| module zeroriscy_compressed_decoder ( |
| instr_i, |
| instr_o, |
| is_compressed_o, |
| illegal_instr_o |
| ); |
| parameter OPCODE_SYSTEM = 7'h73; |
| parameter OPCODE_FENCE = 7'h0f; |
| parameter OPCODE_OP = 7'h33; |
| parameter OPCODE_OPIMM = 7'h13; |
| parameter OPCODE_STORE = 7'h23; |
| parameter OPCODE_LOAD = 7'h03; |
| parameter OPCODE_BRANCH = 7'h63; |
| parameter OPCODE_JALR = 7'h67; |
| parameter OPCODE_JAL = 7'h6f; |
| parameter OPCODE_AUIPC = 7'h17; |
| parameter OPCODE_LUI = 7'h37; |
| |
| // those opcodes are now used for PULP custom instructions |
| // parameter OPCODE_CUST0 = 7'h0b |
| // parameter OPCODE_CUST1 = 7'h2b |
| |
| // PULP custom |
| parameter OPCODE_LOAD_POST = 7'h0b; |
| parameter OPCODE_STORE_POST = 7'h2b; |
| parameter OPCODE_PULP_OP = 7'h5b; |
| parameter OPCODE_VECOP = 7'h57; |
| parameter OPCODE_HWLOOP = 7'h7b; |
| |
| parameter REGC_S1 = 2'b10; |
| parameter REGC_RD = 2'b01; |
| parameter REGC_ZERO = 2'b11; |
| |
| |
| ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
| // _ _ _ _ ___ _ _ // |
| // / \ | | | | | | / _ \ _ __ ___ _ __ __ _| |_(_) ___ _ __ ___ // |
| // / _ \ | | | | | | | | | | '_ \ / _ \ '__/ _` | __| |/ _ \| '_ \/ __| // |
| // / ___ \| |__| |_| | | |_| | |_) | __/ | | (_| | |_| | (_) | | | \__ \ // |
| // /_/ \_\_____\___/ \___/| .__/ \___|_| \__,_|\__|_|\___/|_| |_|___/ // |
| // |_| // |
| ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
| |
| parameter ALU_OP_WIDTH = 6; |
| |
| parameter ALU_ADD = 6'b011000; |
| parameter ALU_SUB = 6'b011001; |
| parameter ALU_ADDU = 6'b011010; |
| parameter ALU_SUBU = 6'b011011; |
| parameter ALU_ADDR = 6'b011100; |
| parameter ALU_SUBR = 6'b011101; |
| parameter ALU_ADDUR = 6'b011110; |
| parameter ALU_SUBUR = 6'b011111; |
| |
| parameter ALU_XOR = 6'b101111; |
| parameter ALU_OR = 6'b101110; |
| parameter ALU_AND = 6'b010101; |
| |
| // Shifts |
| parameter ALU_SRA = 6'b100100; |
| parameter ALU_SRL = 6'b100101; |
| parameter ALU_ROR = 6'b100110; |
| parameter ALU_SLL = 6'b100111; |
| |
| // bit manipulation |
| parameter ALU_BEXT = 6'b101000; |
| parameter ALU_BEXTU = 6'b101001; |
| parameter ALU_BINS = 6'b101010; |
| parameter ALU_BCLR = 6'b101011; |
| parameter ALU_BSET = 6'b101100; |
| |
| // Bit counting |
| parameter ALU_FF1 = 6'b110110; |
| parameter ALU_FL1 = 6'b110111; |
| parameter ALU_CNT = 6'b110100; |
| parameter ALU_CLB = 6'b110101; |
| |
| // Sign-/zero-extensions |
| parameter ALU_EXTS = 6'b111110; |
| parameter ALU_EXT = 6'b111111; |
| |
| // Comparisons |
| parameter ALU_LTS = 6'b000000; |
| parameter ALU_LTU = 6'b000001; |
| parameter ALU_LES = 6'b000100; |
| parameter ALU_LEU = 6'b000101; |
