Subversion Repositories raytrac

--! @file dpc.vhd

--! @brief Decodificador de operacion. 

--! @author Julián Andrés Guarín Reyes

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-- RAYTRAC

-- Author Julian Andres Guarin

-- dpc.vhd

-- This file is part of raytrac.

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library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use work.arithpack.all;

entity dpc is

        port (

                clk,rst                                 : in    std_logic;

                paraminput                              : in    vectorblock12;                                                                  --! Vectores A,B,C,D

                prd32blko                               : in    vectorblock06;  --! Salidas de los 6 multiplicadores.

                add32blko                               : in    vectorblock04;  --! Salidas de los 4 sumadores.

                sqr32blko,inv32blko             : in    std_logic_vector (floatwidth-1 downto 0);                --! Salidas de la raiz cuadradas y el inversor.

                fifo32x23_q                             : in    std_logic_vector (03*floatwidth-1 downto 0);             --! Salida de la cola intermedia.

                fifo32x09_q                             : in    std_logic_vector (02*floatwidth-1 downto 0);     --! Salida de las colas de producto punto. 

                unary,crossprod,addsub  : in    std_logic;                                                                      --! Bit con el identificador del bloque AB vs CD e identificador del sub bloque (A/B) o (C/D). 

                sync_chain_0                    : in    std_logic;                                                                      --! Señal de dato valido que se va por toda la cadena de sincronizacion.

                eoi_int                                 : in    std_logic;                                                                      --! Señal de interrupción de final de instrucción.

                eoi_demuxed_int                 : out   std_logic_vector (3 downto 0);                           --! Señal de interrupción de final de instrucción pero esta vez va asociada a la instruccón UCA.

                sqr32blki,inv32blki             : out   std_logic_vector (floatwidth-1 downto 0);                --! Salidas de las 2 raices cuadradas y los 2 inversores.

                fifo32x26_d                             : out   std_logic_vector (03*floatwidth-1 downto 0);             --! Entrada a la cola intermedia para la normalización.

                fifo32x09_d                             : out   std_logic_vector (02*floatwidth-1 downto 0);             --! Entrada a las colas intermedias del producto punto.         

                prd32blki                               : out   vectorblock12;  --! Entrada de los 12 factores en el bloque de multiplicación respectivamente.

                add32blki                               : out   vectorblock08;  --! Entrada de los 8 sumandos del bloque de 4 sumadores.  

                resw                                    : out   std_logic_vector (4 downto 0);                           --! Salidas de escritura y lectura en las colas de resultados.

                fifo32x09_w                             : out   std_logic;

                fifo32x23_w,fifo32x09_r : out   std_logic;

                fifo32x23_r                             : out   std_logic;

                resf_vector                             : in    std_logic_vector (3 downto 0);                           --! Entradas de la señal de full de las colas de resultados. 

                resf_event                              : out   std_logic;                                                                      --! Salida decodificada que indica que la cola de resultados de la operación que está en curso.

                resultoutput                    : out   vectorblock08 --! 8 salidas de resultados, pues lo máximo que podrá calcularse por cada clock son 2 vectores. 

        );

end entity;

architecture dpc_arch of dpc is

        constant qz : integer := 00;constant qy : integer := 01;constant qx : integer := 02;

        constant az : integer := 00;constant ay : integer := 01;constant ax : integer := 02;constant bz : integer := 03;constant by : integer := 04;constant bx : integer := 05;

        constant cz : integer := 06;constant cy : integer := 07;constant cx : integer := 08;constant dz : integer := 09;constant dy : integer := 10;constant dx : integer := 11;

        constant f0     : integer := 00;constant f1 : integer := 01;constant f2 : integer := 02;constant f3 : integer := 03;constant f4 : integer := 04;constant f5 : integer := 05;

        constant f6     : integer := 06;constant f7 : integer := 07;constant f8 : integer := 08;constant f9 : integer := 09;constant f10: integer := 10;constant f11: integer := 11;

        constant s0     : integer := 00;constant s1 : integer := 01;constant s2 : integer := 02;constant s3 : integer := 03;constant s4 : integer := 04;constant s5 : integer := 05;

        constant s6     : integer := 06;constant s7 : integer := 07;

        constant a0     : integer := 00;constant a1 : integer := 01;constant a2 : integer := 02;constant aa : integer := 03;

        constant p0     : integer := 00;constant p1 : integer := 01;constant p2 : integer := 02;constant p3 : integer := 03;constant p4 : integer := 04;constant p5 : integer := 05;

        constant dpfifoab : integer := 00;

        constant dpfifocd : integer := 01;

        signal sparaminput                                      : vectorblock12;

