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

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library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity dpc is

        generic (

                width : integer := 32

                --!external_readable_widthad    : integer := integer(ceil(log(real(external_readable_blocks),2.0))))                    

        );

        port (

                clk,rst                                 : in    std_logic;

                paraminput                              : in    std_logic_vector ((12*width)-1 downto 0);        --! Vectores A,B,C,D

                prd32blko                               : in    std_logic_vector ((06*width)-1 downto 0);        --! Salidas de los 6 multiplicadores.

                add32blko                               : in    std_logic_vector ((04*width)-1 downto 0);        --! Salidas de los 4 sumadores.

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

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

                fifo32x09_q                             : in    std_logic_vector (02*width-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_d                    : in    std_logic;                                                                      --! Señal de dato valido que se va por toda la cadena de sincronizacion.

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

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

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

                prd32blki                               : out   std_logic_vector ((12*width)-1 downto 0);        --! Entrada de los 12 factores en el bloque de multiplicación respectivamente.

                add32blki                               : out   std_logic_vector ((08*width)-1 downto 0);        --! Entrada de los 8 sumandos del bloque de 4 sumadores.  

                res567w,res13w,res2w    : out   std_logic;                                                                      --! Salidas de escritura y lectura en las colas de resultados.

                res0w,res4w,fifo32x09_w : out   std_logic;

                fifo32x23_w,fifo32x09_r : out   std_logic;

                fifo32x23_r                             : out   std_logic;

                res567f,res13f                  : in    std_logic;                                                                      --! Entradas de la señal de full de las colas de resultados. 

                res2f,res0f                             : in    std_logic;

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

                resultoutput                    : out   std_logic_vector ((08*width)-1 downto 0)         --! 8 salidas de resultados, pues lo máximo que podrá calcularse por cada clock son 2 vectores. 

        );

end dpc;

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;

        type    vectorblock12 is array (11 downto 0) of std_logic_vector(width-1 downto 0);

        type    vectorblock08 is array (07 downto 0) of std_logic_vector(width-1 downto 0);

        type    vectorblock06 is array (05 downto 0) of std_logic_vector(width-1 downto 0);

        type    vectorblock04 is array (03 downto 0) of std_logic_vector(width-1 downto 0);

        type    vectorblock03 is array (02 downto 0) of std_logic_vector(width-1 downto 0);

        type    vectorblock02 is array (01 downto 0) of std_logic_vector(width-1 downto 0);

        signal sparaminput,sfactor                      : vectorblock12;

        signal ssumando,sresult                         : vectorblock08;

        signal sprd32blk                                        : vectorblock06;

        signal sadd32blk                                        : vectorblock04;

        signal snormfifo_q,snormfifo_d          : vectorblock03;

        signal sdpfifo_q                                        : vectorblock02;

        signal ssqr32blk,sinv32blk                      : std_logic_vector(width-1 downto 0);

        signal ssync_chain                                      : std_logic_vector(28 downto 0);

        signal ssync_chain_d                            : std_logic;

        constant rstMasterValue : std_logic := '0';

begin

        --! Cadena de sincronización: 29 posiciones.

        ssync_chain_d <= sync_chain_d;

        sync_chain_proc:

        process(clk,rst)

        begin

                if rst=rstMasterValue then

                        ssync_chain <= (others => '0');

                elsif clk'event and clk='1' then

                        ssync_chain(0) <= ssync_chain_d;

                        for i in 28 downto 1 loop

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

                        end loop;

                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(13);

        fifo32x23_r <= ssync_chain(24);

        res0w <= ssync_chain(23);

        res4w <= ssync_chain(21);

        sync_chain_comb:

        process (ssync_chain,addsub,crossprod,unary)

        begin

                if unary='1' then

                        res567w <= ssync_chain(28);

                else

                        res567w <= ssync_chain(4);

                end if;

                if addsub='1' then

                        res13w <= ssync_chain(9);

                        res2w <= ssync_chain(9);

                else

                        res13w <= ssync_chain(13);

                        if crossprod='1' then

                                res2w <= ssync_chain(13);

                        else

                                res2w <= ssync_chain(22);

                        end if;

                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.

        stuff12:

        for i in 11 downto 0 generate

                sparaminput(i) <= paraminput(i*width+width-1 downto i*width);

                prd32blki(i*width+width-1 downto i*width) <= sfactor(i);

        end generate stuff12;

        stuff08:

        for i in 07 downto 0 generate

                add32blki(i*width+width-1 downto i*width) <= ssumando(i);

                resultoutput(i*width+width-1 downto i*width) <= sresult(i);

        end generate stuff08;

        stuff04:

        for i in 03 downto 1 generate

                sadd32blk(i)  <= add32blko(i*width+width-1 downto i*width);

        end generate stuff04;

        stuff03:

        for i in 02 downto 0 generate

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

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

        end generate stuff03;

        stuff02:

        for i in 01 downto 0 generate

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

        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

                        for i in 05 downto 0 loop

                                sprd32blk(i)  <= prd32blko(i*width+width-1 downto i*width);

                        end loop;

                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)

        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*width+width-1 downto a0*width);

                        sinv32blk <= inv32blko;

                end if;

        end process;

        --! Raiz Cuadrada.

        ssqr32blk <= sqr32blko;

        --! Colas de salida de los distintos resultados;

        sresult(0) <= ssqr32blk;

        sresult(1) <= sadd32blk(a0);

        sresult(2) <= sadd32blk(a1);

        sresult(3) <= sadd32blk(a2);

        sresult(4) <= sadd32blk(aa);

        sresult(5) <= sprd32blk(p3);

        sresult(6) <= sprd32blk(p4);

        sresult(7) <= sprd32blk(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 <= sqr32blko;

        --! La entrada de la ra�z 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).

        fullQ:process(res0f,res13f,res2f,res567f,unary,crossprod,addsub)

        begin

                if unary='0' then

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

                                resf <= res13f;

                        else

                                resf <= res2f;

                        end if;

                elsif crossprod='1' or addsub='1' then

                        resf <= res567f;

                else

                        resf <= res0f;

                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);

                        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);

                        else

                                ssumando(s2) <= sprd32blk(p2);

                                ssumando(s3) <= sprd32blk(p3);

                        end if;

                        ssumando(s4) <= sprd32blk(p4);

                        ssumando(s5) <= sprd32blk(p5);

                end if;

        end process;

end dpc_arch;