source: branches/v5/modules/vci_cc_vcache_wrapper_dspin_coherence/caba/source/src/vci_cc_vcache_wrapper_dspin_coherence.cpp @ 333

Last change on this file since 333 was 333, checked in by joannou, 11 years ago
  • In vci_cc_vcache_wrapper_dspin_coherence : initializing update_last_client var in CC_SEND_IDLE
  • In vci_mem_cache_dspin_coherence : added missing else in CLEANUP_HEAP_LOCK_STATE
File size: 230.3 KB
Line 
1/* -*- c++ -*-
2 * File : vci_cc_vcache_wrapper.cpp
3 * Copyright (c) UPMC, Lip6, SoC
4 * Authors : Alain GREINER, Yang GAO
5 *
6 * SOCLIB_LGPL_HEADER_BEGIN
7 *
8 * This file is part of SoCLib, GNU LGPLv2.1.
9 *
10 * SoCLib is free software; you can redistribute it and/or modify it
11 * under the terms of the GNU Lesser General Public License as published
12 * by the Free Software Foundation; version 2.1 of the License.
13 *
14 * SoCLib is distributed in the hope that it will be useful, but
15 * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17 * Lesser General Public License for more details.
18 *
19 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20 * License along with SoCLib; if not, write to the Free Software
21 * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
22 * 02110-1301 USA
23 *
24 * SOCLIB_LGPL_HEADER_END
25 *
26 * Maintainers: cesar.fuguet-tortolero@lip6.fr
27 *              alexandre.joannou@lip6.fr
28 */
29
30#include <cassert>
31#include "arithmetics.h"
32#include "../include/vci_cc_vcache_wrapper_dspin_coherence.h"
33
34#define DEBUG_DCACHE            1
35#define DEBUG_ICACHE            1
36#define DEBUG_CLEANUP           0
37
38namespace soclib {
39namespace caba {
40
41namespace {
42const char *icache_fsm_state_str[] = {
43        "ICACHE_IDLE",
44
45        "ICACHE_XTN_TLB_FLUSH",
46        "ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH",
47        "ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH_GO",
48        "ICACHE_XTN_TLB_INVAL",
49        "ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_VA",
50        "ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_PA",
51        "ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_GO",
52
53        "ICACHE_TLB_WAIT",
54
55        "ICACHE_MISS_SELECT",
56        "ICACHE_MISS_CLEAN",
57        "ICACHE_MISS_WAIT",
58        "ICACHE_MISS_DATA_UPDT",
59        "ICACHE_MISS_DIR_UPDT",
60
61        "ICACHE_UNC_WAIT",
62
63        "ICACHE_CC_CHECK",
64        "ICACHE_CC_INVAL",
65        "ICACHE_CC_UPDT",
66        "ICACHE_CC_BROADCAST",
67        "ICACHE_CC_SEND_WAIT",
68    };
69
70const char *dcache_fsm_state_str[] = {
71        "DCACHE_IDLE",
72
73        "DCACHE_TLB_MISS",
74        "DCACHE_TLB_PTE1_GET",
75        "DCACHE_TLB_PTE1_SELECT",
76        "DCACHE_TLB_PTE1_UPDT",
77        "DCACHE_TLB_PTE2_GET",
78        "DCACHE_TLB_PTE2_SELECT",
79        "DCACHE_TLB_PTE2_UPDT",
80        "DCACHE_TLB_LR_UPDT",
81        "DCACHE_TLB_LR_WAIT",
82        "DCACHE_TLB_RETURN",
83
84        "DCACHE_XTN_SWITCH",
85        "DCACHE_XTN_SYNC",
86        "DCACHE_XTN_IC_INVAL_VA",
87        "DCACHE_XTN_IC_FLUSH",
88        "DCACHE_XTN_IC_INVAL_PA",
89        "DCACHE_XTN_IT_INVAL",
90        "DCACHE_XTN_DC_FLUSH",
91        "DCACHE_XTN_DC_FLUSH_GO",
92        "DCACHE_XTN_DC_INVAL_VA",
93        "DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA",
94        "DCACHE_XTN_DC_INVAL_END",
95        "DCACHE_XTN_DC_INVAL_GO",
96        "DCACHE_XTN_DT_INVAL",
97
98        "DCACHE_DIRTY_PTE_GET",
99        "DCACHE_DIRTY_WAIT",
100
101        "DCACHE_MISS_SELECT",
102        "DCACHE_MISS_CLEAN",
103        "DCACHE_MISS_WAIT",
104        "DCACHE_MISS_DATA_UPDT",
105        "DCACHE_MISS_DIR_UPDT",
106
107        "DCACHE_UNC_WAIT",
108        "DCACHE_LL_WAIT",
109        "DCACHE_SC_WAIT",
110
111        "DCACHE_CC_CHECK",
112        "DCACHE_CC_INVAL",
113        "DCACHE_CC_UPDT",
114        "DCACHE_CC_BROADCAST",
115        "DCACHE_CC_SEND_WAIT",
116
117        "DCACHE_INVAL_TLB_SCAN",
118    };
119
120const char *cmd_fsm_state_str[] = {
121        "CMD_IDLE",
122        "CMD_INS_MISS",
123        "CMD_INS_UNC",
124        "CMD_DATA_MISS",
125        "CMD_DATA_UNC",
126        "CMD_DATA_WRITE",
127        "CMD_DATA_LL",
128        "CMD_DATA_SC",
129        "CMD_DATA_CAS",
130    };
131
132const char *rsp_fsm_state_str[] = {
133        "RSP_IDLE",
134        "RSP_INS_MISS",
135        "RSP_INS_UNC",
136        "RSP_DATA_MISS",
137        "RSP_DATA_UNC",
138        "RSP_DATA_LL",
139        "RSP_DATA_WRITE",
140    };
141
142const char *cc_receive_fsm_state_str[] = {
143        "CC_RECEIVE_IDLE",
144        "CC_RECEIVE_CLACK",
145        "CC_RECEIVE_BRDCAST_HEADER",
146        "CC_RECEIVE_BRDCAST_NLINE",
147        "CC_RECEIVE_INVAL_HEADER",
148        "CC_RECEIVE_INVAL_NLINE",
149        "CC_RECEIVE_UPDT_HEADER",
150        "CC_RECEIVE_UPDT_NLINE",
151        "CC_RECEIVE_UPDT_DATA",
152    };
153
154const char *cc_send_fsm_state_str[] = {
155        "CC_SEND_IDLE",
156        "CC_SEND_CLEANUP_1",
157        "CC_SEND_CLEANUP_2",
158        "CC_SEND_MULTI_ACK",
159    };
160}
161
162#define tmpl(...)  template<typename vci_param, typename iss_t> __VA_ARGS__ VciCcVCacheWrapper<vci_param, iss_t>
163
164using soclib::common::uint32_log2;
165
166/////////////////////////////////
167tmpl(/**/)::VciCcVCacheWrapper(
168    sc_module_name                      name,
169    int                                 proc_id,
170    const soclib::common::MappingTable  &mtd,
171    const soclib::common::MappingTable  &mtc,
172    const soclib::common::IntTab        &initiator_index_d,
173    const soclib::common::IntTab        &initiator_index_c,
174    const soclib::common::IntTab        &target_index_c,
175    size_t                              itlb_ways,
176    size_t                              itlb_sets,
177    size_t                              dtlb_ways,
178    size_t                              dtlb_sets,
179    size_t                              icache_ways,
180    size_t                              icache_sets,
181    size_t                              icache_words,
182    size_t                              dcache_ways,
183    size_t                              dcache_sets,
184    size_t                              dcache_words,
185    size_t                              wbuf_nlines,
186    size_t                              wbuf_nwords,
187    size_t                              x_width,
188    size_t                              y_width,
189    uint32_t                    memory_cache_local_id,
190    uint32_t                    max_frozen_cycles,
191    uint32_t                    debug_start_cycle,
192    bool                                debug_ok)
193    : soclib::caba::BaseModule(name),
194
195      p_clk("clk"),
196      p_resetn("resetn"),
197      p_vci_ini_d("vci_ini_d"),
198      p_dspin_in("dspin_in"),
199      p_dspin_out("dspin_out"),
200
201      m_cacheability_table(mtd.getCacheabilityTable()),
202      m_segment(mtc.getSegment(target_index_c)),
203      m_srcid_d(mtd.indexForId(initiator_index_d)),
204      m_srcid_c(mtc.indexForId(initiator_index_c)),
205
206      m_itlb_ways(itlb_ways),
207      m_itlb_sets(itlb_sets),
208
209      m_dtlb_ways(dtlb_ways),
210      m_dtlb_sets(dtlb_sets),
211
212      m_icache_ways(icache_ways),
213      m_icache_sets(icache_sets),
214      m_icache_yzmask((~0)<<(uint32_log2(icache_words) + 2)),
215      m_icache_words(icache_words),
216
217      m_dcache_ways(dcache_ways),
218      m_dcache_sets(dcache_sets),
219      m_dcache_yzmask((~0)<<(uint32_log2(dcache_words) + 2)),
220      m_dcache_words(dcache_words),
221
222      m_x_width(x_width),
223      m_y_width(y_width),
224
225      m_memory_cache_local_id(memory_cache_local_id),
226      m_proc_id(proc_id),
227      m_max_frozen_cycles(max_frozen_cycles),
228      m_paddr_nbits(vci_param::N),
229
230      m_debug_start_cycle(debug_start_cycle),
231      m_debug_ok(debug_ok),
232
233      r_mmu_ptpr("r_mmu_ptpr"),
234      r_mmu_mode("r_mmu_mode"),
235      r_mmu_word_lo("r_mmu_word_lo"),
236      r_mmu_word_hi("r_mmu_word_hi"),
237      r_mmu_ibvar("r_mmu_ibvar"),
238      r_mmu_dbvar("r_mmu_dbvar"),
239      r_mmu_ietr("r_mmu_ietr"),
240      r_mmu_detr("r_mmu_detr"),
241
242      r_icache_fsm("r_icache_fsm"),
243      r_icache_fsm_save("r_icache_fsm_save"),
244      r_icache_vci_paddr("r_icache_vci_paddr"),
245      r_icache_vaddr_save("r_icache_vaddr_save"),
246
247      r_icache_miss_way("r_icache_miss_way"),
248      r_icache_miss_set("r_icache_miss_set"),
249      r_icache_miss_word("r_icache_miss_word"),
250      r_icache_miss_inval("r_icache_miss_inval"),
251      r_icache_miss_clack("r_icache_miss_clack"),
252
253      r_icache_cc_way("r_icache_cc_way"),
254      r_icache_cc_set("r_icache_cc_set"),
255      r_icache_cc_word("r_icache_cc_word"),
256      r_icache_cc_need_write("r_icache_cc_need_write"),
257
258      r_icache_flush_count("r_icache_flush_count"),
259
260      r_icache_miss_req("r_icache_miss_req"),
261      r_icache_unc_req("r_icache_unc_req"),
262
263      r_icache_tlb_miss_req("r_icache_tlb_read_req"),
264      r_icache_tlb_rsp_error("r_icache_tlb_rsp_error"),
265
266      r_icache_cc_send_req("r_icache_cc_send_req"),
267      r_icache_cc_send_type("r_icache_cc_send_type"),
268      r_icache_cc_send_nline("r_icache_cc_send_nline"),
269      r_icache_cc_send_way("r_icache_cc_send_way"),
270      r_icache_cc_send_updt_tab_idx("r_icache_cc_send_updt_tab_idx"),
271
272      r_dcache_fsm("r_dcache_fsm"),
273      r_dcache_fsm_cc_save("r_dcache_fsm_cc_save"),
274      r_dcache_fsm_scan_save("r_dcache_fsm_scan_save"),
275
276      r_dcache_wbuf_req("r_dcache_wbuf_req"),
277      r_dcache_updt_req("r_dcache_updt_req"),
278      r_dcache_save_vaddr("r_dcache_save_vaddr"),
279      r_dcache_save_wdata("r_dcache_save_wdata"),
280      r_dcache_save_be("r_dcache_save_be"),
281      r_dcache_save_paddr("r_dcache_save_paddr"),
282      r_dcache_save_cacheable("r_dcache_save_cacheable"),
283      r_dcache_save_cache_way("r_dcache_save_cache_way"),
284      r_dcache_save_cache_set("r_dcache_save_cache_set"),
285      r_dcache_save_cache_word("r_dcache_save_cache_word"),
286
287      r_dcache_dirty_paddr("r_dcache_dirty_paddr"),
288      r_dcache_dirty_way("r_dcache_dirty_way"),
289      r_dcache_dirty_set("r_dcache_dirty_set"),
290
291      r_dcache_vci_paddr("r_dcache_vci_paddr"),
292      r_dcache_vci_miss_req("r_dcache_vci_miss_req"),
293      r_dcache_vci_unc_req("r_dcache_vci_unc_req"),
294      r_dcache_vci_unc_be("r_dcache_vci_unc_be"),
295      r_dcache_vci_cas_req("r_dcache_vci_cas_req"),
296      r_dcache_vci_cas_old("r_dcache_vci_cas_old"),
297      r_dcache_vci_cas_new("r_dcache_vci_cas_new"),
298      r_dcache_vci_ll_req("r_dcache_vci_ll_req"),
299      r_dcache_vci_sc_req("r_dcache_vci_sc_req"),
300      r_dcache_vci_sc_data("r_dcache_vci_sc_data"),
301
302      r_dcache_xtn_way("r_dcache_xtn_way"),
303      r_dcache_xtn_set("r_dcache_xtn_set"),
304
305      r_dcache_pending_unc_write("r_dcache_pending_unc_write"),
306
307      r_dcache_miss_type("r_dcache_miss_type"),
308      r_dcache_miss_word("r_dcache_miss_word"),
309      r_dcache_miss_way("r_dcache_miss_way"),
310      r_dcache_miss_set("r_dcache_miss_set"),
311      r_dcache_miss_inval("r_dcache_miss_inval"),
312
313      r_dcache_cc_way("r_dcache_cc_way"),
314      r_dcache_cc_set("r_dcache_cc_set"),
315      r_dcache_cc_word("r_dcache_cc_word"),
316      r_dcache_cc_need_write("r_dcache_cc_need_write"),
317
318      r_dcache_flush_count("r_dcache_flush_count"),
319
320      r_dcache_ll_rsp_count("r_dcache_ll_rsp_count"),
321
322      r_dcache_tlb_vaddr("r_dcache_tlb_vaddr"),
323      r_dcache_tlb_ins("r_dcache_tlb_ins"),
324      r_dcache_tlb_pte_flags("r_dcache_tlb_pte_flags"),
325      r_dcache_tlb_pte_ppn("r_dcache_tlb_pte_ppn"),
326      r_dcache_tlb_cache_way("r_dcache_tlb_cache_way"),
327      r_dcache_tlb_cache_set("r_dcache_tlb_cache_set"),
328      r_dcache_tlb_cache_word("r_dcache_tlb_cache_word"),
329      r_dcache_tlb_way("r_dcache_tlb_way"),
330      r_dcache_tlb_set("r_dcache_tlb_set"),
331
332      r_dcache_tlb_inval_line("r_dcache_tlb_inval_line"),
333      r_dcache_tlb_inval_set("r_dcache_tlb_inval_set"),
334
335      r_dcache_xtn_req("r_dcache_xtn_req"),
336      r_dcache_xtn_opcode("r_dcache_xtn_opcode"),
337
338      r_dcache_cc_send_req("r_dcache_cc_send_req"),
339      r_dcache_cc_send_type("r_dcache_cc_send_type"),
340      r_dcache_cc_send_nline("r_dcache_cc_send_nline"),
341      r_dcache_cc_send_way("r_dcache_cc_send_way"),
342      r_dcache_cc_send_updt_tab_idx("r_dcache_cc_send_updt_tab_idx"),
343
344      r_vci_cmd_fsm("r_vci_cmd_fsm"),
345      r_vci_cmd_min("r_vci_cmd_min"),
346      r_vci_cmd_max("r_vci_cmd_max"),
347      r_vci_cmd_cpt("r_vci_cmd_cpt"),
348      r_vci_cmd_imiss_prio("r_vci_cmd_imiss_prio"),
349
350      r_vci_rsp_fsm("r_vci_rsp_fsm"),
351      r_vci_rsp_cpt("r_vci_rsp_cpt"),
352      r_vci_rsp_ins_error("r_vci_rsp_ins_error"),
353      r_vci_rsp_data_error("r_vci_rsp_data_error"),
354      r_vci_rsp_fifo_icache("r_vci_rsp_fifo_icache", 2),        // 2 words depth
355      r_vci_rsp_fifo_dcache("r_vci_rsp_fifo_dcache", 2),        // 2 words depth
356
357      r_cc_send_fsm("r_cc_send_fsm"),
358      r_cc_send_last_client("r_cc_send_last_client"),
359
360      r_cc_receive_fsm("r_cc_receive_fsm"),
361      r_cc_receive_data_ins("r_cc_receive_data_ins"),
362      r_cc_receive_word_idx("r_cc_receive_word_idx"),
363      r_cc_receive_updt_fifo_be("r_cc_receive_updt_fifo_be", 2),        // 2 words depth
364      r_cc_receive_updt_fifo_data("r_cc_receive_updt_fifo_data", 2),    // 2 words depth
365      r_cc_receive_updt_fifo_eop("r_cc_receive_updt_fifo_eop", 2),      // 2 words depth
366
367      r_cc_receive_icache_req("r_cc_receive_icache_req"),
368      r_cc_receive_icache_type("r_cc_receive_icache_type"),
369      r_cc_receive_icache_way("r_cc_receive_icache_way"),
370      r_cc_receive_icache_set("r_cc_receive_icache_set"),
371      r_cc_receive_icache_updt_tab_idx("r_cc_receive_icache_updt_tab_idx"),
372      r_cc_receive_icache_nline("r_cc_receive_icache_nline"),
373
374      r_cc_receive_dcache_req("r_cc_receive_dcache_req"),
375      r_cc_receive_dcache_type("r_cc_receive_dcache_type"),
376      r_cc_receive_dcache_way("r_cc_receive_dcache_way"),
377      r_cc_receive_dcache_set("r_cc_receive_dcache_set"),
378      r_cc_receive_dcache_updt_tab_idx("r_cc_receive_dcache_updt_tab_idx"),
379      r_cc_receive_dcache_nline("r_cc_receive_dcache_nline"),
380
381      r_iss(this->name(), proc_id),
382      r_wbuf("wbuf", wbuf_nwords, wbuf_nlines, dcache_words ),
383      r_icache("icache", icache_ways, icache_sets, icache_words),
384      r_dcache("dcache", dcache_ways, dcache_sets, dcache_words),
385      r_itlb("itlb", proc_id, itlb_ways,itlb_sets,vci_param::N),
386      r_dtlb("dtlb", proc_id, dtlb_ways,dtlb_sets,vci_param::N)
387{
388    assert( ((icache_words*vci_param::B) < (1<<vci_param::K)) and
389             "Need more PLEN bits.");
390
391    assert( (vci_param::T > 2) and ((1<<(vci_param::T-1)) >= (wbuf_nlines)) and
392             "Need more TRDID bits.");
393
394    assert( (icache_words == dcache_words) and
395             "icache_words and dcache_words parameters must be equal");
396
397    assert( (itlb_sets == dtlb_sets) and
398             "itlb_sets and dtlb_sets parameters must be etqual");
399
400    assert( (itlb_ways == dtlb_ways) and
401             "itlb_ways and dtlb_ways parameters must be etqual");
402
403    r_mmu_params = (uint32_log2(m_dtlb_ways)   << 29)   | (uint32_log2(m_dtlb_sets)   << 25) |
404                   (uint32_log2(m_dcache_ways) << 22)   | (uint32_log2(m_dcache_sets) << 18) |
405                   (uint32_log2(m_itlb_ways)   << 15)   | (uint32_log2(m_itlb_sets)   << 11) |
406                   (uint32_log2(m_icache_ways) << 8)    | (uint32_log2(m_icache_sets) << 4)  |
407                   (uint32_log2(m_icache_words<<2));
408
409    r_mmu_release = (uint32_t)(1 << 16) | 0x1;
410
411    r_dcache_in_tlb       = new bool[dcache_ways*dcache_sets];
412    r_dcache_contains_ptd = new bool[dcache_ways*dcache_sets];
413
414    SC_METHOD(transition);
415    dont_initialize();
416    sensitive << p_clk.pos();
417
418    SC_METHOD(genMoore);
419    dont_initialize();
420    sensitive << p_clk.neg();
421
422    typename iss_t::CacheInfo cache_info;
423    cache_info.has_mmu = true;
424    cache_info.icache_line_size = icache_words*sizeof(uint32_t);
425    cache_info.icache_assoc = icache_ways;
426    cache_info.icache_n_lines = icache_sets;
427    cache_info.dcache_line_size = dcache_words*sizeof(uint32_t);
428    cache_info.dcache_assoc = dcache_ways;
429    cache_info.dcache_n_lines = dcache_sets;
430    r_iss.setCacheInfo(cache_info);
431}
432
433/////////////////////////////////////
434tmpl(/**/)::~VciCcVCacheWrapper()
435/////////////////////////////////////
436{
437    delete [] r_dcache_in_tlb;
438    delete [] r_dcache_contains_ptd;
439}
440
441////////////////////////
442tmpl(void)::print_cpi()
443////////////////////////
444{
445    std::cout << name() << " CPI = "
446        << (float)m_cpt_total_cycles/(m_cpt_total_cycles - m_cpt_frz_cycles) << std::endl ;
