置为1，跟随流水并更改A3(31)，最后在W级选择PC8作为写入数据

3.条件链接

  • 在D级根据CMP模块的输出结果判断RegWrite是否有效
  • 设置一个check信号用以确定当前指令是否为新指令，进行流水
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wire D_RegWrite_new = check_D ? (D_CMP_out ? 1'b1 : 1'b0) : RegWrite_D;
//判断是否为新信号 如果是就已经隐含着regwrite=1,只需对CMP结果进行判断
//如果不是就保留原信号
//uut
E_reg top_e_reg(
    .RegWrite_D(D_RegWrite_new),
);

4.不跳转时清空延迟槽

  • 根据CMP输出结果判断是否要清空D级流水寄存器(这就是hyggge学长P5教程中D级clr信号接口的原因QAQ)
  • 注意：当前为stall状态则不能清空延迟槽，此时传入CMP模块的不是新值，判断无效
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wire D_reg_clr = check_D & ~D_CMP_out & ~stall  //新信号 & 不跳转 & 不暂停
D_reg top_d_reg(
    .D_clr(D_reg_clr) //加入到同步复位列表中

);

3.条件存储类——在M级就可以完成所有操作

  • 在原来基础上修改stall控制信号，如果D级的指令要读寄存器，而且后面的新指令可能要写这个寄存器，那么就stall
  • 修改写入A3地址并传入W_reg和HCU

1. condition1

  • condition成立 ：将DM中值写入A
  • condition不成立 ：将DM中值写入B
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//第一种题型(eg：condition满足向rt号写，否则写31号)
    assign   stall_rs_E = (D_A1 != 5'd0) & (check_E ? (D_A1 == E_A3 | D_A1 == 5'd31) : D_A1 == E_A3) & (RFWrite_E) & (Tuse_rs < Tnew_E);
    assign   stall_rs_M = (D_A1 != 5'd0) & (check_M ? (D_A1 == M_A3 | D_A1 == 5'd31) : D_A1 == M_A3) & (RFWrite_M) & (Tuse_rs < Tnew_M);
    assign   stall_rt_E = (D_A2 != 5'd0) & (check_E ? (D_A2 == E_A3 | D_A2 == 5'd31) : D_A2 == E_A3) & (RFWrite_E) & (Tuse_rt < Tnew_E);
    assign   stall_rt_M = (D_A2 != 5'd0) & (check_M ? (D_A2 == M_A3 | D_A2 == 5'd31) : D_A2 == M_A3) & (RFWrite_M) & (Tuse_rt < Tnew_M);
//更改写入寄存器地址(eg：condition满足向rt号写，否则写31号)
    wire M_A3_new = check_M ? (condition ? `rt : 5'd31) : M_A3; 
//uut
W_reg top_w_reg(
    .M_A3(M_A3_new),
);
HCU top_hcu(
    .M_A3(M_A3_new),
);

2.condition2

  • conditon成立 ：向31号写
  • condition不成立 ：不写（写入0号寄存器）
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//按照第一种题型以写成  (check_M ? (D_A2 == 5'd31 | D_A2 == 5'd0): D_A2 == M_A3),因为前面有条件 D_A2 != 5'd0，所以可以简化
	assign   stall_rs_E = (D_A1 != 5'd0) & (check_E ? D_A2 == 5'd31 : D_A2 == M_A3) & (RFWrite_E) & (Tuse_rs < Tnew_E);
    assign   stall_rs_M = (D_A1 != 5'd0) & (check_M ? D_A2 == 5'd31 : D_A2 == M_A3) & (RFWrite_M) & (Tuse_rs < Tnew_M);
	assign   stall_rt_E = (D_A2 != 5'd0) & (check_E ? D_A2 == 5'd31 : D_A2 == M_A3) & (RFWrite_E) & (Tuse_rt < Tnew_E);
    assign   stall_rt_M = (D_A2 != 5'd0) & (check_M ? D_A2 == 5'd31 : D_A2 == M_A3) & (RFWrite_M) & (Tuse_rt < Tnew_M);
//更改写入寄存器地址(eg：condition满足向31号写，否则不写)
    wire M_A3_new = check_M ? (condition ? 5'd31 : 5'd0) : M_A3; 
//uut
W_reg top_w_reg(
    .M_A3(M_A3_new),
);
HCU top_hcu(
    .M_A3(M_A3_new),
);

3.condition3

  • condition满足时写入DM中值的低五位
  • 这种情况下可能写入所有的寄存器，直接暂停
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//第三种题型 (eg：condition满足时写入位置为DM的读取值的低五位) 
	assign   stall_rs_E = (D_A1 != 5'd0) & (check_E ? 1'b1 : D_A2 == M_A3) & (RFWrite_E) & (Tuse_rs < Tnew_E);
    assign   stall_rs_M = (D_A1 != 5'd0) & (check_M ? 1'b1 : D_A2 == M_A3) & (RFWrite_M) & (Tuse_rs < Tnew_M);
	assign   stall_rt_E = (D_A2 != 5'd0) & (check_E ? 1'b1 : D_A2 == M_A3) & (RFWrite_E) & (Tuse_rt < Tnew_E);
    assign   stall_rt_M = (D_A2 != 5'd0) & (check_M ? 1'b1 : D_A2 == M_A3) & (RFWrite_M) & (Tuse_rt < Tnew_M);
//更改写入寄存器地址(eg：写入位置为DM的读取值的低五位)  
    wire M_A3_new = check_M ? DM_out[4:0] : M_A3; 
//uut
W_reg top_w_reg(
    .M_A3(M_A3_new),
);  
HCU top_hcu(
    .M_A3(M_A3_new),
);