xref: /XiangShan/src/main/scala/xiangshan/backend/fu/Alu.scala (revision 3ef996e98b45cfccede05303f348c9a64bc97a76)
1e18c367fSLinJiaweipackage xiangshan.backend.fu
2e18c367fSLinJiawei
3e18c367fSLinJiaweiimport chisel3._
4e18c367fSLinJiaweiimport chisel3.util._
5*3ef996e9SLinJiaweiimport utils.{LookupTree, LookupTreeDefault, ParallelMux, SignExt, XSDebug, ZeroExt}
6e18c367fSLinJiaweiimport xiangshan._
7e18c367fSLinJiaweiimport xiangshan.backend.ALUOpType
8e18c367fSLinJiawei
952c3f215SLinJiaweiclass Alu extends FunctionUnit with HasRedirectOut {
10e18c367fSLinJiawei
11e18c367fSLinJiawei  val (src1, src2, offset, func, pc, uop) = (
12e18c367fSLinJiawei    io.in.bits.src(0),
13e18c367fSLinJiawei    io.in.bits.src(1),
14e18c367fSLinJiawei    io.in.bits.uop.ctrl.imm,
15e18c367fSLinJiawei    io.in.bits.uop.ctrl.fuOpType,
16e18c367fSLinJiawei    SignExt(io.in.bits.uop.cf.pc, AddrBits),
17e18c367fSLinJiawei    io.in.bits.uop
18e18c367fSLinJiawei  )
19e18c367fSLinJiawei
20dfd9e0a8SLinJiawei  val valid = io.in.valid
21e18c367fSLinJiawei
22e18c367fSLinJiawei  val isAdderSub = (func =/= ALUOpType.add) && (func =/= ALUOpType.addw)
23*3ef996e9SLinJiawei  val addRes = src1 +& src2
24*3ef996e9SLinJiawei  val subRes = (src1 +& (~src2).asUInt()) + 1.U
25e18c367fSLinJiawei  val xorRes = src1 ^ src2
26*3ef996e9SLinJiawei  val sltu = !subRes(XLEN)
27e18c367fSLinJiawei  val slt = xorRes(XLEN-1) ^ sltu
28e18c367fSLinJiawei
29e18c367fSLinJiawei  val shsrc1 = LookupTreeDefault(func, src1, List(
30e18c367fSLinJiawei    ALUOpType.srlw -> ZeroExt(src1(31,0), 64),
31e18c367fSLinJiawei    ALUOpType.sraw -> SignExt(src1(31,0), 64)
32e18c367fSLinJiawei  ))
33e18c367fSLinJiawei  val shamt = Mux(ALUOpType.isWordOp(func), src2(4, 0), src2(5, 0))
34*3ef996e9SLinJiawei
35*3ef996e9SLinJiawei  val miscRes = ParallelMux(List(
36*3ef996e9SLinJiawei    ALUOpType.sll  -> (shsrc1 << shamt)(XLEN-1, 0),
37e18c367fSLinJiawei    ALUOpType.slt  -> ZeroExt(slt, XLEN),
38e18c367fSLinJiawei    ALUOpType.sltu -> ZeroExt(sltu, XLEN),
39e18c367fSLinJiawei    ALUOpType.xor  -> xorRes,
40e18c367fSLinJiawei    ALUOpType.srl  -> (shsrc1 >> shamt),
41e18c367fSLinJiawei    ALUOpType.or   -> (src1 | src2),
42e18c367fSLinJiawei    ALUOpType.and  -> (src1 & src2),
43*3ef996e9SLinJiawei    ALUOpType.sra  -> (shsrc1.asSInt >> shamt).asUInt
44*3ef996e9SLinJiawei  ).map(x => (x._1 === func(3, 0), x._2)))
45*3ef996e9SLinJiawei
46*3ef996e9SLinJiawei  val res = Mux(ALUOpType.isAddSub(func),
47*3ef996e9SLinJiawei    Mux(isAdderSub, subRes, addRes),
48*3ef996e9SLinJiawei    miscRes
49*3ef996e9SLinJiawei  )
50*3ef996e9SLinJiawei
51e18c367fSLinJiawei  val aluRes = Mux(ALUOpType.isWordOp(func), SignExt(res(31,0), 64), res)
52e18c367fSLinJiawei
53e18c367fSLinJiawei  val branchOpTable = List(
54e18c367fSLinJiawei    ALUOpType.getBranchType(ALUOpType.beq)  -> !xorRes.orR,
55e18c367fSLinJiawei    ALUOpType.getBranchType(ALUOpType.blt)  -> slt,
56e18c367fSLinJiawei    ALUOpType.getBranchType(ALUOpType.bltu) -> sltu
57e18c367fSLinJiawei  )
58e18c367fSLinJiawei
59*3ef996e9SLinJiawei  val isBranch = uop.cf.brUpdate.pd.isBr
60*3ef996e9SLinJiawei  val isRVC = uop.cf.brUpdate.pd.isRVC
61e18c367fSLinJiawei  val taken = LookupTree(ALUOpType.getBranchType(func), branchOpTable) ^ ALUOpType.isBranchInvert(func)
62*3ef996e9SLinJiawei  val target = (pc + offset)(VAddrBits-1,0)
63e18c367fSLinJiawei  val snpc = Mux(isRVC, pc + 2.U, pc + 4.U)
64e18c367fSLinJiawei
65e18c367fSLinJiawei  redirectOutValid := io.out.valid && isBranch
66e18c367fSLinJiawei  redirectOut.pc := uop.cf.pc
67e18c367fSLinJiawei  redirectOut.target := Mux(!taken && isBranch, snpc, target)
68e18c367fSLinJiawei  redirectOut.brTag := uop.brTag
69bfb958a3SYinan Xu  redirectOut.level := RedirectLevel.flushAfter
70bfb958a3SYinan Xu  redirectOut.interrupt := DontCare
71e18c367fSLinJiawei  redirectOut.roqIdx := uop.roqIdx
72e18c367fSLinJiawei
73e18c367fSLinJiawei  brUpdate := uop.cf.brUpdate
74e18c367fSLinJiawei  // override brUpdate
75e18c367fSLinJiawei  brUpdate.pc := uop.cf.pc
76e18c367fSLinJiawei  brUpdate.target := Mux(!taken && isBranch, snpc, target)
77e18c367fSLinJiawei  brUpdate.brTarget := target
78e18c367fSLinJiawei  brUpdate.taken := isBranch && taken
79e18c367fSLinJiawei  brUpdate.brTag := uop.brTag
80e18c367fSLinJiawei
81e18c367fSLinJiawei  io.in.ready := io.out.ready
82e18c367fSLinJiawei  io.out.valid := valid
83e18c367fSLinJiawei  io.out.bits.uop <> io.in.bits.uop
84e18c367fSLinJiawei  io.out.bits.data := aluRes
85e18c367fSLinJiawei}
86