447}
448
449////////////////////////////////////
450tmpl(void)::print_trace(size_t mode)
451////////////////////////////////////
452{
453    // b0 : write buffer trace
454    // b1 : write buffer verbose
455    // b2 : dcache trace
456    // b3 : icache trace
457    // b4 : dtlb trace
458    // b5 : itlb trace
459
460    std::cout << std::dec << "PROC " << name() << std::endl;
461
462    std::cout << "  " << m_ireq << std::endl;
463    std::cout << "  " << m_irsp << std::endl;
464    std::cout << "  " << m_dreq << std::endl;
465    std::cout << "  " << m_drsp << std::endl;
466
467    std::cout << "  " << icache_fsm_state_str[r_icache_fsm.read()]
468              << " | " << dcache_fsm_state_str[r_dcache_fsm.read()]
469              << " | " << cmd_fsm_state_str[r_vci_cmd_fsm.read()]
470              << " | " << rsp_fsm_state_str[r_vci_rsp_fsm.read()]
471              << " | " << cc_receive_fsm_state_str[r_cc_receive_fsm.read()]
472              << " | " << cc_send_fsm_state_str[r_cc_send_fsm.read()];
473    if (r_dcache_updt_req.read() ) std::cout << " | P1_UPDT";
474    if (r_dcache_wbuf_req.read() ) std::cout << " | P1_WBUF";
475    std::cout << std::endl;
476
477    if(mode & 0x01)
478    {
479        r_wbuf.printTrace((mode>>1)&1);
480    }
481    if(mode & 0x04)
482    {
483        std::cout << "  Data Cache" << std::endl;
484        r_dcache.printTrace();
485    }
486    if(mode & 0x08)
487    {
488        std::cout << "  Instruction Cache" << std::endl;
489        r_icache.printTrace();
490    }
491    if(mode & 0x10)
492    {
493        std::cout << "  Data TLB" << std::endl;
494        r_dtlb.printTrace();
495    }
496    if(mode & 0x20)
497    {
498        std::cout << "  Instruction TLB" << std::endl;
499        r_itlb.printTrace();
500    }
501}
502
503//////////////////////////////////////////
504tmpl(void)::cache_monitor( paddr_t addr )
505//////////////////////////////////////////
506{
507    size_t      cache_way;
508    size_t      cache_set;
509    size_t      cache_word;
510    uint32_t    cache_rdata;
511    bool        cache_hit = r_dcache.read_neutral( addr,
512                                           &cache_rdata,
513                                           &cache_way,
514                                           &cache_set,
515                                           &cache_word );
516    bool        icache_hit = r_icache.read_neutral( addr,
517                                           &cache_rdata,
518                                           &cache_way,
519                                           &cache_set,
520                                           &cache_word );
521    if ( cache_hit != m_debug_previous_hit )
522    {
523        std::cout << "PROC " << name()
524                  << " dcache change at cycle " << std::dec << m_cpt_total_cycles
525                  << " for adresse " << std::hex << addr
526                  << " / HIT = " << std::dec << cache_hit << std::endl;
527        m_debug_previous_hit = cache_hit;
528    }
529    if ( icache_hit != m_idebug_previous_hit )
530    {
531        std::cout << "PROC " << name()
532                  << " icache change at cycle " << std::dec << m_cpt_total_cycles
533                  << " for adresse " << std::hex << addr
534                  << " / HIT = " << icache_hit << std::endl;
535        m_idebug_previous_hit = icache_hit;
536    }
537}
538
539/*
540////////////////////////
541tmpl(void)::print_stats()
542////////////////////////
543{
544    float run_cycles = (float)(m_cpt_total_cycles - m_cpt_frz_cycles);
545    std::cout << name() << std::endl
546        << "- CPI                    = " << (float)m_cpt_total_cycles/run_cycles << std::endl
547        << "- READ RATE              = " << (float)m_cpt_read/run_cycles << std::endl
548        << "- WRITE RATE             = " << (float)m_cpt_write/run_cycles << std::endl
549        << "- IMISS_RATE             = " << (float)m_cpt_ins_miss/m_cpt_ins_read << std::endl
550        << "- DMISS RATE             = " << (float)m_cpt_data_miss/(m_cpt_read-m_cpt_unc_read) << std::endl
551        << "- INS MISS COST          = " << (float)m_cost_ins_miss_frz/m_cpt_ins_miss << std::endl
552        << "- DATA MISS COST         = " << (float)m_cost_data_miss_frz/m_cpt_data_miss << std::endl
553        << "- WRITE COST             = " << (float)m_cost_write_frz/m_cpt_write << std::endl
554        << "- UNC COST               = " << (float)m_cost_unc_read_frz/m_cpt_unc_read << std::endl
555        << "- UNCACHED READ RATE     = " << (float)m_cpt_unc_read/m_cpt_read << std::endl
556        << "- CACHED WRITE RATE      = " << (float)m_cpt_write_cached/m_cpt_write << std::endl
557        << "- INS TLB MISS RATE      = " << (float)m_cpt_ins_tlb_miss/m_cpt_ins_tlb_read << std::endl
558        << "- DATA TLB MISS RATE     = " << (float)m_cpt_data_tlb_miss/m_cpt_data_tlb_read << std::endl
559        << "- ITLB MISS COST         = " << (float)m_cost_ins_tlb_miss_frz/m_cpt_ins_tlb_miss << std::endl
560        << "- DTLB MISS COST         = " << (float)m_cost_data_tlb_miss_frz/m_cpt_data_tlb_miss << std::endl
561        << "- ITLB UPDATE ACC COST   = " << (float)m_cost_ins_tlb_update_acc_frz/m_cpt_ins_tlb_update_acc << std::endl
562        << "- DTLB UPDATE ACC COST   = " << (float)m_cost_data_tlb_update_acc_frz/m_cpt_data_tlb_update_acc << std::endl
563        << "- DTLB UPDATE DIRTY COST = " << (float)m_cost_data_tlb_update_dirty_frz/m_cpt_data_tlb_update_dirty << std::endl
564        << "- ITLB HIT IN DCACHE RATE= " << (float)m_cpt_ins_tlb_hit_dcache/m_cpt_ins_tlb_miss << std::endl
565        << "- DTLB HIT IN DCACHE RATE= " << (float)m_cpt_data_tlb_hit_dcache/m_cpt_data_tlb_miss << std::endl
566        << "- DCACHE FROZEN BY ITLB  = " << (float)m_cost_ins_tlb_occup_cache_frz/m_cpt_dcache_frz_cycles << std::endl
567        << "- DCACHE FOR TLB %       = " << (float)m_cpt_tlb_occup_dcache/(m_dcache_ways*m_dcache_sets) << std::endl
568        << "- NB CC BROADCAST        = " << m_cpt_cc_broadcast << std::endl
569        << "- NB CC UPDATE DATA      = " << m_cpt_cc_update_data << std::endl
570        << "- NB CC INVAL DATA       = " << m_cpt_cc_inval_data << std::endl
571        << "- NB CC INVAL INS        = " << m_cpt_cc_inval_ins << std::endl
572        << "- CC BROADCAST COST      = " << (float)m_cost_broadcast_frz/m_cpt_cc_broadcast << std::endl
573        << "- CC UPDATE DATA COST    = " << (float)m_cost_updt_data_frz/m_cpt_cc_update_data << std::endl
574        << "- CC INVAL DATA COST     = " << (float)m_cost_inval_data_frz/m_cpt_cc_inval_data << std::endl
575        << "- CC INVAL INS COST      = " << (float)m_cost_inval_ins_frz/m_cpt_cc_inval_ins << std::endl
576        << "- NB CC CLEANUP DATA     = " << m_cpt_cc_cleanup_data << std::endl
577        << "- NB CC CLEANUP INS      = " << m_cpt_cc_cleanup_ins << std::endl
578        << "- IMISS TRANSACTION      = " << (float)m_cost_imiss_transaction/m_cpt_imiss_transaction << std::endl
579        << "- DMISS TRANSACTION      = " << (float)m_cost_dmiss_transaction/m_cpt_dmiss_transaction << std::endl
580        << "- UNC TRANSACTION        = " << (float)m_cost_unc_transaction/m_cpt_unc_transaction << std::endl
581        << "- WRITE TRANSACTION      = " << (float)m_cost_write_transaction/m_cpt_write_transaction << std::endl
582        << "- WRITE LENGTH           = " << (float)m_length_write_transaction/m_cpt_write_transaction << std::endl
583        << "- ITLB MISS TRANSACTION  = " << (float)m_cost_itlbmiss_transaction/m_cpt_itlbmiss_transaction << std::endl
584        << "- DTLB MISS TRANSACTION  = " << (float)m_cost_dtlbmiss_transaction/m_cpt_dtlbmiss_transaction << std::endl;
585}
586
587////////////////////////
588tmpl(void)::clear_stats()
589////////////////////////
590{
591    m_cpt_dcache_data_read  = 0;
592    m_cpt_dcache_data_write = 0;
593    m_cpt_dcache_dir_read   = 0;
594    m_cpt_dcache_dir_write  = 0;
595    m_cpt_icache_data_read  = 0;
596    m_cpt_icache_data_write = 0;
597    m_cpt_icache_dir_read   = 0;
598    m_cpt_icache_dir_write  = 0;
599
600    m_cpt_frz_cycles        = 0;
601    m_cpt_dcache_frz_cycles = 0;
602    m_cpt_total_cycles      = 0;
603
604    m_cpt_read         = 0;
605    m_cpt_write        = 0;
606    m_cpt_data_miss    = 0;
607    m_cpt_ins_miss     = 0;
608    m_cpt_unc_read     = 0;
609    m_cpt_write_cached = 0;
610    m_cpt_ins_read     = 0;
611
612    m_cost_write_frz     = 0;
613    m_cost_data_miss_frz = 0;
614    m_cost_unc_read_frz  = 0;
615    m_cost_ins_miss_frz  = 0;
616
617    m_cpt_imiss_transaction      = 0;
618    m_cpt_dmiss_transaction      = 0;
619    m_cpt_unc_transaction        = 0;
620    m_cpt_write_transaction      = 0;
621    m_cpt_icache_unc_transaction = 0;
622
623    m_cost_imiss_transaction      = 0;
624    m_cost_dmiss_transaction      = 0;
625    m_cost_unc_transaction        = 0;
626    m_cost_write_transaction      = 0;
627    m_cost_icache_unc_transaction = 0;
628    m_length_write_transaction    = 0;
629
630    m_cpt_ins_tlb_read       = 0;
631    m_cpt_ins_tlb_miss       = 0;
632    m_cpt_ins_tlb_update_acc = 0;
633
634    m_cpt_data_tlb_read         = 0;
635    m_cpt_data_tlb_miss         = 0;
636    m_cpt_data_tlb_update_acc   = 0;
637    m_cpt_data_tlb_update_dirty = 0;
638    m_cpt_ins_tlb_hit_dcache    = 0;
639    m_cpt_data_tlb_hit_dcache   = 0;
640    m_cpt_ins_tlb_occup_cache   = 0;
641    m_cpt_data_tlb_occup_cache  = 0;
642
643    m_cost_ins_tlb_miss_frz          = 0;
644    m_cost_data_tlb_miss_frz         = 0;
645    m_cost_ins_tlb_update_acc_frz    = 0;
646    m_cost_data_tlb_update_acc_frz   = 0;
647    m_cost_data_tlb_update_dirty_frz = 0;
648    m_cost_ins_tlb_occup_cache_frz   = 0;
649    m_cost_data_tlb_occup_cache_frz  = 0;
650
651    m_cpt_itlbmiss_transaction      = 0;
652    m_cpt_itlb_ll_transaction       = 0;
653    m_cpt_itlb_sc_transaction       = 0;
654    m_cpt_dtlbmiss_transaction      = 0;
655    m_cpt_dtlb_ll_transaction       = 0;
656    m_cpt_dtlb_sc_transaction       = 0;
657    m_cpt_dtlb_ll_dirty_transaction = 0;
658    m_cpt_dtlb_sc_dirty_transaction = 0;
659
660    m_cost_itlbmiss_transaction      = 0;
661    m_cost_itlb_ll_transaction       = 0;
662    m_cost_itlb_sc_transaction       = 0;
663    m_cost_dtlbmiss_transaction      = 0;
664    m_cost_dtlb_ll_transaction       = 0;
665    m_cost_dtlb_sc_transaction       = 0;
666    m_cost_dtlb_ll_dirty_transaction = 0;
667    m_cost_dtlb_sc_dirty_transaction = 0;
668
669    m_cpt_cc_update_data = 0;
670    m_cpt_cc_inval_ins   = 0;
671    m_cpt_cc_inval_data  = 0;
672    m_cpt_cc_broadcast   = 0;
673
674    m_cost_updt_data_frz  = 0;
675    m_cost_inval_ins_frz  = 0;
676    m_cost_inval_data_frz = 0;
677    m_cost_broadcast_frz  = 0;
678
679    m_cpt_cc_cleanup_data = 0;
680    m_cpt_cc_cleanup_ins  = 0;
681}
682
683*/
684
685/////////////////////////
686tmpl(void)::transition()
687/////////////////////////
688{
689    #define LLSCLocalTable GenericLLSCLocalTable<8000, 1, paddr_t, vci_trdid_t, vci_data_t>
690    if ( not p_resetn.read() )
691    {
692        r_iss.reset();
693        r_wbuf.reset();
694        r_icache.reset();
695        r_dcache.reset();
696        r_itlb.reset();
697        r_dtlb.reset();
698
699        r_dcache_fsm      = DCACHE_IDLE;
700        r_icache_fsm      = ICACHE_IDLE;
701        r_vci_cmd_fsm     = CMD_IDLE;
702        r_vci_rsp_fsm     = RSP_IDLE;
703        r_cc_receive_fsm  = CC_RECEIVE_IDLE;
704        r_cc_send_fsm     = CC_SEND_IDLE;
705
706        // reset dcache directory extension
707        for (size_t i=0 ; i< m_dcache_ways*m_dcache_sets ; i++)
708        {
709            r_dcache_in_tlb[i]       = false;
710            r_dcache_contains_ptd[i] = false;
711        }
712
713        // Response FIFOs and cleanup buffer
714        r_vci_rsp_fifo_icache.init();
715        r_vci_rsp_fifo_dcache.init();
716
717        // ICACHE & DCACHE activated
718        r_mmu_mode = 0x3;
719
720            // No request from ICACHE FSM to CMD FSM
721        r_icache_miss_req          = false;
722        r_icache_unc_req           = false;
723
724        // No request from ICACHE_FSM to DCACHE FSM
725        r_icache_tlb_miss_req      = false;
726
727        // No request from ICACHE_FSM to CC_SEND FSM
728        r_icache_cc_send_req       = false;
729
730        // No pending write in pipeline
731        r_dcache_wbuf_req          = false;
732        r_dcache_updt_req          = false;
733
734        // No request from DCACHE_FSM to CMD_FSM
735        r_dcache_vci_miss_req      = false;
736        r_dcache_vci_unc_req       = false;
737        r_dcache_vci_cas_req       = false;
738        r_dcache_vci_ll_req        = false;
739        r_dcache_vci_sc_req        = false;
740
741        // No uncacheable write pending
742        r_dcache_pending_unc_write = false;
743
744        // No processor XTN request pending
745        r_dcache_xtn_req           = false;
746
747        // No request from DCACHE FSM to CC_SEND FSM
748        r_dcache_cc_send_req       = false;
749
750        // No request from CC_RECEIVE FSM to ICACHE/DCACHE FSMs
751        r_cc_receive_icache_req    = false;
752        r_cc_receive_dcache_req    = false;
753
754        // last cc_send client was dcache
755        r_cc_send_last_client      = false;
756
757        // No pending cleanup after a replacement
758        r_icache_miss_clack        = false;
759        r_dcache_miss_clack        = false;
760
761        // No signalisation of a coherence request matching a pending miss
762        r_icache_miss_inval        = false;
763        r_dcache_miss_inval        = false;
764
765        // No signalisation  of errors
766        r_vci_rsp_ins_error        = false;
767        r_vci_rsp_data_error       = false;
768
769        // Debug variables
770        m_debug_previous_hit       = false;
771        m_idebug_previous_hit      = false;
772        m_debug_dcache_fsm             = false;
773        m_debug_icache_fsm             = false;
774
775        // activity counters
776        m_cpt_dcache_data_read  = 0;
777        m_cpt_dcache_data_write = 0;
778        m_cpt_dcache_dir_read   = 0;
779        m_cpt_dcache_dir_write  = 0;
780        m_cpt_icache_data_read  = 0;
781        m_cpt_icache_data_write = 0;
782        m_cpt_icache_dir_read   = 0;
783        m_cpt_icache_dir_write  = 0;
784
785        m_cpt_frz_cycles        = 0;
786        m_cpt_total_cycles      = 0;
787        m_cpt_stop_simulation   = 0;
788
789        m_cpt_data_miss         = 0;
790        m_cpt_ins_miss          = 0;
791        m_cpt_unc_read          = 0;
792        m_cpt_write_cached      = 0;
793        m_cpt_ins_read          = 0;
794
795        m_cost_write_frz        = 0;
796        m_cost_data_miss_frz    = 0;
797        m_cost_unc_read_frz     = 0;
798        m_cost_ins_miss_frz     = 0;
799
800        m_cpt_imiss_transaction = 0;
801        m_cpt_dmiss_transaction = 0;
802        m_cpt_unc_transaction   = 0;
803        m_cpt_write_transaction = 0;
804        m_cpt_icache_unc_transaction = 0;
805
806        m_cost_imiss_transaction      = 0;
807        m_cost_dmiss_transaction      = 0;
808        m_cost_unc_transaction        = 0;
809        m_cost_write_transaction      = 0;
810        m_cost_icache_unc_transaction = 0;
811        m_length_write_transaction    = 0;
812
813        m_cpt_ins_tlb_read       = 0;
814        m_cpt_ins_tlb_miss       = 0;
815        m_cpt_ins_tlb_update_acc = 0;
816
817        m_cpt_data_tlb_read         = 0;
818        m_cpt_data_tlb_miss         = 0;
819        m_cpt_data_tlb_update_acc   = 0;
820        m_cpt_data_tlb_update_dirty = 0;
821        m_cpt_ins_tlb_hit_dcache    = 0;
822        m_cpt_data_tlb_hit_dcache   = 0;
823        m_cpt_ins_tlb_occup_cache   = 0;
824        m_cpt_data_tlb_occup_cache  = 0;
825
826        m_cost_ins_tlb_miss_frz          = 0;
827        m_cost_data_tlb_miss_frz         = 0;
828        m_cost_ins_tlb_update_acc_frz    = 0;
829        m_cost_data_tlb_update_acc_frz   = 0;
830        m_cost_data_tlb_update_dirty_frz = 0;
831        m_cost_ins_tlb_occup_cache_frz   = 0;
832        m_cost_data_tlb_occup_cache_frz  = 0;
833
834        m_cpt_ins_tlb_inval       = 0;
835        m_cpt_data_tlb_inval      = 0;
836        m_cost_ins_tlb_inval_frz  = 0;
837        m_cost_data_tlb_inval_frz = 0;
838
839        m_cpt_cc_broadcast   = 0;
840
841            m_cost_updt_data_frz  = 0;
842            m_cost_inval_ins_frz  = 0;
843            m_cost_inval_data_frz = 0;
844            m_cost_broadcast_frz  = 0;
845
846            m_cpt_cc_cleanup_data = 0;
847            m_cpt_cc_cleanup_ins  = 0;
848
849        m_cpt_itlbmiss_transaction      = 0;
850        m_cpt_itlb_ll_transaction       = 0;
851        m_cpt_itlb_sc_transaction       = 0;
852        m_cpt_dtlbmiss_transaction      = 0;
853        m_cpt_dtlb_ll_transaction       = 0;
854        m_cpt_dtlb_sc_transaction       = 0;
855        m_cpt_dtlb_ll_dirty_transaction = 0;
856        m_cpt_dtlb_sc_dirty_transaction = 0;
857
858        m_cost_itlbmiss_transaction      = 0;
859        m_cost_itlb_ll_transaction       = 0;
860        m_cost_itlb_sc_transaction       = 0;