| parameter ALU_GTS = 6'b001000; |
| parameter ALU_GTU = 6'b001001; |
| parameter ALU_GES = 6'b001010; |
| parameter ALU_GEU = 6'b001011; |
| parameter ALU_EQ = 6'b001100; |
| parameter ALU_NE = 6'b001101; |
| |
| // Set Lower Than operations |
| parameter ALU_SLTS = 6'b000010; |
| parameter ALU_SLTU = 6'b000011; |
| parameter ALU_SLETS = 6'b000110; |
| parameter ALU_SLETU = 6'b000111; |
| |
| // Absolute value |
| parameter ALU_ABS = 6'b010100; |
| parameter ALU_CLIP = 6'b010110; |
| parameter ALU_CLIPU = 6'b010111; |
| |
| // Insert/extract |
| parameter ALU_INS = 6'b101101; |
| |
| // min/max |
| parameter ALU_MIN = 6'b010000; |
| parameter ALU_MINU = 6'b010001; |
| parameter ALU_MAX = 6'b010010; |
| parameter ALU_MAXU = 6'b010011; |
| |
| // div/rem |
| parameter ALU_DIVU = 6'b110000; // bit 0 is used for signed mode, bit 1 is used for remdiv |
| parameter ALU_DIV = 6'b110001; // bit 0 is used for signed mode, bit 1 is used for remdiv |
| parameter ALU_REMU = 6'b110010; // bit 0 is used for signed mode, bit 1 is used for remdiv |
| parameter ALU_REM = 6'b110011; // bit 0 is used for signed mode, bit 1 is used for remdiv |
| |
| parameter ALU_SHUF = 6'b111010; |
| parameter ALU_SHUF2 = 6'b111011; |
| parameter ALU_PCKLO = 6'b111000; |
| parameter ALU_PCKHI = 6'b111001; |
| |
| |
| parameter MD_OP_MULL = 2'b00; |
| parameter MD_OP_MULH = 2'b01; |
| parameter MD_OP_DIV = 2'b10; |
| parameter MD_OP_REM = 2'b11; |
| |
| // vector modes |
| parameter VEC_MODE32 = 2'b00; |
| parameter VEC_MODE16 = 2'b10; |
| parameter VEC_MODE8 = 2'b11; |
| |
| |
| ///////////////////////////////////////////////////////// |
| // ____ ____ ____ _ _ // |
| // / ___/ ___| | _ \ ___ __ _(_)___| |_ ___ _ __ // |
| // | | \___ \ | |_) / _ \/ _` | / __| __/ _ \ '__| // |
| // | |___ ___) | | _ < __/ (_| | \__ \ || __/ | // |
| // \____|____/ |_| \_\___|\__, |_|___/\__\___|_| // |
| // |___/ // |
| ///////////////////////////////////////////////////////// |
| |
| // CSR operations |
| parameter CSR_OP_NONE = 2'b00; |
| parameter CSR_OP_WRITE = 2'b01; |
| parameter CSR_OP_SET = 2'b10; |
| parameter CSR_OP_CLEAR = 2'b11; |
| |
| |
| // SPR for debugger, not accessible by CPU |
| parameter SP_DVR0 = 16'h3000; |
| parameter SP_DCR0 = 16'h3008; |
| parameter SP_DMR1 = 16'h3010; |
| parameter SP_DMR2 = 16'h3011; |
| |
| parameter SP_DVR_MSB = 8'h00; |
| parameter SP_DCR_MSB = 8'h01; |
| parameter SP_DMR_MSB = 8'h02; |
| parameter SP_DSR_MSB = 8'h04; |
| |
| // Privileged mode |
| typedef enum logic[1:0] { |
| PRIV_LVL_M = 2'b11, |
| PRIV_LVL_H = 2'b10, |
| PRIV_LVL_S = 2'b01, |
| PRIV_LVL_U = 2'b00 |
| } PrivLvl_t; |
| |
