重构:按功能拆分流水线模块、修复 BLT 指令、注释中文化
1) 模块拆分(便于单独仿真调试)
把原来单文件的三模块结构按功能拆成 10 个独立文件,顶层只保留五级流水
寄存器、子模块例化、PC/IF-ID/ID-EX 控制优先级与对外输出:
cpu21_riscv_alu.v 组合 ALU(result2 用于 MUL 高位/余数)
cpu21_bpb_8.v 8 项全相联分支目标缓冲
cpu21_riscv_decoder.v ID 级组合译码器
cpu21_riscv_regfile.v 寄存器堆(写优先旁路)
cpu21_riscv_forward_unit.v EX 级前递网络
cpu21_riscv_store_unit.v EX 级存储数据对齐(sw/sb)
cpu21_riscv_branch_unit.v EX 级控制流裁决
cpu21_riscv_hazard_unit.v load-use 冒险与停顿/冲刷判定
cpu21_riscv_irq_ctrl.v 中断优先级、ustatus/uepc、嵌套返回栈
cpu21_riscv_perf_counters.v 性能计数器
已把上述文件加入 Vivado 工程 sources_1;端口、时序与行为经 xsim 对同一
ROM 逐周期回归验证,统计量完全一致。
2) 修复 BLT 指令(真值表第 28 行:opcode IR[6:2]=0x18、funct3=100、ALU_OP=SLT)
此前 funct3=100 未译码,blt 被当作空指令执行,于是
`blt s1,zero,loop` 的循环只执行一次就顺序落到退出代码并停机
(现象:只输出第一个值后就不再运行)。
- cpu21_riscv_decoder.v:新增 blt_o,OP_BRANCH 接受 funct3=100,
并按真值表给出 ALU_SLT(beq/bne 仍为 SUB,bltu 仍为 SLTU)
- cpu21_riscv_branch_unit.v:新增 blt_i,用有符号比较
$signed(src1) < $signed(src2) 裁决
- cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v:新增 idex_blt_q 流水寄存器,
IF 级 f_is_branch 纳入 funct3=100,使 blt 也参与 BPB 预测
验证:blt 小程序正确输出 -3/-2/-1 后停机(cond_taken=2);
benchmark 第 [4] 段完整输出 fffffff1..ffffffff;
中断测试程序的中断入口与停留周期与改动前一致。
3) 注释中文化
- cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v 及全部新增子模块使用中文注释;
- testbench/tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v 与新增的 tb_no_intr.v
注释全部译为中文。
- testbench/tb_no_intr.v:与中断测试平台同框架但不注入 irq 脉冲的对照
测试平台(修复其 $dumpvars 引用了不存在的模块名,并改用 tb_no_intr.vcd
避免与另一个 TB 的波形文件互相覆盖)。
4) 其他
- testbench/tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v 的默认 ROM_FILE 改为
cpu21_riscv_redirect_int_bpb_rom.hex(中断测试程序);
- cpu21_riscv_redirect_int_bpb说明.md 增补"文件与模块划分"章节与 BLT 说明;
- 真值表.txt 移动到 testbench/programs/ 下。
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,33 @@
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# 指令 "Funct7
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(十进制)" "Funct3
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(十进制)" "OpCode
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(十六进制)" ALU_OP MemtoReg MemWrite ALU_Src RegWrite ecall S_Type BEQ BNE Jal jalr REMU sel BLT r1u r2u CSR CSRW CSRRCI
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1 add 0 0 C 5 1 1 1
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2 sub 32 0 C 6 1 1 1
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3 and 0 7 C 7 1 1 1
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4 or 0 6 C 8 1 1 1
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5 slt 0 2 C 11 1 1 1
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6 sltu 0 3 C 12 1 1 1
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7 addi 0 4 5 1 1 1
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8 andi 7 4 7 1 1 1
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9 ori 6 4 8 1 1 1
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10 xori 4 4 9 1 1 1
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11 slti 2 4 11 1 1 1
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12 slli 0 1 4 0 1 1 1
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13 srli 0 5 4 2 1 1 1
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14 srai 32 5 4 1 1 1 1
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15 lw 2 0 5 1 1 1 1
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16 sw 2 8 5 1 1 1 1 1
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17 ecall 0 0 1C 1 1 1
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18 beq 0 18 6 1 1 1
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19 bne 1 18 6 1 1 1
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20 jal 1B 1 1
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21 jalr 0 19 6 1 1 1 1
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22 CSRRSI 6 1C 8 1 1 1
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23 CSRRCI 7 1C 7 1 1 1 1
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24 URET 2 0 1C 1
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25 DIVU 1 5 C 4 1 1 1
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26 REMU 1 7 C 4 1 1 1 1
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27 SB 0 8 5 1 1 1 1 1 1
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28 BLT 4 18 11 1 1 1
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29 CSRRW 1 1C 1 1 1
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