861        m_cost_dtlbmiss_transaction      = 0;
862        m_cost_dtlb_ll_transaction       = 0;
863        m_cost_dtlb_sc_transaction       = 0;
864        m_cost_dtlb_ll_dirty_transaction = 0;
865        m_cost_dtlb_sc_dirty_transaction = 0;
866/*
867        m_cpt_dcache_frz_cycles = 0;
868        m_cpt_read              = 0;
869        m_cpt_write             = 0;
870            m_cpt_cc_update_data = 0;
871            m_cpt_cc_inval_ins   = 0;
872            m_cpt_cc_inval_data  = 0;
873*/
874
875        for (uint32_t i=0; i<32 ; ++i) m_cpt_fsm_icache      [i]   = 0;
876        for (uint32_t i=0; i<32 ; ++i) m_cpt_fsm_dcache      [i]   = 0;
877        for (uint32_t i=0; i<32 ; ++i) m_cpt_fsm_cmd         [i]   = 0;
878        for (uint32_t i=0; i<32 ; ++i) m_cpt_fsm_rsp         [i]   = 0;
879
880        // init the llsc reservation buffer
881        r_dcache_llsc_valid = false;
882
883        return;
884    }
885
886    // Response FIFOs default values
887    bool       vci_rsp_fifo_icache_get   = false;
888    bool       vci_rsp_fifo_icache_put   = false;
889    uint32_t   vci_rsp_fifo_icache_data  = 0;
890
891    bool       vci_rsp_fifo_dcache_get   = false;
892    bool       vci_rsp_fifo_dcache_put   = false;
893    uint32_t   vci_rsp_fifo_dcache_data  = 0;
894
895    // updt fifo
896    bool       cc_receive_updt_fifo_get  = false;
897    bool       cc_receive_updt_fifo_put  = false;
898    uint32_t   cc_receive_updt_fifo_be   = 0;
899    uint32_t   cc_receive_updt_fifo_data = 0;
900    bool       cc_receive_updt_fifo_eop  = false;
901
902#ifdef INSTRUMENTATION
903    m_cpt_fsm_dcache  [r_dcache_fsm.read() ] ++;
904    m_cpt_fsm_icache  [r_icache_fsm.read() ] ++;
905    m_cpt_fsm_cmd     [r_vci_cmd_fsm.read()] ++;
906    m_cpt_fsm_rsp     [r_vci_rsp_fsm.read()] ++;
907    m_cpt_fsm_tgt     [r_tgt_fsm.read()    ] ++;
908    m_cpt_fsm_cleanup [r_cleanup_cmd_fsm.read()] ++;
909#endif
910
911    m_cpt_total_cycles++;
912
913    m_debug_icache_fsm     = (m_cpt_total_cycles > m_debug_start_cycle) and m_debug_ok;
914    m_debug_dcache_fsm     = (m_cpt_total_cycles > m_debug_start_cycle) and m_debug_ok;
915
916    /////////////////////////////////////////////////////////////////////
917    // Get data and instruction requests from processor
918    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
919
920    r_iss.getRequests(m_ireq, m_dreq);
921
922    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
923    //      ICACHE_FSM
924    //
925    // 1/ Coherence operations
926    //    They are handled as interrupts generated by the CC_RECEIVE FSM.
927    //    - There is a coherence request when r_tgt_icache_req is set.
928    //    They are taken in IDLE, MISS_WAIT, MISS_DIR_UPDT, UNC_WAIT, states.
929    //    - There is a cleanup ack request when r_cleanup_icache_req is set.
930    //    They are taken in IDLE, MISS_SELECT, MISS_CLEAN, MISS_WAIT,
931    //    MISS_DATA_UPDT, MISS_DIR_UPDT and UNC_WAIT states.
932    //    - For both types of requests, actions associated to the pre-empted state
933    //    are not executed. The DCACHE FSM goes to the proper sub-FSM (CC_CHECK
934    //    or CC_CLACK) to execute the requested coherence operation, and returns
935    //    to the pre-empted state.
936    //
937    // 2/ Processor requests
938    //    They are taken in IDLE state only. In case of cache miss, or uncacheable
939    //    instruction, the ICACHE FSM request a VCI transaction to CMD FSM,
940    //    using the r_icache_miss_req or r_icache_unc_req flip-flops. These
941    //    flip-flops are reset when the transaction starts.
942    //    - In case of miss the ICACHE FSM  goes to the ICACHE_MISS_SELECT state
943    //    to select a slot and possibly request a cleanup transaction to the CC_SEND FSM.
944    //    It goes next to the ICACHE_MISS_WAIT state waiting a response from RSP FSM,
945    //    The availability of the missing cache line is signaled by the response fifo,
946    //    and the cache update is done (one word per cycle) in the ICACHE_MISS_DATA_UPDT
947    //    and ICACHE_MISS_DIR_UPDT states.
948    //    - In case of uncacheable instruction, the ICACHE FSM goes to ICACHE_UNC_WAIT
949    //    to wait the response from the RSP FSM, through the response fifo.
950    //    The missing instruction is directly returned to processor in this state.
951    //
952    // 3/ TLB miss
953    //    In case of tlb miss, the ICACHE FSM request to the DCACHE FSM to update the
954    //    ITLB using the r_icache_tlb_miss_req flip-flop and the r_icache_tlb_miss_vaddr
955    //    register, and goes to the ICACHE_TLB_WAIT state.
956    //    The tlb update is entirely done by the DCACHE FSM (who becomes the owner
957    //    of ITLB until the update is completed, and reset r_icache_tlb_miss_req
958    //    to signal the completion.
959    //
960    // 4/ XTN requests
961    //    The DCACHE FSM signals XTN processor requests to ICACHE_FSM
962    //    using the r_dcache_xtn_req flip-flop.
963    //    The request opcode and the address to be invalidated are transmitted
964    //    in the r_dcache_xtn_opcode and r_dcache_save_wdata registers respectively.
965    //    The r_dcache_xtn_req flip-flop is reset by the ICACHE_FSM when the operation
966    //    is completed.
967    //
968    // 5/ Error Handling
969    //    The r_vci_rsp_ins_error flip-flop is set by the RSP FSM in case of bus error
970    //    in a cache miss or uncacheable read VCI transaction. Nothing is written
971    //    in the response fifo. This flip-flop is reset by the ICACHE-FSM.
972    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
973
974    // default value for m_irsp
975    m_irsp.valid       = false;
976    m_irsp.error       = false;
977    m_irsp.instruction = 0;
978
979    switch( r_icache_fsm.read() )
980    {
981    /////////////////
982    case ICACHE_IDLE:   // In this state, we handle processor requests, XTN requests,
983                        // and coherence requests with a fixed priority:
984                        // 1/ Coherence requests                        => ICACHE_CC_CHECK
985                        // 2/ XTN processor requests (from DCACHE FSM)  => ICACHE_XTN_*
986                        // 3/ tlb miss                                  => ICACHE_TLB_WAIT
987                        // 4/ cacheable read miss                       => ICACHE_MISS_SELECT
988                        // 5/ uncacheable read miss                     => ICACHE_UNC_REQ
989    {
990        // coherence interrupt
991        if ( r_cc_receive_icache_req.read() )
992        {
993            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
994            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
995            break;
996        }
997
998        // XTN requests sent by DCACHE FSM
999        // These request are not executed in this IDLE state, because
1000        // they require access to icache or itlb, that are already accessed
1001        if ( r_dcache_xtn_req.read() )
1002        {
1003            if ( (int)r_dcache_xtn_opcode.read() == (int)iss_t::XTN_PTPR )
1004            {
1005                r_icache_fsm         = ICACHE_XTN_TLB_FLUSH;
1006            }
1007            else if ( (int)r_dcache_xtn_opcode.read() == (int)iss_t::XTN_ICACHE_FLUSH)
1008            {
1009                r_icache_flush_count = 0;
1010                r_icache_fsm         = ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH;
1011            }
1012            else if ( (int)r_dcache_xtn_opcode.read() == (int)iss_t::XTN_ITLB_INVAL)
1013            {
1014                r_icache_fsm         = ICACHE_XTN_TLB_INVAL;
1015            }
1016            else if ( (int)r_dcache_xtn_opcode.read() == (int)iss_t::XTN_ICACHE_INVAL)
1017            {
1018                r_icache_fsm         = ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_VA;
1019            }
1020            else if ( (int)r_dcache_xtn_opcode.read() == (int)iss_t::XTN_MMU_ICACHE_PA_INV)
1021            {
1022                        if (sizeof(paddr_t) <= 32)
1023                {
1024                                assert(r_mmu_word_hi.read() == 0 &&
1025                                "illegal XTN request in ICACHE: high bits should be 0 for 32bit paddr");
1026                                r_icache_vci_paddr = (paddr_t)r_mmu_word_lo.read();
1027                }
1028                else
1029                {
1030                                r_icache_vci_paddr = (paddr_t)r_mmu_word_hi.read() << 32 |
1031                                                         (paddr_t)r_mmu_word_lo.read();
1032                        }
1033                r_icache_fsm         = ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_PA;
1034            }
1035            else
1036            {
1037               assert( false and
1038               "undefined XTN request received by ICACHE FSM");
1039            }
1040            break;
1041        } // end if xtn_req
1042
1043        // processor request
1044        if ( m_ireq.valid )
1045        {
1046            bool            cacheable;
1047            paddr_t         paddr;
1048            bool        tlb_hit = false;
1049            pte_info_t  tlb_flags;
1050            size_t      tlb_way;
1051            size_t      tlb_set;
1052            paddr_t     tlb_nline;
1053            uint32_t    cache_inst = 0;
1054            size_t      cache_way;
1055            size_t      cache_set;
1056            size_t      cache_word;
1057            int         cache_state = CACHE_SLOT_STATE_EMPTY;
1058
1059            // We register processor request
1060            r_icache_vaddr_save = m_ireq.addr;
1061
1062            // sytematic itlb access (if activated)
1063            if ( r_mmu_mode.read() & INS_TLB_MASK )
1064            {
1065
1066#ifdef INSTRUMENTATION
1067m_cpt_itlb_read++;
1068#endif
1069                tlb_hit = r_itlb.translate( m_ireq.addr,
1070                                            &paddr,
1071                                            &tlb_flags,
1072                                            &tlb_nline, // unused
1073                                            &tlb_way,   // unused
1074                                            &tlb_set ); // unused
1075            }
1076            else
1077            {
1078                paddr = (paddr_t)m_ireq.addr;
1079            }
1080
1081            // systematic icache access (if activated)
1082            if ( r_mmu_mode.read() & INS_CACHE_MASK )
1083            {
1084
1085
1086#ifdef INSTRUMENTATION
1087m_cpt_icache_data_read++;
1088m_cpt_icache_dir_read++;
1089#endif
1090                r_icache.read( paddr,
1091                               &cache_inst,
1092                               &cache_way,
1093                               &cache_set,
1094                               &cache_word,
1095                               &cache_state );
1096            }
1097
1098            // We compute cacheability and check access rights:
1099            // - If MMU activated : cacheability is defined by the C bit in the PTE,
1100            //   and the access rights are defined by the U and X bits in the PTE.
1101            // - If MMU not activated : cacheability is defined by the segment table,
1102            //   and there is no access rights checking
1103
1104            if ( not (r_mmu_mode.read() & INS_TLB_MASK) )       // tlb not activated:
1105            {
1106                // cacheability
1107                if ( not (r_mmu_mode.read() & INS_CACHE_MASK) ) cacheable = false;
1108                else     cacheable = m_cacheability_table[m_ireq.addr];
1109            }
1110            else                                                        // itlb activated
1111            {
1112                if ( tlb_hit )  // ITLB hit
1113                {
1114                    // cacheability
1115                    if ( not (r_mmu_mode.read() & INS_CACHE_MASK) ) cacheable = false;
1116                    else  cacheable = tlb_flags.c;
1117
1118                    // access rights checking
1119                    if ( not tlb_flags.u && (m_ireq.mode == iss_t::MODE_USER) )
1120                    {
1121                        r_mmu_ietr          = MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION;
1122                        r_mmu_ibvar         = m_ireq.addr;
1123                        m_irsp.valid        = true;
1124                        m_irsp.error        = true;
1125                        m_irsp.instruction  = 0;
1126                        break;
1127                    }
1128                    else if ( not tlb_flags.x )
1129                    {
1130                        r_mmu_ietr          = MMU_READ_EXEC_VIOLATION;
1131                        r_mmu_ibvar         = m_ireq.addr;
1132                        m_irsp.valid        = true;
1133                        m_irsp.error        = true;
1134                        m_irsp.instruction  = 0;
1135                        break;
1136                    }
1137                }
1138                else           // ITLB miss
1139                {
1140
1141#ifdef INSTRUMENTATION
1142m_cpt_itlb_miss++;
1143#endif
1144                    r_icache_fsm          = ICACHE_TLB_WAIT;
1145                    r_icache_tlb_miss_req = true;
1146                    break;
1147                }
1148            } // end if itlb activated
1149
1150            // physical address registration
1151            r_icache_vci_paddr   = paddr;
1152
1153            // Finally, we send the response to processor, and compute next state
1154            if ( cacheable )
1155            {
1156                if (cache_state == CACHE_SLOT_STATE_EMPTY)          // cache miss
1157                {
1158
1159#ifdef INSTRUMENTATION
1160m_cpt_icache_miss++;
1161#endif
1162                    // we request a VCI transaction
1163                    r_icache_fsm      = ICACHE_MISS_SELECT;
1164                    r_icache_miss_req = true;
1165                }
1166                else if (cache_state == CACHE_SLOT_STATE_ZOMBI )        // pending cleanup
1167                {
1168                    // stalled until cleanup is acknowledged
1169                    r_icache_fsm       = ICACHE_IDLE;
1170                }
1171                else                                                // cache hit
1172                {
1173
1174#ifdef INSTRUMENTATION
1175m_cpt_ins_read++;
1176#endif
1177                    // return instruction to processor
1178                    m_irsp.valid       = true;
1179                    m_irsp.instruction = cache_inst;
1180                    r_icache_fsm       = ICACHE_IDLE;
1181                }
1182            }
1183            else                // non cacheable read
1184            {
1185                r_icache_unc_req  = true;
1186                r_icache_fsm      = ICACHE_UNC_WAIT;
1187            }
1188        }    // end if m_ireq.valid
1189        break;
1190    }
1191    /////////////////////
1192    case ICACHE_TLB_WAIT:       // Waiting the itlb update by the DCACHE FSM after a tlb miss
1193                            // the itlb is udated by the DCACHE FSM, as well as the
1194                            // r_mmu_ietr and r_mmu_ibvar registers in case of error.
1195                            // the itlb is not accessed by ICACHE FSM until DCACHE FSM
1196                            // reset the r_icache_tlb_miss_req flip-flop
1197                            // external coherence request are accepted in this state.
1198    {
1199        // coherence interrupt
1200        if ( r_cc_receive_icache_req.read() )
1201        {
1202            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
1203            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1204            break;
1205        }
1206
1207        if ( m_ireq.valid ) m_cost_ins_tlb_miss_frz++;
1208
1209        // DCACHE FSM signals response by reseting the request flip-flop
1210        if ( not r_icache_tlb_miss_req.read() )
1211        {
1212            if ( r_icache_tlb_rsp_error.read() ) // error reported : tlb not updated
1213            {
1214                r_icache_tlb_rsp_error = false;
1215                m_irsp.error             = true;
1216                m_irsp.valid             = true;
1217                r_icache_fsm             = ICACHE_IDLE;
1218            }
1219            else                                // tlb updated : return to IDLE state
1220            {
1221                r_icache_fsm  = ICACHE_IDLE;
1222            }
1223        }
1224        break;
1225    }
1226    //////////////////////////
1227    case ICACHE_XTN_TLB_FLUSH:          // invalidate in one cycle all non global TLB entries
1228    {
1229        r_itlb.flush();
1230        r_dcache_xtn_req     = false;
1231        r_icache_fsm         = ICACHE_IDLE;
1232        break;
1233    }
1234    ////////////////////////////
1235    case ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH:        // Invalidate sequencially all cache lines, using
1236                                    // r_icache_flush_count as a slot counter,
1237                                        // looping in this state until all slots are visited.
