356debcb7ceddd20683b0f4de67f4ffe1c1121c0
[firearm.git] / DCache.v
1 /* 16 cache entries, 64-byte long cache lines */
2
3 module DCache(
4         input clk,
5         
6         /* ARM core interface */
7         input [31:0] addr,
8         input rd_req,
9         input wr_req,
10         output reg rw_wait,
11         input [31:0] wr_data,
12         output reg [31:0] rd_data,
13         
14         /* bus interface */
15         output wire bus_req,
16         input bus_ack,
17         output reg [31:0] bus_addr = 0,
18         input [31:0] bus_rdata,
19         output reg [31:0] bus_wdata,
20         output reg bus_rd = 0,
21         output reg bus_wr = 0,
22         input bus_ready);
23         
24         /* [31 tag 10] [9 cache index 6] [5 data index 0]
25          * so the data index is 6 bits long
26          * so the cache index is 4 bits long
27          * so the tag is 22 bits long. c.c
28          */
29         
30         reg cache_valid [15:0];
31         reg [21:0] cache_tags [15:0];
32         reg [31:0] cache_data [15:0 /* line */] [15:0 /* word */];
33         
34         reg [4:0] i;
35         initial
36                 for (i = 0; i < 16; i = i + 1)
37                 begin
38                         cache_valid[i[3:0]] = 0;
39                         cache_tags[i[3:0]] = 0;
40                 end
41         
42         wire [5:0] didx = addr[5:0];
43         wire [3:0] didx_word = didx[5:2];
44         wire [3:0] idx = addr[9:6];
45         wire [21:0] tag = addr[31:10];
46         
47         reg [31:0] prev_addr = 32'hFFFFFFFF;
48         
49         wire cache_hit = cache_valid[idx] && (cache_tags[idx] == tag);
50         
51         always @(*) begin
52                 rw_wait = (rd_req && !cache_hit) || (wr_req && (!bus_ack || !bus_ready));
53                 rd_data = cache_data[idx][didx_word];
54                 if (!rw_wait && rd_req)
55                         $display("DCACHE: READ COMPLETE: Addr %08x, data %08x", addr, rd_data);
56         end
57         
58         reg [3:0] cache_fill_pos = 0;
59         assign bus_req = (rd_req && !cache_hit) || wr_req;
60         always @(*)
61         begin
62                 bus_rd = 0;
63                 bus_wr = 0;
64                 bus_addr = 0;
65                 bus_wdata = 0;
66                 if (rd_req && !cache_hit && bus_ack) begin
67                         bus_addr = {addr[31:6], cache_fill_pos[3:0], 2'b00 /* reads are 32-bits */};
68                         bus_rd = 1;
69                 end else if (wr_req && bus_ack) begin
70                         $display("DCACHE: WRITE REQUEST: Addr %08x, data %08x, wait %d", addr, wr_data, rw_wait);
71                         bus_addr = addr;
72                         bus_wr = 1;
73                         bus_wdata = wr_data;
74                 end
75         end
76         
77         always @(posedge clk) begin
78                 prev_addr <= {addr[31:6], 6'b0};
79                 if (rd_req && (cache_fill_pos != 0) && ((prev_addr != {addr[31:6], 6'b0}) || cache_hit))        /* If this wasn't from the same line, or we've moved on somehow, reset the fill circuitry. */
80                         cache_fill_pos <= 0;
81                 else if (rd_req && !cache_hit) begin
82                         if (bus_ready && bus_ack) begin /* Started the fill, and we have data. */
83                                 $display("DCACHE: FILL: rd addr %08x; bus addr %08x; bus data %08x, bus_req %d, bus_ack %d", addr, bus_addr, bus_rdata, bus_req, bus_ack);
84                                 cache_data[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[idx] <= tag;
88                                         cache_valid[idx] <= 1;
89                                 end else
90                                         cache_valid[idx] <= 0;
91                         end
92                 end else if (wr_req && cache_hit)
93                         cache_data[idx][addr[5:2]] = wr_data;
94         end
95 endmodule
This page took 0.016092 seconds and 2 git commands to generate.