        --!TBXSTART:FACTORS_N_ADDENDS

        signal sfactor                                          : vectorblock12;

        signal ssumando                                         : vectorblock08;

        signal sdpfifo_q                                        : vectorblock02;

        --!TBXEND

        --!TBXSTART:ARITHMETIC_RESULTS

        signal sresult                                          : vectorblock08;

        signal sprd32blk                                        : vectorblock06;

        signal sadd32blk                                        : vectorblock04;

        signal ssqr32blk,sinv32blk                      : xfloat32;

        signal snormfifo_q,snormfifo_d          : vectorblock03;

        --!TBXEND

        --!TBXSTART:SYNC_CHAIN

        signal ssync_chain                                      : std_logic_vector(25 downto 1);

        signal sres567w,sres123w,sres2w         : std_logic;

        signal sres0w,sres4w                            : std_logic;

        --!TBXEND

        --! Entradas de la señal de full de las colas de resultados. 

        signal sres567f,sres123f                        : std_logic;

        signal sres24f,sres0f                           : std_logic;

begin

        --! Cadena de sincronización: 29 posiciones.

        sync_chain_proc:

        process(clk,rst,sync_chain_0)

        begin

                if rst=rstMasterValue then

                        ssync_chain(25 downto 1) <= (others => '0');

                elsif clk'event and clk='1' then

                        for i in 25 downto 2 loop

                                ssync_chain(i) <= ssync_chain(i-1);

                        end loop;

                        ssync_chain(1) <= sync_chain_0;

                end if;

        end process sync_chain_proc;

        --! Escritura en las colas de resultados y escritura/lectura en las colas intermedias mediante cadena de resultados.

        fifo32x09_w <= ssync_chain(5);

        fifo32x23_w <= ssync_chain(1);

        fifo32x09_r <= ssync_chain(12);

        fifo32x23_r <= ssync_chain(21);

        resw    <= sres567w&sres4w&sres123w&sres2w&sres0w;

        sync_chain_comb:

        process (ssync_chain,addsub,crossprod,unary)

        begin

                if unary='1' then

                        --!Desconectar los canales de Suma, Resta, Producto Punto y Producto Cruz

                        sres123w <= '0';

                        sres2w <= '0';

                        sres4w <= '0';

                        --! Producto Escalar, Normalización o Magnitud 

                        sres567w <= crossprod and ((ssync_chain(4) and addsub) or (ssync_chain(24) and not(addsub)));

                        sres0w <= ssync_chain(19) and not(addsub) and not(crossprod);

                elsif addsub='1' then

                        --! Desconectar los canales de Normalización, Producto Escalar, Producto Punto C.D y Magnitud    

                        sres567w <= '0';

                        sres0w <= '0';

                        sres4w <= '0';

                        --! Suma o Resta.

                        sres123w <= ssync_chain(7);

                        sres2w <= ssync_chain(7);

                else

                        --! Desconectar la escritura en los canales de Normalización, Producto Escalar, Suma, Resta y Magnitud.

                        sres567w <= '0';

                        sres0w <= '0';

                        --! Producto Punto o Cruz.

                        sres2w <= (ssync_chain(18) and not(crossprod)) or (ssync_chain(11) and crossprod);

                        sres4w <= ssync_chain(17) and not(crossprod);

                        sres123w <= ssync_chain(11) and crossprod;

                end if;

        end process sync_chain_comb;

        --! El siguiente código sirve para conectar arreglos a señales std_logic_1164, simplemente son abstracciones a nivel de código y no representará cambios en la síntesis.

        sparaminput     <= paraminput;

        prd32blki       <= sfactor;

        add32blki       <= ssumando;

        resultoutput<= sresult;

        stuff04:

        for i in aa downto a1 generate

                sadd32blk(i)  <= add32blko(i);

        end generate stuff04;

        stuff03:

        for i in 02 downto 0 generate

                snormfifo_q(i) <= fifo32x23_q(i*floatwidth+floatwidth-1 downto i*floatwidth);

                fifo32x26_d(i*floatwidth+floatwidth-1 downto i*floatwidth) <= snormfifo_d(i);

        end generate stuff03;

        stuff02:

        for i in 01 downto 0 generate

                sdpfifo_q(i)  <= fifo32x09_q(i*floatwidth+floatwidth-1 downto i*floatwidth);

        end generate stuff02;