1238                                    // It can require two cycles per slot:
1239                                    // We test here the slot state, and make the actual inval
1240                                    // (if line is valid) in ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH_GO state.
1241                                        // A cleanup request is generated for each valid line
1242    {
1243        if ( not r_icache_cc_send_req.read() ) // blocked until previous cc_send request is sent
1244        {
1245            int       state;
1246            uint32_t  tag;
1247            size_t        way = r_icache_flush_count.read()/m_icache_sets;
1248            size_t        set = r_icache_flush_count.read()%m_icache_sets;
1249
1250#ifdef INSTRUMENTATION
1251m_cpt_icache_dir_read++;
1252#endif
1253            r_icache.read_dir( way,
1254                               set,
1255                               &tag,
1256                               &state );
1257
1258            if ( state == CACHE_SLOT_STATE_VALID )    // inval required
1259            {
1260                // request cleanup
1261                r_icache_cc_send_req   = true;
1262                r_icache_cc_send_nline = tag * m_icache_sets;
1263                r_icache_cc_send_way   = way;
1264                r_icache_cc_send_type  = CC_TYPE_CLEANUP;
1265
1266                // goes to ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH_GO to make inval
1267                r_icache_miss_way     = way;
1268                r_icache_miss_set     = set;
1269                r_icache_fsm          = ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH_GO;
1270            }
1271            else if ( r_icache_flush_count.read() ==
1272                      (m_icache_sets*m_icache_ways - 1) )  // last slot
1273            {
1274                r_dcache_xtn_req = false;
1275                m_drsp.valid     = true;
1276                r_icache_fsm     = ICACHE_IDLE;
1277            }
1278
1279            // saturation counter, to have the same last slot condition
1280            // in ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH and ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH_GO states
1281            if ( r_icache_flush_count.read() < (m_icache_sets*m_icache_ways - 1) )
1282            {
1283                r_icache_flush_count = r_icache_flush_count.read() + 1;
1284            }
1285        }
1286        break;
1287    }
1288    ///////////////////////////////
1289    case ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH_GO:         // Switch slot state to ZOMBI for an XTN flush
1290    {
1291        size_t    way = r_icache_miss_way.read();
1292        size_t    set = r_icache_miss_set.read();
1293
1294#ifdef INSTRUMENTATION
1295m_cpt_icache_dir_write++;
1296#endif
1297
1298        r_icache.write_dir( 0,
1299                            way,
1300                            set,
1301                            CACHE_SLOT_STATE_ZOMBI );
1302
1303        if ( r_icache_flush_count.read() ==
1304                      (m_icache_sets*m_icache_ways - 1) )  // last slot
1305        {
1306                r_dcache_xtn_req = false;
1307            m_drsp.valid     = true;
1308                r_icache_fsm     = ICACHE_IDLE;
1309        }
1310        else
1311        {
1312            r_icache_fsm         = ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH;
1313        }
1314        break;
1315    }
1316
1317    //////////////////////////
1318    case ICACHE_XTN_TLB_INVAL:          // invalidate one TLB entry selected by the virtual address
1319                                                    // stored in the r_dcache_save_wdata register
1320    {
1321        r_itlb.inval(r_dcache_save_wdata.read());
1322        r_dcache_xtn_req     = false;
1323        r_icache_fsm         = ICACHE_IDLE;
1324        break;
1325    }
1326    ///////////////////////////////
1327    case ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_VA:     // Selective cache line invalidate with virtual address
1328                                    // requires 3 cycles (in case of hit on itlb and icache).
1329                                                        // In this state, access TLB to translate virtual address
1330                                                    // stored in the r_dcache_save_wdata register.
1331    {
1332        paddr_t         paddr;
1333        bool            hit;
1334
1335        // read physical address in TLB when MMU activated
1336        if ( r_mmu_mode.read() & INS_TLB_MASK )         // itlb activated
1337        {
1338
1339#ifdef INSTRUMENTATION
1340m_cpt_itlb_read++;
1341#endif
1342            hit = r_itlb.translate(r_dcache_save_wdata.read(),
1343                                   &paddr);
1344        }
1345        else                                            // itlb not activated
1346        {
1347            paddr       = (paddr_t)r_dcache_save_wdata.read();
1348            hit         = true;
1349        }
1350
1351        if ( hit )              // continue the selective inval process
1352        {
1353            r_icache_vci_paddr    = paddr;
1354            r_icache_fsm          = ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_PA;
1355        }
1356        else                    // miss : send a request to DCACHE FSM
1357        {
1358
1359#ifdef INSTRUMENTATION
1360m_cpt_itlb_miss++;
1361#endif
1362            r_icache_tlb_miss_req = true;
1363                r_icache_vaddr_save   = r_dcache_save_wdata.read();
1364            r_icache_fsm          = ICACHE_TLB_WAIT;
1365        }
1366        break;
1367    }
1368    ///////////////////////////////
1369    case ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_PA:     // selective invalidate cache line with physical address
1370                                    // require 2 cycles. In this state, we read directory
1371                                    // with address stored in r_icache_vci_paddr register.
1372    {
1373        int         state;
1374        size_t          way;
1375        size_t          set;
1376        size_t          word;
1377
1378#ifdef INSTRUMENTATION
1379m_cpt_icache_dir_read++;
1380#endif
1381        r_icache.read_dir(r_icache_vci_paddr.read(),
1382                          &state,
1383                          &way,
1384                          &set,
1385                          &word);
1386
1387        if ( state == CACHE_SLOT_STATE_VALID )  // inval to be done
1388        {
1389            r_icache_miss_way = way;
1390            r_icache_miss_set = set;
1391            r_icache_fsm      = ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_GO;
1392        }
1393        else            // miss : acknowlege the XTN request and return
1394        {
1395            r_dcache_xtn_req = false;
1396            r_icache_fsm     = ICACHE_IDLE;
1397        }
1398        break;
1399    }
1400    ///////////////////////////////
1401    case ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_GO:  // Switch slot to ZOMBI state for an XTN inval
1402    {
1403        if ( not r_icache_cc_send_req.read() )  // blocked until previous cc_send request not sent
1404        {
1405
1406#ifdef INSTRUMENTATION
1407m_cpt_icache_dir_write++;
1408#endif
1409            r_icache.write_dir( 0,
1410                                r_icache_miss_way.read(),
1411                                r_icache_miss_set.read(),
1412                                CACHE_SLOT_STATE_ZOMBI );
1413
1414            // request cleanup
1415            r_icache_cc_send_req   = true;
1416            r_icache_cc_send_nline = r_icache_vci_paddr.read() / (m_icache_words<<2);
1417            r_icache_cc_send_way   = r_icache_miss_way.read();
1418            r_icache_cc_send_type  = CC_TYPE_CLEANUP;
1419
1420            // acknowledge the XTN request and return
1421            r_dcache_xtn_req      = false;
1422            r_icache_fsm          = ICACHE_IDLE;
1423        }
1424        break;
1425    }
1426    ////////////////////////
1427    case ICACHE_MISS_SELECT:       // Try to select a slot in associative set,
1428                                   // if previous cleanup has been sent.
1429                                   // Waiting in this state if no slot available.
1430                                   // Set the r_icache_cleanup_req flip-flop
1431                                   // and the r_icache_miss_clack flip-flop,
1432                                   // when a cleanup is required
1433    {
1434        if (m_ireq.valid) m_cost_ins_miss_frz++;
1435
1436        // coherence interrupt
1437        if ( r_cc_receive_icache_req.read() )
1438        {
1439            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
1440            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1441            break;
1442        }
1443
1444        if ( not r_icache_cc_send_req.read() ) // wait for previous cc_send request to be sent
1445        {
1446            bool        found;
1447            bool        cleanup;
1448            size_t      way;
1449            size_t      set;
1450            paddr_t     victim;
1451
1452#ifdef INSTRUMENTATION
1453m_cpt_icache_dir_read++;
1454#endif
1455            r_icache.read_select(r_icache_vci_paddr.read(),
1456                                 &victim,
1457                                 &way,
1458                                 &set,
1459                                 &found,
1460                                 &cleanup );
1461            if ( found )
1462            {
1463                r_icache_miss_way     = way;
1464                r_icache_miss_set     = set;
1465
1466                if ( cleanup )
1467                {
1468                    r_icache_fsm           = ICACHE_MISS_CLEAN;
1469                    r_icache_miss_clack    = true;
1470                    // request cleanup
1471                    r_icache_cc_send_req   = true;
1472                    r_icache_cc_send_nline = victim;
1473                    r_icache_cc_send_way   = way;
1474                    r_icache_cc_send_type  = CC_TYPE_CLEANUP;
1475                }
1476                else
1477                {
1478                    r_icache_fsm          = ICACHE_MISS_WAIT;
1479                }
1480
1481#if DEBUG_ICACHE
1482if ( m_debug_dcache_fsm )
1483{
1484    std::cout << "  <PROC " << name()
1485              << " ICACHE_MISS_SELECT> Select a slot:" << std::dec
1486              << " / WAY = " << way
1487              << " / SET = " << set;
1488    if (cleanup) std::cout << " / VICTIM = " << std::hex << victim << std::endl;
1489    else         std::cout << std::endl;
1490}
1491#endif
1492            }
1493        }
1494        break;
1495    }
1496    ///////////////////////
1497    case ICACHE_MISS_CLEAN:              // switch the slot to zombi state
1498    {
1499        if (m_ireq.valid) m_cost_ins_miss_frz++;
1500
1501        // coherence interrupt
1502        if ( r_cc_receive_icache_req.read() )
1503        {
1504            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
1505            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1506            break;
1507        }
1508
1509#ifdef INSTRUMENTATION
1510m_cpt_icache_dir_write++;
1511#endif
1512        r_icache.write_dir( 0,
1513                            r_icache_miss_way.read(),
1514                            r_icache_miss_set.read(),
1515                            CACHE_SLOT_STATE_ZOMBI);
1516#if DEBUG_ICACHE
1517if ( m_debug_dcache_fsm )
1518{
1519    std::cout << "  <PROC " << name()
1520              << " ICACHE_MISS_CLEAN> Switch to ZOMBI state" << std::dec
1521              << " / WAY = " << r_icache_miss_way.read()
1522              << " / SET = " << r_icache_miss_set.read() << std::endl;
1523}
1524#endif
1525
1526        r_icache_fsm = ICACHE_MISS_WAIT;
1527        break;
1528    }
1529    //////////////////////
1530    case ICACHE_MISS_WAIT:        // waiting response from VCI_RSP FSM
1531    {
1532        if (m_ireq.valid) m_cost_ins_miss_frz++;
1533
1534        // coherence interrupt
1535        if ( r_cc_receive_icache_req.read() )
1536        {
1537            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
1538            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1539            break;
1540        }
1541
1542        if ( r_vci_rsp_ins_error.read() ) // bus error
1543        {
1544            r_mmu_ietr          = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS;
1545            r_mmu_ibvar         = r_icache_vaddr_save.read();
1546            m_irsp.valid        = true;
1547            m_irsp.error        = true;
1548            r_vci_rsp_ins_error = false;
1549            r_icache_fsm        = ICACHE_IDLE;
1550        }
1551        else if ( r_vci_rsp_fifo_icache.rok() ) // response available
1552        {
1553            r_icache_miss_word = 0;
1554            r_icache_fsm       = ICACHE_MISS_DATA_UPDT;
1555        }
1556        break;
1557    }
1558    ///////////////////////////
1559    case ICACHE_MISS_DATA_UPDT:   // update the cache (one word per cycle)
1560    {
1561        if ( m_ireq.valid ) m_cost_ins_miss_frz++;
1562
1563        if ( r_vci_rsp_fifo_icache.rok() )      // response available
1564        {
1565
1566#ifdef INSTRUMENTATION
1567m_cpt_icache_data_write++;
1568#endif
1569            r_icache.write( r_icache_miss_way.read(),
1570                            r_icache_miss_set.read(),
1571                            r_icache_miss_word.read(),
1572                            r_vci_rsp_fifo_icache.read() );
1573#if DEBUG_ICACHE
1574if ( m_debug_icache_fsm )
1575{
1576    std::cout << "  <PROC " << name()
1577              << " ICACHE_MISS_DATA_UPDT> Write one word:"
1578              << " WDATA = " << r_vci_rsp_fifo_icache.read()
1579              << " WAY = " << r_icache_miss_way.read()
1580              << " SET = " << r_icache_miss_set.read()
1581              << " WORD = " << r_icache_miss_word.read() << std::endl;
1582}
1583#endif
1584            vci_rsp_fifo_icache_get = true;
1585            r_icache_miss_word = r_icache_miss_word.read() + 1;
1586
1587            if ( r_icache_miss_word.read() == m_icache_words-1 )        // last word
1588            {
1589                r_icache_fsm = ICACHE_MISS_DIR_UPDT;
1590            }
1591        }
1592        break;
1593    }
1594    //////////////////////////
1595    case ICACHE_MISS_DIR_UPDT:  // Stalled if a victim line has been evicted,
1596                                // and the cleanup ack has not been received,
1597                                // as indicated by r_icache_miss_clack.
1598                                // - If no matching coherence request (r_icache_miss_inval)
1599                                //   switch directory slot to VALID state.
1600                                // - If matching coherence request, switch directory slot
1601                                //   to ZOMBI state, and send a cleanup request.
1602    {
1603        if ( m_ireq.valid ) m_cost_ins_miss_frz++;
1604
1605        // coherence interrupt
1606        if ( r_cc_receive_icache_req.read() )
1607        {
1608            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
1609            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1610            break;
1611        }
1612
1613        if ( not r_icache_miss_clack.read() ) // waiting cleanup acknowledge for victim line
1614        {
1615            if ( r_icache_miss_inval )    // Switch slot to ZOMBI state, and new cleanup
1616            {
1617                if ( not r_icache_cc_send_req.read() )
1618                {
1619                    r_icache_miss_inval    = false;
1620                    // request cleanup
1621                    r_icache_cc_send_req   = true;
1622                    r_icache_cc_send_nline = r_icache_vci_paddr.read() / (m_icache_words<<2);
1623                    r_icache_cc_send_way   = r_icache_miss_way.read();
1624                    r_icache_cc_send_type  = CC_TYPE_CLEANUP;
1625
1626#ifdef INSTRUMENTATION
1627m_cpt_icache_dir_write++;
1628#endif
1629                    r_icache.write_dir( r_icache_vci_paddr.read(),
1630                                        r_icache_miss_way.read(),
1631                                        r_icache_miss_set.read(),
1632                                        CACHE_SLOT_STATE_ZOMBI );
1633#if DEBUG_ICACHE
1634if ( m_debug_icache_fsm )
1635{
1636    std::cout << "  <PROC " << name()
1637              << " ICACHE_MISS_DIR_UPDT> Switch cache slot to ZOMBI state"
1638              << " PADDR = " << std::hex << r_icache_vci_paddr.read()
1639              << " WAY = " << std::dec << r_icache_miss_way.read()
1640              << " SET = " << r_icache_miss_set.read() << std::endl;
1641}
1642#endif
1643                }
1644                else
1645                    break;
1646            }
1647            else                          // Switch slot to VALID state
1648            {
1649
1650#ifdef INSTRUMENTATION
1651m_cpt_icache_dir_write++;
1652#endif
1653                r_icache.write_dir( r_icache_vci_paddr.read(),
1654                                    r_icache_miss_way.read(),
1655                                    r_icache_miss_set.read(),
1656                                    CACHE_SLOT_STATE_VALID );
1657#if DEBUG_ICACHE
1658if ( m_debug_icache_fsm )
1659{
1660    std::cout << "  <PROC " << name()
1661              << " ICACHE_MISS_DIR_UPDT> Switch cache slot to VALID state"
1662              << " PADDR = " << std::hex << r_icache_vci_paddr.read()
1663              << " WAY = " << std::dec << r_icache_miss_way.read()
1664              << " SET = " << r_icache_miss_set.read() << std::endl;
1665}
1666#endif
1667            }
1668
1669            r_icache_fsm = ICACHE_IDLE;
1670        }
1671        break;
1672    }
1673    ////////////////////
1674    case ICACHE_UNC_WAIT:       // waiting a response to an uncacheable read from VCI_RSP FSM
1675    {
1676        // coherence interrupt
1677        if ( r_cc_receive_icache_req.read() )
1678        {
1679            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
1680            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1681            break;
1682        }
1683
1684        if ( r_vci_rsp_ins_error.read() ) // bus error
1685        {
1686            r_mmu_ietr          = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS;
1687            r_mmu_ibvar         = m_ireq.addr;
1688            r_vci_rsp_ins_error = false;
1689            m_irsp.valid        = true;
1690            m_irsp.error        = true;
1691            r_icache_fsm        = ICACHE_IDLE;
1692        }
1693        else if (r_vci_rsp_fifo_icache.rok() ) // instruction available
1694        {
1695            vci_rsp_fifo_icache_get = true;
1696            r_icache_fsm            = ICACHE_IDLE;
1697            if ( m_ireq.valid and
1698                (m_ireq.addr == r_icache_vaddr_save.read()) ) // request unmodified
1699            {
1700                m_irsp.valid       = true;
1701                m_irsp.instruction = r_vci_rsp_fifo_icache.read();
1702            }
1703        }
1704        break;
1705    }
1706    /////////////////////
1707    case ICACHE_CC_CHECK:       // This state is the entry point of a sub-fsm
1708                                // handling coherence requests.
1709                                // if there is a matching pending miss, it is
1710                                // signaled in the r_icache_miss_inval flip-flop.
1711                                // The return state is defined in r_icache_fsm_save.