| /////////////////////////////////////////////// |
| // ___ ____ ____ _ // |
| // |_ _| _ \ / ___|| |_ __ _ __ _ ___ // |
| // | || | | | \___ \| __/ _` |/ _` |/ _ \ // |
| // | || |_| | ___) | || (_| | (_| | __/ // |
| // |___|____/ |____/ \__\__,_|\__, |\___| // |
| // |___/ // |
| /////////////////////////////////////////////// |
| |
| // forwarding operand mux |
| parameter SEL_REGFILE = 2'b00; |
| parameter SEL_FW_EX = 2'b01; |
| parameter SEL_FW_WB = 2'b10; |
| parameter SEL_MISALIGNED = 2'b11; |
| |
| // operand a selection |
| parameter OP_A_REGA_OR_FWD = 3'b000; |
| parameter OP_A_CURRPC = 3'b001; |
| parameter OP_A_IMM = 3'b010; |
| parameter OP_A_REGB_OR_FWD = 3'b011; |
| parameter OP_A_REGC_OR_FWD = 3'b100; |
| |
| // immediate a selection |
| parameter IMMA_Z = 1'b0; |
| parameter IMMA_ZERO = 1'b1; |
| |
| // operand b selection |
| parameter OP_B_REGB_OR_FWD = 3'b000; |
| parameter OP_B_REGC_OR_FWD = 3'b001; |
| parameter OP_B_IMM = 3'b010; |
| parameter OP_B_REGA_OR_FWD = 3'b011; |
| parameter OP_B_BMASK = 3'b100; |
| parameter OP_B_ZERO = 3'b101; |
| |
| // immediate b selection |
| parameter IMMB_I = 4'b0000; |
| parameter IMMB_S = 4'b0001; |
| parameter IMMB_U = 4'b0010; |
| parameter IMMB_PCINCR = 4'b0011; |
| parameter IMMB_S2 = 4'b0100; |
| parameter IMMB_S3 = 4'b0101; |
| parameter IMMB_VS = 4'b0110; |
| parameter IMMB_VU = 4'b0111; |
| parameter IMMB_SHUF = 4'b1000; |
| parameter IMMB_CLIP = 4'b1001; |
| parameter IMMB_BI = 4'b1011; |
| parameter IMMB_UJ = 4'b1100; |
| parameter IMMB_SB = 4'b1101; |
| |
| // bit mask selection |
| parameter BMASK_A_ZERO = 1'b0; |
| parameter BMASK_A_S3 = 1'b1; |
| |
| parameter BMASK_B_S2 = 2'b00; |
| parameter BMASK_B_S3 = 2'b01; |
| parameter BMASK_B_ZERO = 2'b10; |
| parameter BMASK_B_ONE = 2'b11; |
| |
| parameter BMASK_A_REG = 1'b0; |
| parameter BMASK_A_IMM = 1'b1; |
| parameter BMASK_B_REG = 1'b0; |
| parameter BMASK_B_IMM = 1'b1; |
| |
| |
| |
| /////////////////////////////////////////////// |
| // ___ _____ ____ _ // |
| // |_ _| ___| / ___|| |_ __ _ __ _ ___ // |
| // | || |_ \___ \| __/ _` |/ _` |/ _ \ // |
| // | || _| ___) | || (_| | (_| | __/ // |
| // |___|_| |____/ \__\__,_|\__, |\___| // |
| // |___/ // |
| /////////////////////////////////////////////// |
| |
| // PC mux selector defines |
| parameter PC_BOOT = 3'b000; |
| parameter PC_JUMP = 3'b010; |
| parameter PC_EXCEPTION = 3'b100; |
| parameter PC_ERET = 3'b101; |
| parameter PC_DBG_NPC = 3'b111; |
| |
| // Exception PC mux selector defines |
| parameter EXC_PC_ILLINSN = 2'b00; |
| parameter EXC_PC_ECALL = 2'b01; |
| parameter EXC_PC_LOAD = 2'b10; |
| parameter EXC_PC_STORE = 2'b10; |
