Rocket - decode - 解码单个信号

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介绍解码单个信号逻辑的实现。 

 

1. 单个信号

 

每个指令对应了一组信号，每个信号对应了一个解码逻辑。

 

如BNE指令对应的信号如下：

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各个信号的含义如下：

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每个信号都是一个BitPat，位宽不定，并非只有一位：

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事实上是每个信号的每一位对应了一个解码逻辑，每一次只解出一位。

 

2. generator

 

生成解码逻辑的代码（generator）定义于DecodeLogic对象中，如下（已做重构）：

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1) addr即是inst，也就是指令本身；

2) default为默认值；

3) 调用term方法把default转换为项（Term类的实例，如最小项或最大项）: val dTerm = term(default)

4) 把映射表mapping解为一组keys和一组values：val (keys, values) = mapping.unzip

5) 分别求出keys和values的最大宽度：

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6) 把keys和values转变成为Term：

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7) 检查kTerms是否存在重叠的情况，即各个指令的编码是否存在重叠的情况：

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执行示例如下：

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intersects实现如下：

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(value ^ x.value) &~ mask &~ x.mask 可以转换为更容易理解的形式：(value ^ x.value) & (~mask) & (~x.mask)

a. (~mask) & (~x.mask)意为：this和x共同的变量；

b. (value ^ x.value) & (~mask) & (~x.mask)意为：this和x共同的变量值都相同；

 

8) 逐个解出信号value的每一位：(0 until vMaxWidth).map(...)，然后组合成为所对应的信号：Cat(...)

 

因为前者LSB在前，后者MSB在前，所以需要使用reverse逆序。

 

 

3. 解码单个位

 

先提一下项（Term）的mask中为1的位对应的变量为忽略（dont care）的变量，其对应的位在value中的值为0。mask中为0的位对应的变量为项（最大项、最小项）中包含的变量，其对应的位在value中的值可以为0或1。

 

如由四个变量（A/B/C/D）组成的项AB，则AB对应的mask位为0，CD对应的mask位为1。

 

生成解码单个位的逻辑的代码如下：

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1) 取出最小项

 

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k对应的为key，即指令编码；

t对应的为要解码的信号；

 

mint即minTerms，即信号的第i位为1的key的集合，也就是指令的集合。

 

 

2) 取出最大项

 

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maxt即maxTerms，即信号的第i为为0的key的集合，也是指令的集合。

 

之所以称为maxTerms，是因为其对应的值为0，与minTerms对应的值1相反。根据反演律亦即德摩根定律，最小项取反即为最大项。

 

3) 取出无关项

 

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mask为1的变量为无关项。

 

 

4) 根据默认值选择要参与解码的项

 

译码的结果有三种：

a. 0

b. 1

c. x/dc，不关心

 

默认值为其中一种，则只需要把 要解码的指令 到 另外两种解码结果的指令集合 中查找即可。

 

a. 默认值为不关心：((dTerm.mask >> i) & 1) != 0

 

使用minTerms和maxTerms进行查找：

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SimplifyDC使用类似卡诺图化简的方法进行化简，返回Seq[Term]。logic中生成逐个比较并返回的逻辑。

 

b. 默认值为0：val dBit = (dTerm.value.toInt >> i) & 1

 

默认值dBit=0，使用minTerms和dc进行查找：

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bit为查找结果，找到为1，找不到为0，即默认值。与译码结果一致。

 

c. 默认值为1：val dBit = (dTerm.value.toInt >> i) & 1

 

默认值dBit=1, 使用maxTerms和dc进行查找：

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bit为查找结果，找到为1，找不到为0。与译码结果相反，需要取反。

 

4. logic

 

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把addr与terms中的所有项逐个比对，返回比对结果。

 

 

5. term

 

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term方法把BitPat，转换为Term。

 

a. Term的值即为BitPat的值；

b. Term的mask为BitPat的mask取反；

 

mask补码 = 2^n - mask = ~mask + 1

即：~mask = 2^n - mask - 1 = 2^n - (mask + 1)