1712    {
1713        paddr_t  paddr = r_cc_receive_icache_nline.read() * m_icache_words * 4;
1714        paddr_t  mask  = ~((m_icache_words<<2)-1);
1715
1716        if (r_cc_receive_icache_type.read() == CC_TYPE_CLACK)
1717                                // We switch the directory slot to EMPTY state
1718                            // and reset r_icache_miss_clack if the cleanup ack
1719                            // is matching a pending miss
1720        {
1721
1722            if ( m_ireq.valid ) m_cost_ins_miss_frz++;
1723
1724#ifdef INSTRUMENTATION
1725m_cpt_icache_dir_write++;
1726#endif
1727            r_icache.write_dir( 0,
1728                                r_cc_receive_icache_way.read(),
1729                                r_cc_receive_icache_set.read(),
1730                                CACHE_SLOT_STATE_EMPTY);
1731
1732            if ( (r_icache_miss_set.read() == r_cc_receive_icache_set.read()) and
1733                 (r_icache_miss_way.read() == r_cc_receive_icache_way.read()) )
1734                    r_icache_miss_clack = false;
1735
1736            r_icache_fsm = r_icache_fsm_save.read() ;
1737            r_cc_receive_icache_req = false;
1738
1739#if DEBUG_ICACHE
1740if ( m_debug_icache_fsm )
1741{
1742    std::cout << "  <PROC " << name()
1743    << " ICACHE_CC_CHECK>  CC_TYPE_CLACK slot returns to empty state"
1744    << " set = " << r_cc_receive_icache_set.read()
1745    << " / way = " << r_cc_receive_icache_way.read() << std::endl;
1746}
1747#endif
1748        }
1749        else if( ((r_icache_fsm_save.read() == ICACHE_MISS_WAIT) or
1750                 (r_icache_fsm_save.read() == ICACHE_MISS_DIR_UPDT)) and
1751                 ((r_icache_vci_paddr.read() & mask) == (paddr & mask)) ) // matching
1752        {
1753            // signaling the matching
1754            r_icache_miss_inval     = true;
1755
1756            // in case of update, go to CC_UPDT
1757            // JUST TO POP THE FIFO
1758            if (r_cc_receive_icache_type.read() == CC_TYPE_UPDT)
1759            {
1760                r_icache_fsm        = ICACHE_CC_UPDT;
1761                r_icache_cc_word    = r_cc_receive_word_idx.read();
1762                // just pop the fifo , don't write in icache
1763                r_icache_cc_need_write = false;
1764            }
1765            // the request is dealt with
1766            else
1767            {
1768                r_cc_receive_icache_req = false;
1769                r_icache_fsm          = r_icache_fsm_save.read();
1770            }
1771#if DEBUG_ICACHE
1772if ( m_debug_icache_fsm )
1773{
1774    std::cout << "  <PROC " << name()
1775              << " ICACHE_CC_CHECK> Coherence request matching a pending miss:"
1776              << " PADDR = " << std::hex << paddr << std::endl;
1777}
1778#endif
1779        }
1780        else                                                                                        // no match
1781        {
1782            int         state;
1783            size_t          way;
1784            size_t          set;
1785            size_t          word;
1786
1787#ifdef INSTRUMENTATION
1788m_cpt_icache_dir_read++;
1789#endif
1790            r_icache.read_dir(paddr,
1791                              &state,
1792                              &way,
1793                              &set,
1794                              &word);
1795
1796            r_icache_cc_way = way;
1797            r_icache_cc_set = set;
1798
1799            if ( state == CACHE_SLOT_STATE_VALID)            // hit
1800            {
1801                // need to update the cache state
1802                r_icache_cc_need_write = true;
1803                if (r_cc_receive_icache_type.read() == CC_TYPE_UPDT)  // hit update
1804                {
1805                    r_icache_fsm          = ICACHE_CC_UPDT;
1806                    r_icache_cc_word      = r_cc_receive_word_idx.read();
1807                }
1808                else if (r_cc_receive_icache_type.read() == CC_TYPE_INVAL)   // hit inval
1809                {
1810                    r_icache_fsm          = ICACHE_CC_INVAL;
1811                }
1812                else if (r_cc_receive_icache_type.read() == CC_TYPE_BRDCAST)  // hit broadcast
1813                {
1814                    r_icache_fsm          = ICACHE_CC_BROADCAST;
1815                }
1816            }
1817            else                                      // miss
1818            {
1819                // multicast acknowledgement required in case of update
1820                if(r_cc_receive_icache_type.read() == CC_TYPE_UPDT)
1821                {
1822                    r_icache_fsm          = ICACHE_CC_UPDT;
1823                    r_icache_cc_word      = r_cc_receive_word_idx.read();
1824                    // just pop the fifo , don't write in icache
1825                    r_icache_cc_need_write = false;
1826                }
1827                else // No response needed
1828                {
1829                    r_cc_receive_icache_req = false;
1830                    r_icache_fsm          = r_icache_fsm_save.read();
1831                }
1832            }
1833        }
1834        break;
1835    }
1836    /////////////////////
1837    case ICACHE_CC_INVAL:       // hit inval : switch slot to EMPTY state
1838    {
1839
1840#if DEBUG_ICACHE
1841if ( m_debug_icache_fsm )
1842{
1843    std::cout << "  <PROC " << name()
1844              << " ICACHE_CC_INVAL> slot returns to empty state"
1845              << " set = " << r_icache_cc_set.read()
1846              << " / way = " << r_icache_cc_way.read() << std::endl;
1847}
1848#endif
1849
1850#ifdef INSTRUMENTATION
1851m_cpt_icache_dir_read++;
1852#endif
1853        if (r_icache_cc_need_write.read())
1854        {
1855            r_icache.write_dir( 0,
1856                                    r_icache_cc_way.read(),
1857                                    r_icache_cc_set.read(),
1858                                CACHE_SLOT_STATE_EMPTY );
1859            // no need to write in the cache anymore
1860            r_icache_cc_need_write = false;
1861        }
1862
1863        // multicast acknowledgement
1864        // send a request to cc_send_fsm
1865        if(not r_icache_cc_send_req.read()) // cc_send is available
1866        {
1867            // coherence request completed
1868            r_cc_receive_icache_req = false;
1869            // request multicast acknowledgement
1870            r_icache_cc_send_req = true;
1871            r_icache_cc_send_updt_tab_idx = r_cc_receive_icache_updt_tab_idx.read();
1872            r_icache_cc_send_type = CC_TYPE_MULTI_ACK;
1873
1874            r_icache_fsm          = r_icache_fsm_save.read();
1875        }
1876        //else wait for previous cc_send request to be sent
1877        break;
1878    }
1879    ////////////////////
1880    case ICACHE_CC_UPDT:        // hit update : write one word per cycle
1881    {
1882
1883#if DEBUG_ICACHE
1884if ( m_debug_icache_fsm )
1885{
1886    std::cout << "  <PROC " << name()
1887              << " ICACHE_CC_UPDT> Write one word "
1888              << " set = " << r_icache_cc_set.read()
1889              << " / way = " << r_icache_cc_way.read()
1890              << " / word = " << r_icache_cc_word.read() << std::endl;
1891}
1892#endif
1893
1894#ifdef INSTRUMENTATION
1895m_cpt_icache_data_write++;
1896#endif
1897        size_t  word  = r_icache_cc_word.read();
1898        size_t  way   = r_icache_cc_way.read();
1899        size_t  set   = r_icache_cc_set.read();
1900
1901        if (r_cc_receive_updt_fifo_be.rok())
1902        {
1903            if (r_icache_cc_need_write.read())
1904            {
1905                r_icache.write( way,
1906                                set,
1907                                word,
1908                                r_cc_receive_updt_fifo_data.read(),
1909                                r_cc_receive_updt_fifo_be.read() );
1910
1911                r_icache_cc_word = word+1;
1912            }
1913            if ( r_cc_receive_updt_fifo_eop.read() )    // last word
1914            {
1915                // no need to write in the cache anymore
1916                r_icache_cc_need_write = false;
1917                // wait to send a request to cc_send_fsm
1918                if(not r_icache_cc_send_req.read()) // cc_send is available
1919                {
1920                    //consume last flit
1921                    cc_receive_updt_fifo_get  = true;
1922                    // coherence request completed
1923                    r_cc_receive_icache_req = false;
1924                    // request multicast acknowledgement
1925                    r_icache_cc_send_req = true;
1926                    r_icache_cc_send_updt_tab_idx = r_cc_receive_icache_updt_tab_idx.read();
1927                    r_icache_cc_send_type = CC_TYPE_MULTI_ACK;
1928
1929                    r_icache_fsm          = r_icache_fsm_save.read();
1930                }
1931            }
1932            else
1933            {
1934                //consume fifo if not eop
1935                cc_receive_updt_fifo_get  = true;
1936            }
1937        }
1938        break;
1939    }
1940    /////////////////////////
1941    case ICACHE_CC_BROADCAST:  // hit broadcast : switch slot to ZOMBI state
1942                               // and request a cleanup
1943    {
1944
1945#if DEBUG_ICACHE
1946if ( m_debug_icache_fsm )
1947{
1948    std::cout << "  <PROC " << name()
1949              << " ICACHE_CC_BROADCAST > Slot goes to zombi state "
1950              << " set = " << r_icache_cc_set.read()
1951              << " / way = " << r_icache_cc_way.read() << std::endl;
1952}
1953#endif
1954
1955#ifdef INSTRUMENTATION
1956m_cpt_icache_dir_write++;
1957#endif
1958        if (r_icache_cc_need_write.read())
1959        {
1960            r_icache.write_dir( 0,
1961                                    r_icache_cc_way.read(),
1962                                    r_icache_cc_set.read(),
1963                                CACHE_SLOT_STATE_ZOMBI );
1964            // no need to write in the cache anymore
1965            r_icache_cc_need_write = false;
1966        }
1967
1968        // cleanup
1969        // send a request to cc_send_fsm
1970        if(not r_icache_cc_send_req.read()) // cc_send is available
1971        {
1972            // coherence request completed
1973            r_cc_receive_icache_req = false;
1974            // request cleanup
1975            r_icache_cc_send_req = true;
1976            r_icache_cc_send_nline = r_cc_receive_icache_nline.read();
1977            r_icache_cc_send_way   = r_icache_cc_way.read();
1978            r_icache_cc_send_type  = CC_TYPE_CLEANUP;
1979
1980            r_icache_fsm          = r_icache_fsm_save.read();
1981        }
1982        //else wait for previous cc_send request to be sent
1983        break;
1984    }
1985    } // end switch r_icache_fsm
1986
1987    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1988    //      DCACHE FSM
1989    //
1990    // 1/ Coherence operations
1991    //    They are handled as interrupts generated by the CC_RECEIVE FSM.
1992    //    - There is a coherence request when r_tgt_dcache_req is set.
1993    //    They are taken in IDLE, MISS_WAIT, MISS_DIR_UPDT, UNC_WAIT, LL_WAIT
1994    //    and SC_WAIT states.
1995    //    - There is a cleanup acknowledge request when r_cleanup_dcache_req is set.
1996    //    They are taken in IDLE, MISS_SELECT, MISS_CLEAN, MISS_WAIT, MISS_DATA_UPDT,
1997    //    MISS_DIR_UPDT, UNC_WAIT, LL_WAIT, SC_WAIT states.
1998    //    - For both types of requests, actions associated to the pre-empted state
1999    //    are not executed. The DCACHE FSM goes to the proper sub-FSM (CC_CHECK
2000    //    or CC_CLACK) to execute the requested coherence operation, and returns
2001    //    to the pre-empted state.
2002    //
2003    // 2/ TLB miss
2004    //    The page tables are generally cacheable.
2005    //    In case of miss in itlb or dtlb, the tlb miss is handled by a dedicated
2006    //    sub-fsm (DCACHE_TLB_MISS state), that handle possible miss in DCACHE,
2007    //    this sub-fsm implement the table-walk...
2008    //
2009    // 3/ processor requests
2010    //    Processor requests are taken in IDLE state only.
2011    //    The IDLE state implements a two stages pipe-line to handle write bursts:
2012    //    - Both DTLB and DCACHE are accessed in stage P0 (if processor request valid).
2013    //    - The registration in wbuf and the dcache update is done in stage P1
2014    //      (if the processor request is a write).
2015    //    The two r_dcache_wbuf_req and r_dcache_updt_req flip-flops define
2016    //    the operations that must be done in P1 stage, and the access type
2017    //    (read or write) to the DATA part of DCACHE depends on r_dcache_updt_req.
2018    //    READ requests are delayed if a cache update is requested.
2019    //    WRITE or SC requests can require a PTE Dirty bit update (in memory),
2020    //    that is done (before handling the processor request) by a dedicated sub-fsm.
2021    //    If a PTE is modified, both the itlb and dtlb are selectively, but sequencially
2022    //    cleared by a dedicated sub_fsm (DCACHE_INVAL_TLB_SCAN state).
2023    //
2024    // 4/ Atomic instructions LL/SC
2025    //    The LL/SC address are non cacheable (systematic access to memory).
2026    //    The llsc buffer contains a registration for an active LL/SC operation
2027    //    (with an address, a registration key, an aging counter and a valid bit).
2028    //    - LL requests from the processor are transmitted as a one flit VCI command
2029    //      (CMD_LOCKED_READ as CMD, and TYPE_LL as PKTID value). PLEN must
2030    //      be 8 as the response is 2 flits long (data and registration key)
2031    //    - SC requests from the processor are systematically transmitted to the
2032    //      memory cache as 2 flits VCI command (CMD_STORE_COND as CMD, and TYPE_SC
2033    //      as PKTID value).  The first flit contains the registration key, the second
2034    //      flit contains the data to write in case of success.
2035    //      The cache is not updated, as this is done in case of success by the
2036    //      coherence transaction.
2037    //
2038    // 5/ Non cacheable access:
2039    //    This component implement a strong order between non cacheable access
2040    //    (read or write) : A new non cacheable VCI transaction starts only when
2041    //    the previous non cacheable transaction is completed. Both cacheable and
2042    //    non cacheable transactions use the write buffer, but the DCACHE FSM registers
2043    //    a non cacheable write transaction posted in the write buffer by setting the
2044    //    r_dcache_pending_unc_write flip_flop. All other non cacheable requests
2045    //    are stalled until this flip-flop is reset by the VCI_RSP_FSM (when the
2046    //    pending non cacheable write transaction completes).
2047    //
2048    // 6/ Error handling:
2049    //    When the MMU is not activated, Read Bus Errors are synchronous events,
2050    //    but Write Bus Errors are asynchronous events (processor is not frozen).
2051    //    - If a Read Bus Error is detected, the VCI_RSP FSM sets the
2052    //      r_vci_rsp_data_error flip-flop, without writing any data in the
2053    //      r_vci_rsp_fifo_dcache FIFO, and the synchronous error is signaled
2054    //      by the DCACHE FSM.
2055    //    - If a Write Bus Error is detected, the VCI_RSP FSM  signals
2056    //      the asynchronous error using the setWriteBerr() method.
2057    //    When the MMU is activated bus error are rare events, as the MMU
2058    //    checks the physical address before the VCI transaction starts.
2059    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2060
2061    // default value for m_drsp
2062    m_drsp.valid = false;
2063    m_drsp.error = false;
2064    m_drsp.rdata = 0;
2065
2066    switch ( r_dcache_fsm.read() )
2067    {
2068    case DCACHE_IDLE: // There are 10 conditions to exit the IDLE state :
2069                      // 1) ITLB/DTLB inval request (update)  => DCACHE_INVAL_TLB_SCAN
2070                      // 2) Coherence request (TGT FSM)       => DCACHE_CC_CHECK
2071                      // 3) ITLB miss request (ICACHE FSM)    => DCACHE_TLB_MISS
2072                      // 4) XTN request (processor)           => DCACHE_XTN_*
2073                      // 5) DTLB miss (processor)             => DCACHE_TLB_MISS
2074                      // 6) Dirty bit update (processor)      => DCACHE_DIRTY_GET_PTE
2075                      // 7) Cacheable read miss (processor)   => DCACHE_MISS_SELECT
2076                      // 8) Uncacheable read (processor)      => DCACHE_UNC_WAIT
2077                      // 9) LL access (processor)             => DCACHE_LL_WAIT
2078                      // 10) SC access (processor)            => DCACHE_SC_WAIT
2079                      //
2080                      // There is a fixed priority to handle requests to DCACHE:
2081                      //    1/ the ITLB/DTLB invalidate requests
2082                      //    2/ the coherence requests,
2083                      //    3/ the processor requests (including DTLB miss),
2084                      //    4/ the ITLB miss requests,
2085                      // The address space processor request are handled as follows:
2086                      // - WRITE request is blocked if the Dirty bit mus be set.
2087                      // If DTLB hit, the P1 stage is activated (writes WBUF, and
2088                      // updates DCACHE if DCACHE hit) & processor request acknowledged.
2089                      // - READ request generate a simultaneouss access to  DCACHE.DATA
2090                      // and DCACHE.DIR, but is delayed if DCACHE update required.
2091                      //
2092                      // There is 4 configurations defining the access type to
2093                      // DTLB, DCACHE.DATA, and DCACHE.DIR, depending on the
2094                      // dreq.valid (dreq) and r_dcache_updt_req (updt) signals:
2095                      //    dreq / updt / DTLB  / DCACHE.DIR / DCACHE.DATA /
2096                      //     0   /  0   / NOP   / NOP        / NOP         /
2097                      //     0   /  1   / NOP   / NOP        / WRITE       /
2098                      //     1   /  0   / READ  / READ       / NOP         /
2099                      //     1   /  1   / READ  / READ       / WRITE       /
2100                      // Those two registers are set at each cycle from the 3 signals
2101                      // updt_request, wbuf_request, wbuf_write_miss.