        --! El siguiente código sirve para conectar arreglos a señales std_logic_1164, son abstracciones de código también, sin embargo se realizan a través de registros. 

        register_products_outputs:

        process (clk)

        begin

                if clk'event and clk='1' then

                        sprd32blk  <= prd32blko;

                end if;

        end process;

        --! Los productos del multiplicador 2 y 3, ya registrados dentro de dpc van a la cola intermedia del producto punto (fifo32x09_d)

        --! Los unicos resultados de sumandos que de nuevo entran al DataPathControl (observar la pestaña del documento de excel) 

        fifo32x09_d <= sprd32blk(p3)&sprd32blk(p2);

        register_adder0_and_inversor_output:

        process (clk)

        begin

                if clk'event and clk='1' then

                        sadd32blk(a0) <= add32blko(a0);

                        sinv32blk <= inv32blko;

                end if;

        end process;

        --! Raiz Cuadrada.

        ssqr32blk <= sqr32blko;

        --! Colas de salida de los distintos resultados;

        sresult(0) <= ssqr32blk;

        sresult(1) <= add32blko(a0);

        sresult(2) <= sadd32blk(a1);

        sresult(3) <= sadd32blk(a2);

        sresult(4) <= sadd32blk(aa);

        sresult(5) <= prd32blko(p3);

        sresult(6) <= prd32blko(p4);

        sresult(7) <= prd32blko(p5);

        --! Cola de normalizacion

        snormfifo_d(qx) <= sparaminput(ax);

        snormfifo_d(qy) <= sparaminput(ay);

        snormfifo_d(qz) <= sparaminput(az);

        --! La entrada al inversor SIEMPRE viene con la salida de la raiz cuadrada

        inv32blki <= ssqr32blk;

        --! La entrada de la raíz cuadrada SIEMPRE viene con la salida del sumador 1.

        sqr32blki <= sadd32blk(a1);

        --! Conectar las entradas del sumador a, a la salida 

        ssumando(s6) <= sadd32blk(a2);

        ssumando(s7) <= sdpfifo_q(dpfifocd);

        --!El siguiente proceso conecta la señal de cola "casi llena", de la cola que corresponde al resultado de la operación indicada por los bit UCA (Unary, Crossprod, Addsub).

        --!Adicionalmente codifca en formato one HOT la cola de la instruccion en la que se escriben los resultados de la ultima instrucción que haya finalizado.

        sres0f          <= resf_vector(0);

        sres123f        <= resf_vector(1);

        sres24f         <= resf_vector(2);

        sres567f        <= resf_vector(3);

        fullQ:process(sres0f,sres123f,sres24f,sres567f,unary,crossprod,addsub,eoi_int)

        begin

                if unary='0' then

                        if addsub='1' or crossprod='1' then

                                --! Suma o Resta o producto cruz, comparten la misma cola de resultados. 

                                eoi_demuxed_int <= "00"&eoi_int&'0';

                                resf_event <= sres123f;

                        else

                                --! Producto Punto utiliza como salida las colas 2 y 4

                                eoi_demuxed_int <= '0'&eoi_int&"00";

                                resf_event <= sres24f;

                        end if;

                elsif crossprod='1' then

                        --! Normalización o Producto Escalar

                        eoi_demuxed_int <= eoi_int&"000";

                        resf_event <= sres567f;

                elsif addsub='0' then

                         --! Magnitud

                        eoi_demuxed_int <= "000"&eoi_int;

                        resf_event <= sres0f;

                else

                        --! Se debería generar una excepción de señal invalida.

                        eoi_demuxed_int <= x"F";

                        resf_event <= '0';

                end if;

        end process;

        --! Decodificación del Datapath.

        mul:process(unary,addsub,crossprod,sparaminput,sinv32blk,sprd32blk,sadd32blk,sdpfifo_q,snormfifo_q)

        begin

                sfactor(f4) <= sparaminput(az);

                if unary='1' then

                        --! Magnitud y normalizacion

                        sfactor(f0) <= sparaminput(ax);

                        sfactor(f1) <= sparaminput(ax);

                        sfactor(f2) <= sparaminput(ay);

                        sfactor(f3) <= sparaminput(ay);

                        sfactor(f5) <= sparaminput(az);

                        --!Multiplicación escalar.