| parameter EXC_PC_IRQ = 2'b11; |
| |
| // Exception Cause |
| parameter EXC_CAUSE_ILLEGAL_INSN = 6'h02; |
| parameter EXC_CAUSE_BREAKPOINT = 6'h03; |
| parameter EXC_CAUSE_ECALL_MMODE = 6'h0B; |
| |
| // Exceptions offsets |
| // target address = {boot_addr[31:8], EXC_OFF} (boot_addr must be 32 BYTE aligned!) |
| // offset 00 to 7e is used for external interrupts |
| parameter EXC_OFF_RST = 8'h80; |
| parameter EXC_OFF_ILLINSN = 8'h84; |
| parameter EXC_OFF_ECALL = 8'h88; |
| parameter EXC_OFF_LSUERR = 8'h8c; |
| |
| |
| // Debug module |
| parameter DBG_SETS_W = 6; |
| |
| parameter DBG_SETS_IRQ = 5; |
| parameter DBG_SETS_ECALL = 4; |
| parameter DBG_SETS_EILL = 3; |
| parameter DBG_SETS_ELSU = 2; |
| parameter DBG_SETS_EBRK = 1; |
| parameter DBG_SETS_SSTE = 0; |
| |
| parameter DBG_CAUSE_HALT = 6'h1F; |
| input wire [31:0] instr_i; |
| output reg [31:0] instr_o; |
| output wire is_compressed_o; |
| output reg illegal_instr_o; |
| always @(*) begin |
| illegal_instr_o = 1'b0; |
| instr_o = 1'sb0; |
| case (instr_i[1:0]) |
| 2'b00: |
| case (instr_i[15:13]) |
| 3'b000: begin |
| instr_o = {2'b00, instr_i[10:7], instr_i[12:11], instr_i[5], instr_i[6], 2'b00, 5'h02, 3'b000, 2'b01, instr_i[4:2], OPCODE_OPIMM}; |
| if (instr_i[12:5] == 8'b00000000) |
| illegal_instr_o = 1'b1; |
| end |
| 3'b010: instr_o = {5'b00000, instr_i[5], instr_i[12:10], instr_i[6], 2'b00, 2'b01, instr_i[9:7], 3'b010, 2'b01, instr_i[4:2], OPCODE_LOAD}; |
| 3'b110: instr_o = {5'b00000, instr_i[5], instr_i[12], 2'b01, instr_i[4:2], 2'b01, instr_i[9:7], 3'b010, instr_i[11:10], instr_i[6], 2'b00, OPCODE_STORE}; |
| default: illegal_instr_o = 1'b1; |
| endcase |
| 2'b01: |
| case (instr_i[15:13]) |
| 3'b000: instr_o = {{6 {instr_i[12]}}, instr_i[12], instr_i[6:2], instr_i[11:7], 3'b000, instr_i[11:7], OPCODE_OPIMM}; |
| 3'b001, 3'b101: instr_o = {instr_i[12], instr_i[8], instr_i[10:9], instr_i[6], instr_i[7], instr_i[2], instr_i[11], instr_i[5:3], {9 {instr_i[12]}}, 4'b0000, ~instr_i[15], OPCODE_JAL}; |
| 3'b010: begin |
| instr_o = {{6 {instr_i[12]}}, instr_i[12], instr_i[6:2], 5'b00000, 3'b000, instr_i[11:7], OPCODE_OPIMM}; |
| if (instr_i[11:7] == 5'b00000) |
| illegal_instr_o = 1'b1; |
| end |
| 3'b011: begin |
| instr_o = {{15 {instr_i[12]}}, instr_i[6:2], instr_i[11:7], OPCODE_LUI}; |
| if (instr_i[11:7] == 5'h02) |
| instr_o = {{3 {instr_i[12]}}, instr_i[4:3], instr_i[5], instr_i[2], instr_i[6], 4'b0000, 5'h02, 3'b000, 5'h02, OPCODE_OPIMM}; |
| else if (instr_i[11:7] == 5'b00000) |
| illegal_instr_o = 1'b1; |
| if ({instr_i[12], instr_i[6:2]} == 6'b000000) |
| illegal_instr_o = 1'b1; |
| end |
| 3'b100: |
| case (instr_i[11:10]) |