2102    {
2103        paddr_t     paddr;                          // physical address
2104        pte_info_t      tlb_flags;
2105        size_t          tlb_way;
2106        size_t          tlb_set;
2107        paddr_t         tlb_nline;
2108        size_t          cache_way;
2109        size_t          cache_set;
2110        size_t          cache_word;
2111        uint32_t        cache_rdata = 0;
2112        bool        tlb_hit = false;
2113        int             cache_state = CACHE_SLOT_STATE_EMPTY;
2114
2115        bool        tlb_inval_required = false;     // request TLB inval after cache update
2116        bool        wbuf_write_miss    = false;     // miss a WBUF write request
2117        bool        updt_request       = false;     // request DCACHE update in P1 stage
2118        bool        wbuf_request       = false;     // request WBUF write in P1 stage
2119
2120        // physical address computation : systematic DTLB access if activated)
2121        if ( m_dreq.valid )
2122        {
2123            if ( r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK )  // DTLB activated
2124            {
2125                tlb_hit = r_dtlb.translate( m_dreq.addr,
2126                                            &paddr,
2127                                            &tlb_flags,
2128                                            &tlb_nline,
2129                                            &tlb_way,
2130                                            &tlb_set );
2131#ifdef INSTRUMENTATION
2132m_cpt_dtlb_read++;
2133#endif
2134            }
2135            else                                    // identity mapping
2136            {
2137                paddr       = (paddr_t)m_dreq.addr;
2138            }
2139        } // end physical address computation
2140
2141        // systematic DCACHE access depending on r_dcache_updt_req (if activated)
2142        if ( r_mmu_mode.read() & DATA_CACHE_MASK)
2143        {
2144            if ( m_dreq.valid and r_dcache_updt_req.read() ) // read DIR and write DATA
2145            {
2146                r_dcache.read_dir( paddr,
2147                                   &cache_state,
2148                                   &cache_way,
2149                                   &cache_set,
2150                                   &cache_word );
2151
2152                r_dcache.write( r_dcache_save_cache_way.read(),
2153                                r_dcache_save_cache_set.read(),
2154                                r_dcache_save_cache_word.read(),
2155                                r_dcache_save_wdata.read(),
2156                                r_dcache_save_be.read() );
2157#ifdef INSTRUMENTATION
2158m_cpt_dcache_dir_read++;
2159m_cpt_dcache_data_write++;
2160#endif
2161            }
2162            else if ( m_dreq.valid and not r_dcache_updt_req.read() ) // read DIR and DATA
2163            {
2164                r_dcache.read( paddr,
2165                               &cache_rdata,
2166                               &cache_way,
2167                               &cache_set,
2168                               &cache_word,
2169                               &cache_state );
2170#ifdef INSTRUMENTATION
2171m_cpt_dcache_dir_read++;
2172m_cpt_dcache_data_read++;
2173#endif
2174            }
2175            else if ( not m_dreq.valid and r_dcache_updt_req.read() ) // write DATA
2176            {
2177                r_dcache.write( r_dcache_save_cache_way.read(),
2178                                r_dcache_save_cache_set.read(),
2179                                r_dcache_save_cache_word.read(),
2180                                r_dcache_save_wdata.read(),
2181                                r_dcache_save_be.read() );
2182#ifdef INSTRUMENTATION
2183m_cpt_dcache_data_write++;
2184#endif
2185            }
2186        } // end dcache access
2187
2188        // DCACHE update in P1 stage can require ITLB / DTLB inval or flush
2189        if ( r_dcache_updt_req.read() )
2190        {
2191            size_t way = r_dcache_save_cache_way.read();
2192            size_t set = r_dcache_save_cache_set.read();
2193
2194            if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )
2195            {
2196                tlb_inval_required       = true;
2197                    r_dcache_tlb_inval_set   = 0;
2198                    r_dcache_tlb_inval_line  = r_dcache_save_paddr.read()>>
2199                                           (uint32_log2(m_dcache_words<<2));
2200                    r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
2201            }
2202            else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )
2203            {
2204                r_itlb.reset();
2205                r_dtlb.reset();
2206                    r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
2207            }
2208
2209#if DEBUG_DCACHE
2210if ( m_debug_dcache_fsm )
2211{
2212    std::cout << "  <PROC " << name()
2213              << " DCACHE_IDLE> Cache update in P1 stage" << std::dec
2214              << " / WAY = " << r_dcache_save_cache_way.read()
2215              << " / SET = " << r_dcache_save_cache_set.read()
2216              << " / WORD = " << r_dcache_save_cache_word.read() << std::hex
2217              << " / DATA = " << r_dcache_save_wdata.read()
2218              << " / BE = " << r_dcache_save_be.read() << std::endl;
2219}
2220#endif
2221        } // end test TLB inval
2222
2223        // Try WBUF update in P1 stage
2224        // Miss if the write request is non cacheable, and there is a pending
2225        // non cacheable write, or if the write buffer is full.
2226        if ( r_dcache_wbuf_req.read() )
2227        {
2228            // miss if write not cacheable, and previous non cacheable write registered
2229            if ( not r_dcache_save_cacheable.read() and r_dcache_pending_unc_write.read() )
2230            {
2231                wbuf_write_miss = true;
2232            }
2233            else                // try a registration into write buffer
2234            {
2235                bool wok = r_wbuf.write( r_dcache_save_paddr.read(),
2236                                         r_dcache_save_be.read(),
2237                                         r_dcache_save_wdata.read(),
2238                                         r_dcache_save_cacheable.read() );
2239#ifdef INSTRUMENTATION
2240m_cpt_wbuf_write++;
2241#endif
2242                if ( not wok ) // miss if write buffer full
2243                {
2244                    wbuf_write_miss = true;
2245                }
2246                else          // update the write_buffer state extension
2247                {
2248                    if(not r_dcache_pending_unc_write.read())
2249                        r_dcache_pending_unc_write = not r_dcache_save_cacheable.read();
2250                }
2251            }
2252        } // end WBUF update
2253
2254        // Computing the response to processor,
2255        // and the next value for r_dcache_fsm
2256
2257        // itlb/dtlb invalidation self-request
2258        if ( tlb_inval_required )
2259        {
2260            r_dcache_fsm_scan_save = r_dcache_fsm.read();
2261            r_dcache_fsm           = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
2262        }
2263
2264        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
2265        else if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
2266        {
2267            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
2268            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
2269        }
2270
2271        // processor request (READ, WRITE, LL, SC, XTN_READ, XTN_WRITE)
2272        // we don't take the processor request, and registers
2273        // are frozen in case of wbuf_write_miss
2274        else if ( m_dreq.valid and not wbuf_write_miss )
2275        {
2276            // register processor request and DCACHE response
2277            r_dcache_save_vaddr      = m_dreq.addr;
2278            r_dcache_save_be         = m_dreq.be;
2279            r_dcache_save_wdata      = m_dreq.wdata;
2280            r_dcache_save_paddr      = paddr;
2281            r_dcache_save_cache_way  = cache_way;
2282            r_dcache_save_cache_set  = cache_set;
2283            r_dcache_save_cache_word = cache_word;
2284
2285            // READ XTN requests from processor
2286            // They are executed in this DCACHE_IDLE state.
2287            // The processor must not be in user mode
2288            if (m_dreq.type == iss_t::XTN_READ)
2289            {
2290                int xtn_opcode = (int)m_dreq.addr/4;
2291
2292                // checking processor mode:
2293                if (m_dreq.mode  == iss_t::MODE_USER)
2294                {
2295                    r_mmu_detr   = MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION;
2296                    r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2297                    m_drsp.valid = true;
2298                    m_drsp.error = true;
2299                    m_drsp.rdata = 0;
2300                    r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
2301                }
2302                else
2303                {
2304                    switch( xtn_opcode )
2305                    {
2306                    case iss_t::XTN_INS_ERROR_TYPE:
2307                        m_drsp.rdata = r_mmu_ietr.read();
2308                        m_drsp.valid = true;
2309                        m_drsp.error = false;
2310                        break;
2311
2312                    case iss_t::XTN_DATA_ERROR_TYPE:
2313                        m_drsp.rdata = r_mmu_detr.read();
2314                        m_drsp.valid = true;
2315                        m_drsp.error = false;
2316                        break;
2317
2318                    case iss_t::XTN_INS_BAD_VADDR:
2319                        m_drsp.rdata = r_mmu_ibvar.read();
2320                        m_drsp.valid = true;
2321                        m_drsp.error = false;
2322                        break;
2323
2324                    case iss_t::XTN_DATA_BAD_VADDR:
2325                        m_drsp.rdata = r_mmu_dbvar.read();
2326                        m_drsp.valid = true;
2327                        m_drsp.error = false;
2328                        break;
2329
2330                    case iss_t::XTN_PTPR:
2331                        m_drsp.rdata = r_mmu_ptpr.read();
2332                        m_drsp.valid = true;
2333                        m_drsp.error = false;
2334                        break;
2335
2336                    case iss_t::XTN_TLB_MODE:
2337                        m_drsp.rdata = r_mmu_mode.read();
2338                        m_drsp.valid = true;
2339                        m_drsp.error = false;
2340                        break;
2341
2342                    case iss_t::XTN_MMU_PARAMS:
2343                        m_drsp.rdata = r_mmu_params;
2344                        m_drsp.valid = true;
2345                        m_drsp.error = false;
2346                        break;
2347
2348                    case iss_t::XTN_MMU_RELEASE:
2349                        m_drsp.rdata = r_mmu_release;
2350                        m_drsp.valid = true;
2351                        m_drsp.error = false;
2352                        break;
2353
2354                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_LO:
2355                        m_drsp.rdata = r_mmu_word_lo.read();
2356                        m_drsp.valid = true;
2357                        m_drsp.error = false;
2358                        break;
2359
2360                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_HI:
2361                        m_drsp.rdata = r_mmu_word_hi.read();
2362                        m_drsp.valid = true;
2363                        m_drsp.error = false;
2364                        break;
2365
2366                    default:
2367                        r_mmu_detr = MMU_READ_UNDEFINED_XTN;
2368                        r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2369                        m_drsp.valid = true;
2370                        m_drsp.error = true;
2371                        m_drsp.rdata = 0;
2372                        break;
2373                    } // end switch xtn_opcode
2374                } // end else
2375            } // end if XTN_READ
2376
2377            // Handling WRITE XTN requests from processor.
2378            // They are not executed in this DCACHE_IDLE state
2379            // if they require access to the caches or the TLBs
2380            // that are already accessed.
2381            // Caches can be invalidated or flushed in user mode,
2382            // and the sync instruction can be executed in user mode
2383            else if (m_dreq.type == iss_t::XTN_WRITE)
2384            {
2385                int xtn_opcode      = (int)m_dreq.addr/4;
2386                r_dcache_xtn_opcode = xtn_opcode;
2387
2388                // checking processor mode:
2389                if ( (m_dreq.mode  == iss_t::MODE_USER) &&
2390                     (xtn_opcode != iss_t:: XTN_SYNC) &&
2391                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_DCACHE_INVAL) &&
2392                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_DCACHE_FLUSH) &&
2393                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_ICACHE_INVAL) &&
2394                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_ICACHE_FLUSH) )
2395                {
2396                    r_mmu_detr   = MMU_WRITE_PRIVILEGE_VIOLATION;
2397                    r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2398                    m_drsp.valid = true;
2399                    m_drsp.error = true;
2400                    m_drsp.rdata = 0;
2401                    r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
2402                }
2403                else
2404                {
2405                    switch( xtn_opcode )
2406                    {
2407                    case iss_t::XTN_PTPR:                       // itlb & dtlb must be flushed
2408                        r_dcache_xtn_req = true;
2409                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_SWITCH;
2410                        break;
2411
2412                    case iss_t::XTN_TLB_MODE:                   // no cache or tlb access
2413                        r_mmu_mode       = m_dreq.wdata;
2414                        m_drsp.valid     = true;
2415                        r_dcache_fsm     = DCACHE_IDLE;
2416                        break;
2417
2418                    case iss_t::XTN_DTLB_INVAL:                 // dtlb access
2419                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_DT_INVAL;
2420                        break;
2421
2422                    case iss_t::XTN_ITLB_INVAL:                 // itlb access
2423                        r_dcache_xtn_req = true;
2424                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_IT_INVAL;
2425                        break;
2426
2427                    case iss_t::XTN_DCACHE_INVAL:               // dcache, dtlb & itlb access
2428                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_DC_INVAL_VA;
2429                        break;
2430
2431                    case iss_t::XTN_MMU_DCACHE_PA_INV:          // dcache, dtlb & itlb access
2432                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA;
2433                        if (sizeof(paddr_t) <= 32)
2434                        {
2435                            assert(r_mmu_word_hi.read() == 0 &&
2436                            "high bits should be 0 for 32bit paddr");
2437                            r_dcache_save_paddr = (paddr_t)r_mmu_word_lo.read();
2438                        }
2439                        else
2440                        {
2441                            r_dcache_save_paddr = (paddr_t)r_mmu_word_hi.read() << 32 |
2442                                                  (paddr_t)r_mmu_word_lo.read();
2443                        }
2444                        break;
2445
2446                    case iss_t::XTN_DCACHE_FLUSH:              // itlb and dtlb must be reset
2447                        r_dcache_flush_count = 0;
2448                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_DC_FLUSH;
2449                        break;
2450
2451                    case iss_t::XTN_ICACHE_INVAL:               // icache and itlb access
2452                        r_dcache_xtn_req = true;
2453                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_IC_INVAL_VA;
2454                        break;
2455
2456                    case iss_t::XTN_MMU_ICACHE_PA_INV:          // icache access
2457                        r_dcache_xtn_req = true;
2458                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_IC_INVAL_PA;
2459                        break;
2460
2461                    case iss_t::XTN_ICACHE_FLUSH:               // icache access
2462                        r_dcache_xtn_req = true;
2463                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_IC_FLUSH;
2464                        break;
2465
2466                    case iss_t::XTN_SYNC:                       // wait until write buffer empty
2467                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_SYNC;
2468                        break;
2469
2470                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_LO:                // no cache or tlb access
2471                        r_mmu_word_lo    = m_dreq.wdata;
2472                        m_drsp.valid     = true;
2473                        r_dcache_fsm     = DCACHE_IDLE;
2474                        break;
2475
2476                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_HI:                // no cache or tlb access
2477                        r_mmu_word_hi    = m_dreq.wdata;
2478                        m_drsp.valid     = true;
2479                        r_dcache_fsm     = DCACHE_IDLE;
2480                        break;
2481
2482                    case iss_t::XTN_MMU_LL_RESET:      // no cache or tlb access
2483                        r_dcache_llsc_valid = false;
2484                        m_drsp.valid     = true;
2485                        r_dcache_fsm     = DCACHE_IDLE;
2486                    break;
2487
2488                        case iss_t::XTN_ICACHE_PREFETCH:                // not implemented : no action
2489                        case iss_t::XTN_DCACHE_PREFETCH:                // not implemented : no action
2490                        m_drsp.valid     = true;
2491                        r_dcache_fsm     = DCACHE_IDLE;
2492                            break;
2493
2494                    default:
2495                        r_mmu_detr   = MMU_WRITE_UNDEFINED_XTN;
2496                        r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2497                        m_drsp.valid = true;
2498                        m_drsp.error = true;
2499                        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
2500                        break;
2501                    } // end switch xtn_opcode
2502                } // end else
2503            } // end if XTN_WRITE
2504
2505            // Handling processor requests to address space (READ/WRITE/LL/SC)
2506            // The dtlb and dcache can be activated or not.
2507            // We compute the cacheability, and check processor request validity:
2508            // - If DTLB not activated : cacheability is defined by the segment table,
2509            //   and there is no access rights checking.
2510            // - If DTLB activated : cacheability is defined by the C bit in the PTE,
2511            //   and the U & W bits of the PTE are checked, as well as the DTLB hit.
2512            //   Jumps to the TLB_MISS sub-fsm in case of dtlb miss.
2513            else
2514            {
2515                bool        valid_req;
2516                bool        cacheable;
2517
2518                if ( not (r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK) )          // dtlb not activated
2519                {
2520                    valid_req     = true;
2521
2522                    if ( not (r_mmu_mode.read() & DATA_CACHE_MASK) ) cacheable = false;
2523                    else cacheable = m_cacheability_table[m_dreq.addr];
2524                }
2525                else                                                                       // dtlb activated
2526                {
2527                    if ( tlb_hit )                                      // tlb hit
2528                    {
2529                        // cacheability
2530                        if ( not (r_mmu_mode.read() & DATA_CACHE_MASK) ) cacheable = false;
2531                        else cacheable = tlb_flags.c;
2532
2533                        // access rights checking
2534                        if ( not tlb_flags.u and (m_dreq.mode == iss_t::MODE_USER))
2535                        {
2536                            if ( (m_dreq.type == iss_t::DATA_READ) or
2537                                 (m_dreq.type == iss_t::DATA_LL) )
2538                            {
2539                                r_mmu_detr = MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION;
2540                            }
2541                            else
2542                            {
2543                                r_mmu_detr = MMU_WRITE_PRIVILEGE_VIOLATION;
2544                            }
2545                            valid_req    = false;
2546                            r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2547                            m_drsp.valid = true;
2548                            m_drsp.error = true;
2549                            m_drsp.rdata = 0;
2550#if DEBUG_DCACHE
2551if ( m_debug_dcache_fsm )
2552{
2553    std::cout << "  <PROC " << name()
2554              << ".DCACHE_IDLE> HIT in dtlb, but privilege violation" << std::endl;
2555}
2556#endif
2557                        }
2558                        else if ( not tlb_flags.w and
2559                                  ((m_dreq.type == iss_t::DATA_WRITE) or
2560                                   (m_dreq.type == iss_t::DATA_SC)) )
2561                        {
2562                            r_mmu_detr   = MMU_WRITE_ACCES_VIOLATION;
2563                            valid_req    = false;
2564                            r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2565                            m_drsp.valid = true;
2566                            m_drsp.error = true;
2567                            m_drsp.rdata = 0;
2568#if DEBUG_DCACHE
2569if ( m_debug_dcache_fsm )
2570{
2571    std::cout << "  <PROC " << name()
2572              << ".DCACHE_IDLE> HIT in dtlb, but writable violation" << std::endl;
2573}
2574#endif
2575                        }
2576                        else
2577                        {
2578                            valid_req    = true;
2579                        }
2580                    }
2581                    else                                                // tlb miss
2582                    {
2583                        valid_req            = false;
2584                        r_dcache_tlb_vaddr   = m_dreq.addr;
2585                        r_dcache_tlb_ins     = false;
2586                        r_dcache_fsm         = DCACHE_TLB_MISS;
2587                    }
2588                }    // end DTLB activated
2589
2590                if ( valid_req )        // processor request is valid after TLB check
2591                {
2592                    r_dcache_save_cacheable  = cacheable;
2593
2594                    // READ request
2595                    // The read requests are taken only if there is no cache update.
2596                    // We request a VCI transaction to CMD FSM if miss or uncachable
2597                    if ( ((m_dreq.type == iss_t::DATA_READ))
2598                          and not r_dcache_updt_req.read() )
2599                    {
2600                        if ( cacheable )                // cacheable read
2601                        {
2602                            if ( cache_state == CACHE_SLOT_STATE_EMPTY )   // cache miss
2603                            {
2604#ifdef INSTRUMENTATION
2605m_cpt_dcache_miss++;
2606#endif
2607                                // request a VCI DMISS transaction
2608                                r_dcache_vci_paddr    = paddr;
2609                                r_dcache_vci_miss_req = true;
2610                                r_dcache_miss_type    = PROC_MISS;
2611                                r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_SELECT;
2612#if DEBUG_DCACHE
2613if ( m_debug_dcache_fsm )
2614{
2615    std::cout << "  <PROC " << name()
2616              << ".DCACHE_IDLE> READ MISS in dcache" << std::endl;
2617}
2618#endif
2619                            }
2620                            else if (cache_state == CACHE_SLOT_STATE_ZOMBI ) // pending cleanup
2621                            {
2622                                // stalled until cleanup is acknowledged
2623                                r_dcache_fsm   = DCACHE_IDLE;
2624                            }
2625                            else                                      // cache hit
2626                            {
2627#ifdef INSTRUMENTATION
2628m_cpt_data_read++;
2629#endif
2630                                // returns data to processor
2631                                m_drsp.valid   = true;
2632                                m_drsp.error   = false;
2633                                m_drsp.rdata   = cache_rdata;
2634#if DEBUG_DCACHE
2635if ( m_debug_dcache_fsm )
2636{
2637    std::cout << "  <PROC " << name()
2638              << ".DCACHE_IDLE> READ HIT in dcache" << std::endl;
2639}
2640#endif
2641                            }
2642                        }
2643                        else                                    // uncacheable read
2644                        {
2645                            r_dcache_vci_paddr    = paddr;
2646                            r_dcache_vci_unc_be   = m_dreq.be;
2647                            r_dcache_vci_unc_req  = true;
2648                            r_dcache_fsm          = DCACHE_UNC_WAIT;
2649#if DEBUG_DCACHE
2650if ( m_debug_dcache_fsm )
2651{
2652    std::cout << "  <PROC " << name()
2653              << ".DCACHE_IDLE> READ UNCACHEABLE in dcache" << std::endl;
2654}
2655#endif
2656                        }
2657                    } // end READ
2658
2659                    // LL request (non cachable)
2660                    // We request a VCI LL transaction to CMD FSM and register
2661                    // the LL/SC operation in llsc buffer.
