Fetch, ICache: Autoize ICache/Fetch interface, and rename with more stylish names.
[firearm.git] / ICache.v
1 /* 16 cache entries, 64-byte long cache lines */
2
3 module ICache(
4         input clk,
5         
6         /* ARM core interface */
7         input       [31:0] ic__rd_addr_0a,
8         input              ic__rd_req_0a,
9         output wire        ic__rd_wait_0a,
10         output wire [31:0] ic__rd_data_0a,
11         
12         /* bus interface */
13         output wire bus_req,
14         input bus_ack,
15         output reg [31:0] bus_addr,
16         input [31:0] bus_rdata,
17         output wire [31:0] bus_wdata,
18         output reg bus_rd,
19         output wire bus_wr,
20         input bus_ready);
21         
22         assign bus_wr = 0;
23         assign bus_wdata = 0;
24         
25         wire [31:0] rd_addr_0a;
26         wire        rd_req_0a;
27         reg         rd_wait_0a;
28         reg  [31:0] rd_data_0a;
29         assign ic__rd_wait_0a = rd_wait_0a;
30         assign ic__rd_data_0a = rd_data_0a;
31         assign rd_addr_0a = ic__rd_addr_0a;
32         assign rd_req_0a = ic__rd_req_0a;
33         
34         /* [31 tag 10] [9 cache index 6] [5 data index 0]
35          * so the data index is 6 bits long
36          * so the cache index is 4 bits long
37          * so the tag is 22 bits long. c.c
38          */
39         
40         reg cache_valid [15:0];
41         reg [21:0] cache_tags [15:0];
42         reg [31:0] cache_data [255:0 /* {line, word} */];       //synthesis attribute ram_style of cache_data is distributed
43         
44         integer i;
45         initial
46                 for (i = 0; i < 16; i = i + 1)
47                 begin
48                         cache_valid[i[3:0]] = 0;
49                         cache_tags[i[3:0]] = 0;
50                 end
51         
52         wire [5:0] rd_didx = rd_addr_0a[5:0];
53         wire [3:0] rd_didx_word = rd_didx[5:2];
54         wire [3:0] rd_idx = rd_addr_0a[9:6];
55         wire [21:0] rd_tag = rd_addr_0a[31:10];
56         
57         reg [31:0] prev_rd_addr = 32'hFFFFFFFF;
58         
59         wire cache_hit = cache_valid[rd_idx] && (cache_tags[rd_idx] == rd_tag);
60         
61         reg [3:0] cache_fill_pos = 0;
62         assign bus_req = rd_req_0a && !cache_hit; /* xxx, needed for Verilator */
63         always @(*)
64                 if (rd_req_0a && !cache_hit && bus_ack) begin
65                         bus_addr = {rd_addr_0a[31:6], cache_fill_pos[3:0], 2'b00 /* reads are 32-bits */};
66                         bus_rd = 1;
67                 end else begin
68                         bus_addr = 0;
69                         bus_rd = 0;
70                 end
71
72         wire [31:0] curdata = cache_data[{rd_idx,rd_didx_word}];
73         always @(*) begin
74                 rd_wait_0a = rd_req_0a && !cache_hit;
75                 rd_data_0a = curdata;
76         end
77         
78         always @(posedge clk) begin
79                 prev_rd_addr <= {rd_addr_0a[31:6], 6'b0};
80                 if (cache_fill_pos != 0 && ((prev_rd_addr != {rd_addr_0a[31:6], 6'b0}) || cache_hit))   /* If this wasn't from the same line, or we've moved on somehow, reset the fill circuitry. */
81                         cache_fill_pos <= 0;
82                 else if (rd_req_0a && !cache_hit && bus_ack && bus_ready) begin
83                         $display("ICACHE: FILL: rd addr %08x; bus addr %08x; bus data %08x", rd_addr_0a, bus_addr, bus_rdata);
84                         cache_data[{rd_idx,cache_fill_pos}] <= bus_rdata;
85                         cache_fill_pos <= cache_fill_pos + 1;
86                         if (cache_fill_pos == 15) begin /* Done? */
87                                 cache_tags[rd_idx] <= rd_tag;
88                                 cache_valid[rd_idx] <= 1;
89                                 $display("ICACHE: Fill complete for line %x, tag %x", rd_idx, rd_tag);
90                         end else
91                                 cache_valid[rd_idx] <= 0;
92                 end
93         end
94 endmodule
This page took 0.022512 seconds and 4 git commands to generate.