| 2'b00, 2'b01: begin |
| instr_o = {1'b0, instr_i[10], 5'b00000, instr_i[6:2], 2'b01, instr_i[9:7], 3'b101, 2'b01, instr_i[9:7], OPCODE_OPIMM}; |
| if (instr_i[12] == 1'b1) |
| illegal_instr_o = 1'b1; |
| if (instr_i[6:2] == 5'b00000) |
| illegal_instr_o = 1'b1; |
| end |
| 2'b10: instr_o = {{6 {instr_i[12]}}, instr_i[12], instr_i[6:2], 2'b01, instr_i[9:7], 3'b111, 2'b01, instr_i[9:7], OPCODE_OPIMM}; |
| 2'b11: |
| case ({instr_i[12], instr_i[6:5]}) |
| 3'b000: instr_o = {9'b010000001, instr_i[4:2], 2'b01, instr_i[9:7], 3'b000, 2'b01, instr_i[9:7], OPCODE_OP}; |
| 3'b001: instr_o = {9'b000000001, instr_i[4:2], 2'b01, instr_i[9:7], 3'b100, 2'b01, instr_i[9:7], OPCODE_OP}; |
| 3'b010: instr_o = {9'b000000001, instr_i[4:2], 2'b01, instr_i[9:7], 3'b110, 2'b01, instr_i[9:7], OPCODE_OP}; |
| 3'b011: instr_o = {9'b000000001, instr_i[4:2], 2'b01, instr_i[9:7], 3'b111, 2'b01, instr_i[9:7], OPCODE_OP}; |
| 3'b100, 3'b101, 3'b110, 3'b111: illegal_instr_o = 1'b1; |
| endcase |
| endcase |
| 3'b110, 3'b111: instr_o = {{4 {instr_i[12]}}, instr_i[6:5], instr_i[2], 5'b00000, 2'b01, instr_i[9:7], 2'b00, instr_i[13], instr_i[11:10], instr_i[4:3], instr_i[12], OPCODE_BRANCH}; |
| default: illegal_instr_o = 1'b1; |
| endcase |
| 2'b10: |
| case (instr_i[15:13]) |
| 3'b000: begin |
| instr_o = {7'b0000000, instr_i[6:2], instr_i[11:7], 3'b001, instr_i[11:7], OPCODE_OPIMM}; |
| if (instr_i[11:7] == 5'b00000) |
| illegal_instr_o = 1'b1; |
| if ((instr_i[12] == 1'b1) || (instr_i[6:2] == 5'b00000)) |
| illegal_instr_o = 1'b1; |
| end |
| 3'b010: begin |
| instr_o = {4'b0000, instr_i[3:2], instr_i[12], instr_i[6:4], 2'b00, 5'h02, 3'b010, instr_i[11:7], OPCODE_LOAD}; |
| if (instr_i[11:7] == 5'b00000) |
| illegal_instr_o = 1'b1; |
| end |
| 3'b100: |
| if (instr_i[12] == 1'b0) begin |
| instr_o = {7'b0000000, instr_i[6:2], 5'b00000, 3'b000, instr_i[11:7], OPCODE_OP}; |
| if (instr_i[6:2] == 5'b00000) |
| instr_o = {12'b000000000000, instr_i[11:7], 3'b000, 5'b00000, OPCODE_JALR}; |
| end |
| else begin |
| instr_o = {7'b0000000, instr_i[6:2], instr_i[11:7], 3'b000, instr_i[11:7], OPCODE_OP}; |
| if (instr_i[11:7] == 5'b00000) begin |
| instr_o = 32'h00100073; |
| if (instr_i[6:2] != 5'b00000) |
| illegal_instr_o = 1'b1; |
| end |
| else if (instr_i[6:2] == 5'b00000) |
| instr_o = {12'b000000000000, instr_i[11:7], 3'b000, 5'b00001, OPCODE_JALR}; |
| end |
| 3'b110: instr_o = {4'b0000, instr_i[8:7], instr_i[12], instr_i[6:2], 5'h02, 3'b010, instr_i[11:9], 2'b00, OPCODE_STORE}; |
| default: illegal_instr_o = 1'b1; |
| endcase |
| default: instr_o = instr_i; |
| endcase |
| end |
| assign is_compressed_o = instr_i[1:0] != 2'b11; |
| endmodule |
