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/**
* Author: Anubhav Tomar
*
* ALU Definition
**/
#ifndef ALU_H
#define ALU_H
#include<systemc.h>
template <class _dataSize>
class _aluBlock : public sc_module {
public:
// Inputs
sc_in<bool> _aluEnable;
sc_in<sc_uint<4> > _aluControlSig;
sc_in<sc_uint<4> > _condControlSig;
sc_in<sc_uint<1> > _isImmControlSig;
sc_in<_dataSize> _operand1;
sc_in<_dataSize> _operand2;
// Outputs
sc_out<_dataSize> _resultOut;
SC_HAS_PROCESS(_aluBlock);
_aluBlock(sc_module_name name) : sc_module(name) {
SC_METHOD(_executions);
sensitive<<_aluEnable.pos();
};
private:
sc_uint<16> const _dataMAX = 0xFFFF;
sc_uint<16> const _dataZero = 0x0000;
sc_uint<3> const _overflowBit = 0x0007;
sc_uint<3> const _carryBit = 0x0005;
sc_uint<3> const _zeroBit = 0x0004;
sc_uint<3> const _negativeBit = 0x0001;
sc_uint<8> _PSR;
bool _checkCondition (std::string instruction) {
cout<<"@ "<<sc_time_stamp()<<"------Start _checkCondition--------"<<endl<<endl<<endl;
bool res = false;
switch(_condControlSig.read()) {
case 0b0000: // EQ
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<instruction<<endl;
cout<<" Condition : EQ"<<endl;
if(_PSR.range(_zeroBit , _zeroBit) == 1) {
res = true;
}
break;
case 0b0001: // NE
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<instruction<<endl;
cout<<" Condition : NE"<<endl;
if(_PSR.range(_zeroBit , _zeroBit) == 0) {
res = true;
}
break;
case 0b0010: // GE
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<instruction<<endl;
cout<<" Condition : GE"<<endl;
if(_PSR.range(_zeroBit , _zeroBit) == 1 && _PSR.range(_negativeBit , _negativeBit) == 1) {
res = true;
}
break;
case 0b0011: // CS
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<instruction<<endl;
cout<<" Condition : CS"<<endl;
if(_PSR.range(_carryBit , _carryBit) == 1) {
res = true;
}
break;
case 0b0100: // CC
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<instruction<<endl;
cout<<" Condition : CC"<<endl;
if(_PSR.range(_carryBit , _carryBit) == 0) {
res = true;
}
break;
case 0b0101: // GT
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<instruction<<endl;
cout<<" Condition : GT"<<endl;
if(_PSR.range(_negativeBit , _negativeBit) == 1) {
res = true;
}
break;
case 0b0110: // LE
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<instruction<<endl;
cout<<" Condition : LE"<<endl;
if(_PSR.range(_negativeBit , _negativeBit) == 0) {
res = true;
}
break;
case 0b0111: // FS
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<instruction<<endl;
cout<<" Condition : FS"<<endl;
if(_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) == 1) {
res = true;
}
break;
case 0b1000: // FC
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<instruction<<endl;
cout<<" Condition : FC"<<endl;
if(_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) == 0) {
res = true;
}
break;
case 0b1001: // LT
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<instruction<<endl;
cout<<" Condition : LT"<<endl;
if(_PSR.range(_zeroBit , _zeroBit) == 0 && _PSR.range(_negativeBit , _negativeBit) == 0) {
res = true;
}
break;
case 0b1010: // US
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<instruction<<endl;
cout<<" Condition : US"<<endl;
res = true;
break;
}
cout<<"@ "<<sc_time_stamp()<<"------End _checkCondition--------"<<endl<<endl<<endl;
return res;
}
void _executions () {
cout<<"@ "<<sc_time_stamp()<<"------Start _executions--------"<<endl<<endl<<endl;
sc_uint<16> _op1 = _operand1.read();
sc_uint<16> _op2 = _operand2.read();
_dataSize _out;
switch(_aluControlSig.read()) {
case 0b0000 : // ADD & ADDI
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
_out = _op1 + _op2;
_resultOut.write(_out);
if(_resultOut >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : ADD/ADI"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b0001 : // SUB & SUBI
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
if(_op1 < _op2) {
_PSR.range(_carryBit , _carryBit) = 1;
}
_out = abs(_op1 - _op2);
_resultOut.write(_out);
if(_resultOut >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : SUB/SUBI"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b0010 : // CMP & CMPI
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
if(_op1 < _op2) {
_PSR.range(_carryBit , _carryBit) = 1;
}
_out = abs(_op1 - _op2);
_resultOut.write(_out);
if(_resultOut >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
if(_resultOut == _dataZero) {
_PSR.range(_zeroBit , _zeroBit) = 1;
}
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : CMP/CMPI"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b0011 : // AND & ANDI
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
_out = _op1 & _op2;
_resultOut.write(_out);
if(_resultOut >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : AND/ANDI"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b0100 : // OR & ORI
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
_out = _op1 | _op2;
_resultOut.write(_out);
_resultOut.write(_out);
if(_resultOut >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : OR/ORI"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b0101 : // XOR & XORI
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
_out = _op1 ^ _op2;
_resultOut.write(_out);
if(_resultOut >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : XOR/XORI"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b0110 : // MOV & MOVI
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
_out = _op2;
_resultOut.write(_out);
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : MOV/MOVI"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b0111 : // LSH & LSHI
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
_out = _op1 << _op2;
_resultOut.write(_out);
if(_resultOut >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : LSH/LSHI"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b1000 : // ASH & ASHI
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
_out = _op1 >> _op2;
_resultOut.write(_out);
if(_resultOut >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : ASH/ASHI"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b1001 : // LUI & LOAD
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
_out = _op2;
_resultOut.write(_out);
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : LUI/LOAD"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b1010: // STOR
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
_out = _op1;
_resultOut.write(_out);
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : STOR"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b1011 : // Bcond
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
if(_checkCondition(" Instruction : Bcond")) {
_out = _op1 + _op2;
} else {
_out = _op2;
}
_resultOut.write(_out);
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b1100 : // Jcond
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
if(_checkCondition(" Instruction : Jcond")) {
_out = _op1;
} else {
_out = _op2;
}
_resultOut.write(_out);
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
case 0b1101 : // JAL
if(_op1 >= _dataMAX || _op2 >= _dataMAX) {
_PSR.range(_overflowBit , _overflowBit) = 1;
}
_out = _op1;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl;
cout<<" Instruction : JAL"<<endl;
cout<<" _Immediate : "<<_isImmControlSig.read()<<endl;
cout<<" _operand1 : "<<_op1<<endl;
cout<<" _operand2 : "<<_op2<<endl;
cout<<" _result : "<<_out<<endl;
cout<<" _PSR : "<<_PSR<<endl;
cout<<"/**===================================ALU LOG===================================**/"<<endl<<endl<<endl;
break;
}
cout<<"@ "<<sc_time_stamp()<<"------End _executions--------"<<endl<<endl<<endl;
}
};
#endif