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posted by sakurai on December 3, 2022 #562

BSVのFIFO調査

BSVにおいて、パイプラインレジスタとしてFIFOを使用できるか調査します。まず、PCパイプラインを設計します。

  import FIFO::*;

  (* synthesize *)
  module mkTb (Empty);

     Reg#(int) pc    <- mkReg(0);
     FIFO#(int) ifs    <- mkFIFO;
     FIFO#(int) ids    <- mkFIFO;
     FIFO#(int) exs    <- mkFIFO;
     FIFO#(int) mas    <- mkFIFO;
     FIFO#(int) wbs    <- mkFIFO;

     // <PC>
     rule pc_stage;
        if (pc > 100) $finish(0);
        $display("------");
        ifs.enq(pc);
        pc <= pc + 4;
     endrule

     // <IF>
     rule if_stage;
        let pc_if = ifs.first; ifs.deq;
        $display (" pc_if = %04h", pc_if);
        ids.enq (pc_if);
     endrule

     // <ID>
     rule id_stage;
        let pc_id = ids.first; ids.deq;
        $display (" pc_id = %04h", pc_id);
        exs.enq (pc_id);
     endrule

     // <EX>
     rule ex_stage;
        let pc_ex = exs.first; exs.deq;
        $display (" pc_ex = %04h", pc_ex);
        mas.enq (pc_ex);
     endrule

     // <MA>
     rule ma_stage;
        let pc_ma = mas.first; mas.deq;
        $display (" pc_ma = %04h", pc_ma);
        wbs.enq (pc_ma);
     endrule

     // <WB>
     rule wb_stage;
        let pc_wb = wbs.first; wbs.deq;
        $display (" pc_wb = %04h", pc_wb);
     endrule

  endmodule: mkTb

ここで、<PC>は入力レジスタは無いため、ここではFIFOは使用しません(が、後で検討します)。単にPCレジスタを設置するだけです。これは<PC>(PCステージ)のPCということになります。通常はPC<=PC+4ですが、分岐時等ではオフセットが足されます。

各ステージでは、入力されたPCをデキューし、表示し、サイクルの終わりで次のステージにそのPCをエンキューします。

図%-%.1
図562.1 FIFOのDequeuとEnqueueの関係

従って、同一サイクルでエンキューしたものをデキューする(バイパス、パススルー)ことはできません。

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