2662                    else if (m_dreq.type == iss_t::DATA_LL)
2663                    {
2664                        // register paddr in LLSC buffer
2665                        r_dcache_llsc_paddr = paddr;
2666                        r_dcache_llsc_count = LLSC_TIMEOUT;
2667                        r_dcache_llsc_valid = true;
2668
2669                        // request an LL VCI transaction and go to DCACHE_LL_WAIT state
2670                        r_dcache_vci_ll_req   = true;
2671                        r_dcache_vci_paddr    = paddr;
2672                        r_dcache_ll_rsp_count = 0;
2673                        r_dcache_fsm          = DCACHE_LL_WAIT;
2674
2675                    }// end LL
2676
2677                    // WRITE request:
2678                    // If the TLB is activated and the PTE Dirty bit is not set, we stall
2679                    // the processor and set the Dirty bit before handling the write request,
2680                    // going to the DCACHE_DIRTY_GT_PTE state.
2681                    // If we don't need to set the Dirty bit, we can acknowledge
2682                    // the processor request, as the write arguments (including the
2683                    // physical address) are registered in r_dcache_save registers,
2684                    // and the write will be done in the P1 pipeline stage.
2685                    else if ( m_dreq.type == iss_t::DATA_WRITE )
2686                    {
2687                        if ( (r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK )
2688                              and not tlb_flags.d )             // Dirty bit must be set
2689                        {
2690                            // The PTE physical address is obtained from the nline value (dtlb),
2691                            // and from the virtual address (word index)
2692                            if ( tlb_flags.b )  // PTE1
2693                            {
2694                                r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2695                                                       (paddr_t)((m_dreq.addr>>19) & 0x3c);
2696                            }
2697                            else                // PTE2
2698                            {
2699                                r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2700                                                       (paddr_t)((m_dreq.addr>>9) & 0x38);
2701                            }
2702                            r_dcache_fsm      = DCACHE_DIRTY_GET_PTE;
2703                        }
2704                        else                                    // Write request accepted
2705                        {
2706#ifdef INSTRUMENTATION
2707m_cpt_data_write++;
2708#endif
2709                            // cleaning llsc buffer if address matching
2710                            if ( paddr == r_dcache_llsc_paddr.read() )
2711                                r_dcache_llsc_valid = false;
2712
2713                            // response to processor
2714                            m_drsp.valid        = true;
2715
2716                            // activating P1 stage
2717                            wbuf_request = true;
2718                            updt_request = (cache_state == CACHE_SLOT_STATE_VALID);
2719                        }
2720                    } // end WRITE
2721
2722                    // SC request:
2723                    // If the TLB is activated and the PTE Dirty bit is not set, we stall
2724                    // the processor and set the Dirty bit before handling the write request,
2725                    // going to the DCACHE_DIRTY_GT_PTE state.
2726                    // If we don't need to set the Dirty bit, we test the llsc buffer:
2727                    // If failure, we send a negative response to processor.
2728                    // If success, we request a SC transaction to CMD FSM and go
2729                    // to DCACHE_SC_WAIT state.
2730                    // We don't check a possible write hit in dcache, as the cache update
2731                    // is done by the coherence transaction induced by the SC...
2732                    else if ( m_dreq.type == iss_t::DATA_SC )
2733                    {
2734                        if ( (r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK )
2735                              and not tlb_flags.d )                     // Dirty bit must be set
2736                        {
2737                            // The PTE physical address is obtained from the nline value (dtlb),
2738                            // and the word index (virtual address)
2739                            if ( tlb_flags.b )  // PTE1
2740                            {
2741                                r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2742                                                       (paddr_t)((m_dreq.addr>>19) & 0x3c);
2743                            }
2744                            else                        // PTE2
2745                            {
2746                                r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2747                                                       (paddr_t)((m_dreq.addr>>9) & 0x38);
2748                            }
2749                            r_dcache_fsm           = DCACHE_DIRTY_GET_PTE;
2750                            m_drsp.valid = false;
2751                            m_drsp.error = false;
2752                            m_drsp.rdata = 0;
2753                        }
2754                        else                                    // SC request accepted
2755                        {
2756#ifdef INSTRUMENTATION
2757m_cpt_data_sc++;
2758#endif
2759                            // checking local success
2760                            if( r_dcache_llsc_valid.read() and
2761                                (r_dcache_llsc_paddr.read() == paddr) )  // local success
2762                            {
2763                                // request an SC CMD and go to DCACHE_SC_WAIT state
2764                                r_dcache_vci_paddr   = paddr;
2765                                r_dcache_vci_sc_req  = true;
2766                                r_dcache_vci_sc_data = m_dreq.wdata;
2767                                r_dcache_fsm         = DCACHE_SC_WAIT;
2768                            }
2769                            else                                          // local fail
2770                            {
2771                                    m_drsp.valid = true;
2772                                    m_drsp.error = false;
2773                                    m_drsp.rdata = 0x1;
2774                            }
2775                        }
2776                    } // end SC
2777                } // end valid_req
2778            }  // end if read/write/ll/sc request
2779        } // end processor request
2780
2781        // itlb miss request
2782        else if ( r_icache_tlb_miss_req.read() and not wbuf_write_miss )
2783        {
2784            r_dcache_tlb_ins    = true;
2785            r_dcache_tlb_vaddr  = r_icache_vaddr_save.read();
2786            r_dcache_fsm        = DCACHE_TLB_MISS;
2787        }
2788
2789        // Computing requests for P1 stage : r_dcache_wbuf_req & r_dcache_updt_req
2790        r_dcache_updt_req = updt_request;
2791        r_dcache_wbuf_req = wbuf_request or
2792                            (r_dcache_wbuf_req.read() and wbuf_write_miss);
2793        break;
2794    }
2795    /////////////////////
2796    case DCACHE_TLB_MISS: // This is the entry point for the sub-fsm handling all tlb miss.
2797                          // Input arguments are:
2798                          // - r_dcache_tlb_vaddr
2799                          // - r_dcache_tlb_ins (true when itlb miss)
2800                          // The sub-fsm access the dcache to find the missing TLB entry,
2801                          // and activates the cache miss procedure in case of miss.
2802                          // It bypass the first level page table access if possible.
2803                          // It uses atomic access to update the R/L access bits
2804                          // in the page table if required.
2805                          // It directly updates the itlb or dtlb, and writes into the
2806                          // r_mmu_ins_* or r_mmu_data* error reporting registers.
2807    {
2808        uint32_t        ptba = 0;
2809        bool            bypass;
2810        paddr_t         pte_paddr;
2811
2812        // evaluate bypass in order to skip first level page table access
2813        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )                          // itlb miss
2814        {
2815            bypass = r_itlb.get_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(), &ptba);
2816        }
2817        else                                                    // dtlb miss
2818        {
2819            bypass = r_dtlb.get_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(), &ptba);
2820        }
2821
2822        if ( not bypass )     // Try to read PTE1/PTD1 in dcache
2823        {
2824            pte_paddr = (paddr_t)r_mmu_ptpr.read() << (INDEX1_NBITS+2) |
2825                        (paddr_t)((r_dcache_tlb_vaddr.read() >> PAGE_M_NBITS) << 2);
2826            r_dcache_tlb_paddr = pte_paddr;
2827            r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE1_GET;
2828        }
2829        else                  // Try to read PTE2 in dcache
2830        {
2831            pte_paddr = (paddr_t)ptba << PAGE_K_NBITS |
2832                        (paddr_t)(r_dcache_tlb_vaddr.read()&PTD_ID2_MASK)>>(PAGE_K_NBITS-3);
2833            r_dcache_tlb_paddr = pte_paddr;
2834            r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
2835        }
2836
2837#if DEBUG_DCACHE
2838if ( m_debug_dcache_fsm )
2839{
2840    if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
2841    {
2842        std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_MISS> ITLB miss";
2843    }
2844    else
2845    {
2846        std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_MISS> DTLB miss";
2847    }
2848    std::cout << " / VADDR = " << std::hex << r_dcache_tlb_vaddr.read()
2849              << " / BYPASS = " << bypass
2850              << " / PTE_ADR = " << pte_paddr << std::endl;
2851}
2852#endif
2853
2854        break;
2855    }
2856    /////////////////////////
2857    case DCACHE_TLB_PTE1_GET:   // try to read a PT1 entry in dcache
2858    {
2859        uint32_t        entry;
2860        size_t          way;
2861        size_t          set;
2862        size_t          word;
2863
2864        bool     hit = r_dcache.read( r_dcache_tlb_paddr.read(),
2865                                      &entry,
2866                                      &way,
2867                                      &set,
2868                                      &word );
2869#ifdef INSTRUMENTATION
2870m_cpt_dcache_data_read++;
2871m_cpt_dcache_dir_read++;
2872#endif
2873        if ( hit )      //  hit in dcache
2874        {
2875            if ( not (entry & PTE_V_MASK) )     // unmapped
2876            {
2877                if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
2878                {
2879                    r_mmu_ietr             = MMU_READ_PT1_UNMAPPED;
2880                    r_mmu_ibvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
2881                    r_icache_tlb_miss_req  = false;
2882                    r_icache_tlb_rsp_error = true;
2883                }
2884                else
2885                {
2886                    r_mmu_detr             = MMU_READ_PT1_UNMAPPED;
2887                    r_mmu_dbvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
2888                    m_drsp.valid             = true;
2889                    m_drsp.error             = true;
2890                }
2891                r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
2892
2893#if DEBUG_DCACHE
2894if ( m_debug_dcache_fsm )
2895{
2896    std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache, but unmapped"
2897              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2898              << std::dec << " / way = " << way
2899              << std::dec << " / set = " << set
2900              << std::dec << " / word = " << word
2901              << std::hex << " / PTE1 = " << entry << std::endl;
2902}
2903#endif
2904
2905            }
2906            else if( entry & PTE_T_MASK )       //  PTD : me must access PT2
2907            {
2908                // mark the cache line ac containing a PTD
2909                r_dcache_contains_ptd[m_dcache_sets*way+set] = true;
2910
2911                // register bypass
2912                if ( r_dcache_tlb_ins.read() )          // itlb
2913                {
2914                    r_itlb.set_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2915                                      entry & ((1 << (m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS)) - 1),
2916                                      r_dcache_tlb_paddr.read() / (m_icache_words<<2) );
2917                }
2918                else                                    // dtlb
2919                {
2920                    r_dtlb.set_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2921                                      entry & ((1 << (m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS)) - 1),
2922                                      r_dcache_tlb_paddr.read() / (m_dcache_words<<2) );
2923                }
2924                r_dcache_tlb_paddr =
2925                    (paddr_t)(entry & ((1<<(m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS))-1)) << PAGE_K_NBITS |
2926                    (paddr_t)(((r_dcache_tlb_vaddr.read() & PTD_ID2_MASK) >> PAGE_K_NBITS) << 3);
2927                r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
2928
2929#if DEBUG_DCACHE
2930if ( m_debug_dcache_fsm )
2931{
2932    std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache"
2933              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2934              << std::dec << " / way = " << way
2935              << std::dec << " / set = " << set
2936              << std::dec << " / word = " << word
2937              << std::hex << " / PTD = " << entry << std::endl;
2938}
2939#endif
2940            }
2941            else                        //  PTE1 :  we must update the TLB
2942            {
2943                r_dcache_in_tlb[m_icache_sets*way+set] = true;
2944                r_dcache_tlb_pte_flags  = entry;
2945                r_dcache_tlb_cache_way  = way;
2946                r_dcache_tlb_cache_set  = set;
2947                r_dcache_tlb_cache_word = word;
2948                r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_PTE1_SELECT;
2949
2950#if DEBUG_DCACHE
2951if ( m_debug_dcache_fsm )
2952{
2953    std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache"
2954              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2955              << std::dec << " / way = " << way
2956              << std::dec << " / set = " << set
2957              << std::dec << " / word = " << word
2958              << std::hex << " / PTE1 = " << entry << std::endl;
2959}
2960#endif
2961            }
2962        }
2963        else            // we must load the missing cache line in dcache
2964        {
2965            r_dcache_vci_miss_req  = true;
2966            r_dcache_vci_paddr     = r_dcache_tlb_paddr.read();
2967            r_dcache_save_paddr    = r_dcache_tlb_paddr.read();
2968            r_dcache_miss_type     = PTE1_MISS;
2969            r_dcache_fsm           = DCACHE_MISS_SELECT;
2970
2971#if DEBUG_DCACHE
2972if ( m_debug_dcache_fsm )
2973{
2974    std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_PTE1_GET> MISS in dcache:"
2975              << " PTE1 address = " << std::hex << r_dcache_tlb_paddr.read() << std::endl;
2976}
2977#endif
2978        }
2979        break;
2980    }
2981    ////////////////////////////
2982    case DCACHE_TLB_PTE1_SELECT:        // select a slot for PTE1
2983    {
2984        size_t  way;
2985        size_t  set;
2986
2987        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
2988        {
2989            r_itlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2990                           true,  // PTE1
2991                           &way,
2992                           &set );
2993#ifdef INSTRUMENTATION
2994m_cpt_itlb_read++;
2995#endif
2996        }
2997        else
2998        {
2999            r_dtlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3000                           true,  // PTE1
3001                           &way,
3002                           &set );
3003#ifdef INSTRUMENTATION
3004m_cpt_dtlb_read++;
3005#endif
3006        }
3007        r_dcache_tlb_way = way;
3008        r_dcache_tlb_set = set;
3009        r_dcache_fsm     = DCACHE_TLB_PTE1_UPDT;
3010
3011#if DEBUG_DCACHE
3012if ( m_debug_dcache_fsm )
3013{
3014    if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3015        std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_PTE1_SELECT> Select a slot in ITLB:";
3016    else
3017        std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_PTE1_SELECT> Select a slot in DTLB:";
3018        std::cout << " way = " << std::dec << way
3019                  << " / set = " << set << std::endl;
3020}
3021#endif
3022        break;
3023    }
3024    //////////////////////////
3025    case DCACHE_TLB_PTE1_UPDT:  // write a new PTE1 in tlb after testing the L/R bit
3026                                // - if L/R bit already set, exit the sub-fsm.
3027                                // - if not, we update the page table but we dont write
3028                                //   neither in DCACHE, nor in TLB, as this will be done by
3029                                //   the coherence mechanism.
3030    {
3031        paddr_t   nline    = r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2);
3032        uint32_t  pte      = r_dcache_tlb_pte_flags.read();
3033        bool      pt_updt  = false;
3034        bool      local    = true;
3035
3036        // We should compute the access locality:
3037        // The PPN MSB bits define the destination cluster index.
3038        // The m_srcid_d MSB bits define the source cluster index.
3039        // The number of bits to compare depends on the number of clusters,
3040        // and can be obtained in the mapping table.
3041        // As long as this computation is not done, all access are local.
3042
3043        if ( local )                                            // local access
3044        {
3045            if ( not ((pte & PTE_L_MASK) == PTE_L_MASK) ) // we must set the L bit
3046            {
3047                pt_updt                = true;
3048                r_dcache_vci_cas_old    = pte;
3049                r_dcache_vci_cas_new    = pte | PTE_L_MASK;
3050                pte                    = pte | PTE_L_MASK;
3051                r_dcache_tlb_pte_flags = pte;
3052            }
3053        }
3054        else                                                    // remote access
3055        {
3056            if ( not ((pte & PTE_R_MASK) == PTE_R_MASK) ) // we must set the R bit
3057            {
3058                pt_updt                = true;
3059                r_dcache_vci_cas_old    = pte;
3060                r_dcache_vci_cas_new    = pte | PTE_R_MASK;
3061                pte                    = pte | PTE_R_MASK;
3062                r_dcache_tlb_pte_flags = pte;
3063            }
3064        }
3065
3066        if ( not pt_updt )                                      // update TLB and return
3067        {
3068            if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3069            {
3070                r_itlb.write( true,             // 2M page
3071                              pte,
3072                              0,                // argument unused for a PTE1
3073                              r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3074                              r_dcache_tlb_way.read(),
3075                              r_dcache_tlb_set.read(),
3076                              nline );
3077#ifdef INSTRUMENTATION
3078m_cpt_itlb_write++;
3079#endif
3080
3081#if DEBUG_DCACHE
3082if ( m_debug_dcache_fsm )
3083{
3084    std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_PTE1_UPDT> write PTE1 in ITLB";
3085    std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3086              << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3087    r_itlb.printTrace();
3088}
3089#endif
3090            }
3091            else
3092            {
3093                r_dtlb.write( true,             // 2M page
3094                              pte,
3095                              0,                // argument unused for a PTE1
3096                              r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3097                              r_dcache_tlb_way.read(),
3098                              r_dcache_tlb_set.read(),
3099                              nline );
3100#ifdef INSTRUMENTATION
3101m_cpt_dtlb_write++;
3102#endif
3103
3104#if DEBUG_DCACHE
3105if ( m_debug_dcache_fsm )
3106{
3107    std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_PTE1_UPDT> write PTE1 in DTLB";
3108    std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3109              << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3110    r_dtlb.printTrace();
3111}
3112#endif
3113            }
3114            r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_RETURN;
3115        }
3116        else                            // update page table but not TLB
3117        {
3118            r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_LR_UPDT;
3119
3120#if DEBUG_DCACHE
3121if ( m_debug_dcache_fsm )
3122{
3123    std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_PTE1_UPDT> L/R bit update required"
3124              << std::endl;
3125}
3126#endif
3127        }
3128        break;
3129    }
3130    /////////////////////////
3131    case DCACHE_TLB_PTE2_GET:   // Try to get a PTE2 (64 bits) in the dcache
3132    {
3133        uint32_t        pte_flags;
3134        uint32_t        pte_ppn;
3135        size_t          way;
3136        size_t          set;
3137        size_t          word;
3138
3139        bool     hit = r_dcache.read( r_dcache_tlb_paddr.read(),
3140                                      &pte_flags,
3141                                      &pte_ppn,
3142                                      &way,
3143                                      &set,
3144                                      &word );
3145#ifdef INSTRUMENTATION
3146m_cpt_dcache_data_read++;
3147m_cpt_dcache_dir_read++;
3148#endif
3149        if ( hit )      // request hits in dcache
3150        {
3151            if ( not (pte_flags & PTE_V_MASK) ) // unmapped
3152            {
3153                if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3154                {
3155                    r_mmu_ietr             = MMU_READ_PT2_UNMAPPED;
3156                    r_mmu_ibvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3157                    r_icache_tlb_miss_req  = false;
3158                    r_icache_tlb_rsp_error = true;
3159                }
3160                else
3161                {
3162                    r_mmu_detr             = MMU_READ_PT2_UNMAPPED;
3163                    r_mmu_dbvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3164                    m_drsp.valid             = true;
3165                    m_drsp.error             = true;
3166                }
3167                r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
3168
3169#if DEBUG_DCACHE
3170if ( m_debug_dcache_fsm )
3171{
3172    std::cout << "  <PROC " << name()
3173              << " DCACHE_TLB_PTE2_GET> HIT in dcache, but PTE is unmapped"
3174              << " PTE_FLAGS = " << std::hex << pte_flags
3175              << " PTE_PPN = " << std::hex << pte_ppn << std::endl;
3176}
3177#endif
3178            }
3179            else                                // mapped : we must update the TLB
3180            {
3181                r_dcache_in_tlb[m_dcache_sets*way+set] = true;
3182                r_dcache_tlb_pte_flags  = pte_flags;
3183                r_dcache_tlb_pte_ppn    = pte_ppn;
3184                r_dcache_tlb_cache_way  = way;
3185                r_dcache_tlb_cache_set  = set;
3186                r_dcache_tlb_cache_word = word;
3187                r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_PTE2_SELECT;
3188
3189#if DEBUG_DCACHE
3190if ( m_debug_dcache_fsm )
3191{
3192    std::cout << "  <PROC " << name() << ".DCACHE_TLB_PTE2_GET> HIT in dcache:"
3193              << " PTE_FLAGS = " << std::hex << pte_flags
3194              << " PTE_PPN = " << std::hex << pte_ppn << std::endl;
3195}
3196#endif
3197             }
3198        }
3199        else            // we must load the missing cache line in dcache
3200        {
3201            r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_SELECT;
3202            r_dcache_vci_miss_req = true;
3203            r_dcache_vci_paddr    = r_dcache_tlb_paddr.read();
3204            r_dcache_save_paddr   = r_dcache_tlb_paddr.read();
3205            r_dcache_miss_type    = PTE2_MISS;
3206
3207#if DEBUG_DCACHE
3208if ( m_debug_dcache_fsm )
3209{
3210    std::cout << "  <PROC " << name()
3211              << " DCACHE_TLB_PTE2_GET> MISS in dcache:"
3212              << " PTE address = " << std::hex << r_dcache_tlb_paddr.read() << std::endl;
3213}
3214#endif
3215        }
3216        break;
3217    }
3218    ////////////////////////////
3219    case DCACHE_TLB_PTE2_SELECT:    // select a slot for PTE2
3220    {
3221        size_t way;
3222        size_t set;
3223
3224        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3225        {
3226            r_itlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3227                           false,       // PTE2
3228                           &way,
3229                           &set );
3230#ifdef INSTRUMENTATION
3231m_cpt_itlb_read++;
3232#endif
3233        }
3234        else
3235        {
3236            r_dtlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3237                           false,       // PTE2
3238                           &way,
3239                           &set );
3240#ifdef INSTRUMENTATION
3241m_cpt_dtlb_read++;
3242#endif
3243        }
3244
3245#if DEBUG_DCACHE
3246if ( m_debug_dcache_fsm )
3247{
3248    if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3249        std::cout << "  <PROC " << name()
3250                  << " DCACHE_TLB_PTE2_SELECT> Select a slot in ITLB:";
3251    else
3252        std::cout << "  <PROC " << name()
3253                  << " DCACHE_TLB_PTE2_SELECT> Select a slot in DTLB:";
3254        std::cout << " way = " << std::dec << way
3255                  << " / set = " << set << std::endl;
3256}
3257#endif
3258        r_dcache_tlb_way = way;
3259        r_dcache_tlb_set = set;
3260        r_dcache_fsm     = DCACHE_TLB_PTE2_UPDT;
3261        break;
3262    }
3263    //////////////////////////
3264    case DCACHE_TLB_PTE2_UPDT:  // write a new PTE2 in tlb after testing the L/R bit
3265                                // - if L/R bit already set, exit the sub-fsm.