                        if crossprod='1' and addsub='1' then

                                sfactor(f6) <= sparaminput(cx);

                                sfactor(f7) <= sparaminput(dx);

                                sfactor(f8) <= sparaminput(cy);

                                sfactor(f9) <= sparaminput(dx);

                                sfactor(f10) <= sparaminput(cz);

                                sfactor(f11) <= sparaminput(dx);

                        else

                                sfactor(f6) <= snormfifo_q(ax);

                                sfactor(f7) <= sinv32blk;

                                sfactor(f8) <= snormfifo_q(ay);

                                sfactor(f9) <= sinv32blk;

                                sfactor(f10) <= snormfifo_q(az);

                                sfactor(f11) <= sinv32blk;

                        end if;

                elsif addsub='0' then

                        --! Solo productos punto o cruz

                        if crossprod='1' then

                                sfactor(f0) <= sparaminput(ay);

                                sfactor(f1) <= sparaminput(bz);

                                sfactor(f2) <= sparaminput(az);

                                sfactor(f3) <= sparaminput(by);

                                sfactor(f5) <= sparaminput(bx);

                                sfactor(f6) <= sparaminput(ax);

                                sfactor(f7) <= sparaminput(bz);

                                sfactor(f8) <= sparaminput(ax);

                                sfactor(f9) <= sparaminput(by);

                                sfactor(f10) <= sparaminput(ay);

                                sfactor(f11) <= sparaminput(bx);

                        else

                                sfactor(f0) <=  sparaminput(ax) ;

                                sfactor(f1) <=  sparaminput(bx) ;

                                sfactor(f2) <=  sparaminput(ay) ;

                                sfactor(f3) <=  sparaminput(by) ;

                                sfactor(f5) <=  sparaminput(bz) ;

                                sfactor(f6) <=  sparaminput(cx) ;

                                sfactor(f7) <=  sparaminput(dx) ;

                                sfactor(f8) <=  sparaminput(cy) ;

                                sfactor(f9) <=  sparaminput(dy) ;

                                sfactor(f10) <= sparaminput(cz) ;

                                sfactor(f11) <= sparaminput(dz) ;

                        end if;

                else

                        sfactor(f0) <=  sparaminput(ax) ;

                        sfactor(f1) <=  sparaminput(bx) ;

                        sfactor(f2) <=  sparaminput(ay) ;

                        sfactor(f3) <=  sparaminput(by) ;

                        sfactor(f5) <=  sparaminput(bz) ;

                        sfactor(f6) <=  sparaminput(cx) ;

                        sfactor(f7) <=  sparaminput(dx) ;

                        sfactor(f8) <=  sparaminput(cy) ;

                        sfactor(f9) <=  sparaminput(dx) ;

                        sfactor(f10) <= sparaminput(cz) ;

                        sfactor(f11) <= sparaminput(dx) ;

                end if;

                if addsub='1' then

                        ssumando(s0) <= sparaminput(ax);

                        ssumando(s1) <= sparaminput(bx);

                        ssumando(s2) <= sparaminput(ay);

                        ssumando(s3) <= sparaminput(by);

                        ssumando(s4) <= sparaminput(az);

                        ssumando(s5) <= sparaminput(bz);

                else

                        ssumando(s0) <= sprd32blk(p0);

                        ssumando(s1) <= sprd32blk(p1);

                        if crossprod='0' then

                                ssumando(s2) <= sadd32blk(a0);

                                ssumando(s3) <= sdpfifo_q(dpfifoab);

                        elsif unary='0' then

                                ssumando(s2) <= sprd32blk(p2);

                                ssumando(s3) <= sprd32blk(p3);

                        else

                                ssumando(s2) <= sadd32blk(a0);

                                ssumando(s3) <= sdpfifo_q(dpfifoab);

                        end if;

                        ssumando(s4) <= sprd32blk(p4);

                        ssumando(s5) <= sprd32blk(p5);

                end if;

        end process;

end architecture;