3266                                // - if not, we update the page table but we dont write
3267                                //   neither in DCACHE, nor in TLB, as this will be done by
3268                                //   the coherence mechanism.
3269    {
3270        paddr_t         nline     = r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2);
3271        uint32_t        pte_flags = r_dcache_tlb_pte_flags.read();
3272        uint32_t        pte_ppn   = r_dcache_tlb_pte_ppn.read();
3273        bool            pt_updt   = false;
3274        bool            local     = true;
3275
3276        // We should compute the access locality:
3277        // The PPN MSB bits define the destination cluster index.
3278        // The m_srcid_d MSB bits define the source cluster index.
3279        // The number of bits to compare depends on the number of clusters,
3280        // and can be obtained in the mapping table.
3281        // As long as this computation is not done, all access are local.
3282
3283        if ( local )                                            // local access
3284        {
3285            if ( not ((pte_flags & PTE_L_MASK) == PTE_L_MASK) ) // we must set the L bit
3286            {
3287                pt_updt                = true;
3288                r_dcache_vci_cas_old    = pte_flags;
3289                r_dcache_vci_cas_new    = pte_flags | PTE_L_MASK;
3290                pte_flags              = pte_flags | PTE_L_MASK;
3291                        r_dcache_tlb_pte_flags = pte_flags;
3292            }
3293        }
3294        else                                                    // remote access
3295        {
3296            if ( not ((pte_flags & PTE_R_MASK) == PTE_R_MASK) ) // we must set the R bit
3297            {
3298                pt_updt                = true;
3299                r_dcache_vci_cas_old    = pte_flags;
3300                r_dcache_vci_cas_new    = pte_flags | PTE_R_MASK;
3301                pte_flags              = pte_flags | PTE_R_MASK;
3302                        r_dcache_tlb_pte_flags = pte_flags;
3303            }
3304        }
3305
3306        if ( not pt_updt )                       // update TLB
3307        {
3308            if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3309            {
3310                r_itlb.write( false,    // 4K page
3311                              pte_flags,
3312                              pte_ppn,
3313                              r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3314                              r_dcache_tlb_way.read(),
3315                              r_dcache_tlb_set.read(),
3316                              nline );
3317#ifdef INSTRUMENTATION
3318m_cpt_itlb_write++;
3319#endif
3320
3321#if DEBUG_DCACHE
3322if ( m_debug_dcache_fsm )
3323{
3324    std::cout << "  <PROC " << name()
3325              << " DCACHE_TLB_PTE2_UPDT> write PTE2 in ITLB"
3326              << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3327              << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3328    r_itlb.printTrace();
3329}
3330#endif
3331            }
3332            else
3333            {
3334                r_dtlb.write( false,    // 4K page
3335                              pte_flags,
3336                              pte_ppn,
3337                              r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3338                              r_dcache_tlb_way.read(),
3339                              r_dcache_tlb_set.read(),
3340                              nline );
3341#ifdef INSTRUMENTATION
3342m_cpt_dtlb_write++;
3343#endif
3344
3345#if DEBUG_DCACHE
3346if ( m_debug_dcache_fsm )
3347{
3348    std::cout << "  <PROC " << name()
3349              << " DCACHE_TLB_PTE2_UPDT> write PTE2 in DTLB"
3350              << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3351              << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3352    r_dtlb.printTrace();
3353}
3354#endif
3355
3356            }
3357            r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_RETURN;
3358        }
3359        else                                   // update page table but not TLB
3360        {
3361            r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_LR_UPDT;  // dcache and page table update
3362
3363#if DEBUG_DCACHE
3364if ( m_debug_dcache_fsm )
3365{
3366    std::cout << "  <PROC " << name()
3367              << " DCACHE_TLB_PTE2_UPDT> L/R bit update required" << std::endl;
3368}
3369#endif
3370        }
3371        break;
3372    }
3373    ////////////////////////
3374    case DCACHE_TLB_LR_UPDT:        // request a CAS transaction to update L/R bit
3375    {
3376#if DEBUG_DCACHE
3377if ( m_debug_dcache_fsm )
3378{
3379    std::cout << "  <PROC " << name()
3380              << " DCACHE_TLB_LR_UPDT> Update dcache: (L/R) bit" << std::endl;
3381}
3382#endif
3383        // r_dcache_vci_cas_old & r_dcache_vci_cas_new registers are already set
3384        r_dcache_vci_paddr = r_dcache_tlb_paddr.read();
3385
3386        // checking llsc reservation buffer
3387        if ( r_dcache_llsc_paddr.read() == r_dcache_tlb_paddr.read() )
3388            r_dcache_llsc_valid = false;
3389
3390        // request a CAS CMD and go to DCACHE_TLB_LR_WAIT state
3391        r_dcache_vci_cas_req = true;
3392        r_dcache_fsm         = DCACHE_TLB_LR_WAIT;
3393        break;
3394    }
3395    ////////////////////////
3396    case DCACHE_TLB_LR_WAIT:            // Waiting the response to SC transaction for DIRTY bit.
3397                                    // We consume the response in rsp FIFO,
3398                                    // and exit the sub-fsm, but we don't
3399                                    // analyse the response, because we don't
3400                                    // care if the L/R bit update is not done.
3401                                    // We must take the coherence requests because
3402                                    // there is a risk of dead-lock
3403
3404    {
3405        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
3406        if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
3407        {
3408            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
3409            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3410            break;
3411        }
3412
3413        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
3414        {
3415            std::cout << "BUS ERROR in DCACHE_TLB_LR_WAIT state" << std::endl;
3416            std::cout << "This should not happen in this state" << std::endl;
3417            exit(0);
3418        }
3419        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() ) // response available
3420        {
3421#if DEBUG_DCACHE
3422if ( m_debug_dcache_fsm )
3423{
3424    std::cout << "  <PROC " << name()
3425              << " DCACHE_TLB_LR_WAIT> SC response received" << std::endl;
3426}
3427#endif
3428            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3429            r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_RETURN;
3430        }
3431        break;
3432    }
3433    ///////////////////////
3434    case DCACHE_TLB_RETURN:             // return to caller depending on tlb miss type
3435    {
3436#if DEBUG_DCACHE
3437if ( m_debug_dcache_fsm )
3438{
3439    std::cout << "  <PROC " << name()
3440              << " DCACHE_TLB_RETURN> TLB MISS completed" << std::endl;
3441}
3442#endif
3443        if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) r_icache_tlb_miss_req = false;
3444        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3445        break;
3446    }
3447    ///////////////////////
3448    case DCACHE_XTN_SWITCH:             // The r_ptpr registers must be written,
3449                                // and both itlb and dtlb must be flushed.
3450                                // Caution : the itlb miss requests must be taken
3451                                // to avoid dead-lock in case of simultaneous ITLB miss
3452    {
3453        // itlb miss request
3454        if ( r_icache_tlb_miss_req.read() )
3455        {
3456            r_dcache_tlb_ins    = true;
3457            r_dcache_tlb_vaddr  = r_icache_vaddr_save.read();
3458            r_dcache_fsm        = DCACHE_TLB_MISS;
3459            break;
3460        }
3461
3462        if ( not r_dcache_xtn_req.read() )
3463        {
3464            r_dtlb.flush();
3465            r_mmu_ptpr   = m_dreq.wdata;
3466            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3467            m_drsp.valid = true;
3468        }
3469        break;
3470    }
3471    /////////////////////
3472    case DCACHE_XTN_SYNC:               // waiting until write buffer empty
3473                                // The coherence request must be taken
3474                                // as there is a risk of dead-lock
3475    {
3476        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
3477        if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
3478        {
3479            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
3480            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3481        }
3482
3483        if ( r_wbuf.empty() )
3484        {
3485            m_drsp.valid   = true;
3486            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3487        }
3488        break;
3489    }
3490    ////////////////////////
3491    case DCACHE_XTN_IC_FLUSH:           // Waiting completion of an XTN request to the ICACHE FSM
3492    case DCACHE_XTN_IC_INVAL_VA:        // Caution : the itlb miss requests must be taken
3493    case DCACHE_XTN_IC_INVAL_PA:        // because the XTN_ICACHE_INVAL request to icache
3494    case DCACHE_XTN_IT_INVAL:           // can generate an itlb miss,
3495                                    // and because it can exist a simultaneous ITLB miss
3496    {
3497        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
3498        if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
3499        {
3500            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
3501            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3502            break;
3503        }
3504
3505        // itlb miss request
3506        if ( r_icache_tlb_miss_req.read() )
3507        {
3508            r_dcache_tlb_ins    = true;
3509            r_dcache_tlb_vaddr  = r_icache_vaddr_save.read();
3510            r_dcache_fsm        = DCACHE_TLB_MISS;
3511            break;
3512        }
3513
3514        // test if XTN request to icache completed
3515        if ( not r_dcache_xtn_req.read() )
3516        {
3517            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3518            m_drsp.valid = true;
3519        }
3520        break;
3521    }
3522    /////////////////////////
3523    case DCACHE_XTN_DC_FLUSH:   // Invalidate sequencially all cache lines, using
3524                                // r_dcache_flush_count as a slot counter,
3525                                // looping in this state until all slots have been visited.
3526                                // It can require two cycles per slot:
3527                                // We test here the slot state, and make the actual inval
3528                                // (if line is valid) in DCACHE_XTN_DC_FLUSH_GO state.
3529                                // A cleanup request is generated for each valid line.
3530                                // returns to IDLE and flush TLBs when last slot
3531    {
3532        if ( not r_dcache_cc_send_req.read() ) // blocked until previous cc_send request is sent
3533        {
3534            int       state;
3535            uint32_t  tag;
3536            size_t    way = r_dcache_flush_count.read()/m_dcache_sets;
3537            size_t    set = r_dcache_flush_count.read()%m_dcache_sets;
3538
3539#ifdef INSTRUMENTATION
3540m_cpt_dcache_dir_read++;
3541#endif
3542            r_dcache.read_dir( way,
3543                               set,
3544                               &tag,
3545                               &state );
3546
3547            if ( state == CACHE_SLOT_STATE_VALID )         // inval required
3548            {
3549                // request cleanup
3550                r_dcache_cc_send_req   = true;
3551                r_dcache_cc_send_nline = tag * m_dcache_sets;
3552                r_dcache_cc_send_way   = way;
3553                r_dcache_cc_send_type  = CC_TYPE_CLEANUP;
3554
3555                // goes to DCACHE_XTN_DC_FLUSH_GO to inval directory
3556                r_dcache_miss_way     = way;
3557                r_dcache_miss_set     = set;
3558                r_dcache_fsm          = DCACHE_XTN_DC_FLUSH_GO;
3559            }
3560            else if ( r_dcache_flush_count.read() ==
3561                      (m_dcache_sets*m_dcache_ways - 1) )  // last slot
3562            {
3563                r_dtlb.reset();
3564                r_itlb.reset();
3565                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3566                m_drsp.valid = true;
3567            }
3568
3569            // saturation counter
3570            if ( r_dcache_flush_count.read() < (m_dcache_sets*m_dcache_ways - 1) )
3571                r_dcache_flush_count = r_dcache_flush_count.read() + 1;
3572        }
3573        break;
3574    }
3575    ////////////////////////////
3576    case DCACHE_XTN_DC_FLUSH_GO:    // Switch the cache slot to ZOMBI state
3577                                    // and reset directory extension.
3578                                    // returns to IDLE and flush TLBs when last slot
3579    {
3580        size_t way = r_dcache_miss_way.read();
3581        size_t set = r_dcache_miss_set.read();
3582
3583        r_dcache_in_tlb[m_dcache_sets*way+set]       = false;
3584        r_dcache_contains_ptd[m_dcache_sets*way+set] = false;
3585
3586#ifdef INSTRUMENTATION
3587m_cpt_dcache_dir_write++;
3588#endif
3589        r_dcache.write_dir( 0,
3590                            way,
3591                            set,
3592                            CACHE_SLOT_STATE_ZOMBI );
3593
3594        if ( r_dcache_flush_count.read() ==
3595             (m_dcache_sets*m_dcache_ways - 1) )  // last slot
3596        {
3597            r_dtlb.reset();
3598            r_itlb.reset();
3599            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3600            m_drsp.valid = true;
3601        }
3602        else
3603        {
3604            r_dcache_fsm = DCACHE_XTN_DC_FLUSH;
3605        }
3606        break;
3607    }
3608    /////////////////////////
3609    case DCACHE_XTN_DT_INVAL:   // handling processor XTN_DTLB_INVAL request
3610    {
3611        r_dtlb.inval(r_dcache_save_wdata.read());
3612        r_dcache_fsm        = DCACHE_IDLE;
3613        m_drsp.valid          = true;
3614        break;
3615    }
3616    ////////////////////////////
3617    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_VA:  // selective cache line invalidate with virtual address
3618                                  // requires 3 cycles: access tlb, read cache, inval cache
3619                                  // we compute the physical address in this state
3620    {
3621        paddr_t paddr;
3622        bool    hit;
3623
3624        if ( r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK )        // dtlb activated
3625        {
3626
3627#ifdef INSTRUMENTATION
3628m_cpt_dtlb_read++;
3629#endif
3630            hit = r_dtlb.translate( r_dcache_save_wdata.read(),
3631                                    &paddr );
3632        }
3633        else                                            // dtlb not activated
3634        {
3635            paddr = (paddr_t)r_dcache_save_wdata.read();
3636            hit   = true;
3637        }
3638
3639        if ( hit )              // tlb hit
3640        {
3641            r_dcache_save_paddr = paddr;
3642            r_dcache_fsm      = DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA;
3643        }
3644        else                    // tlb miss
3645        {
3646
3647#ifdef INSTRUMENTATION
3648m_cpt_dtlb_miss++;
3649#endif
3650            r_dcache_tlb_ins    = false;                // dtlb
3651            r_dcache_tlb_vaddr  = r_dcache_save_wdata.read();
3652            r_dcache_fsm        = DCACHE_TLB_MISS;
3653        }
3654
3655#if DEBUG_DCACHE
3656if ( m_debug_dcache_fsm )
3657{
3658    std::cout << "  <PROC " << name()
3659              << " DCACHE_XTN_DC_INVAL_VA> Compute physical address" << std::hex
3660              << " / VADDR = " << r_dcache_save_wdata.read()
3661              << " / PADDR = " << paddr << std::endl;
3662}
3663#endif
3664
3665        break;
3666    }
3667    ////////////////////////////
3668    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA:  // selective cache line invalidate with physical address
3669                                  // requires 2 cycles: read cache / inval cache
3670                                  // In this state we read dcache.
3671    {
3672        size_t          way;
3673        size_t          set;
3674        size_t          word;
3675        int         state;
3676
3677#ifdef INSTRUMENTATION
3678m_cpt_dcache_dir_read++;
3679#endif
3680        r_dcache.read_dir( r_dcache_save_paddr.read(),
3681                           &state,
3682                           &way,
3683                           &set,
3684                           &word );
3685
3686        if ( state == CACHE_SLOT_STATE_VALID )  // inval to be done
3687        {
3688            r_dcache_xtn_way = way;
3689            r_dcache_xtn_set = set;
3690            r_dcache_fsm      = DCACHE_XTN_DC_INVAL_GO;
3691        }
3692        else            // miss : nothing to do
3693        {
3694            r_dcache_fsm      = DCACHE_IDLE;
3695            m_drsp.valid      = true;
3696        }
3697
3698#if DEBUG_DCACHE
3699if ( m_debug_dcache_fsm )
3700{
3701    std::cout << "  <PROC " << name()
3702              << " DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA> Test hit in dcache" << std::hex
3703              << " / PADDR = " << r_dcache_save_paddr.read() << std::dec
3704              << " / HIT = " << (state == CACHE_SLOT_STATE_VALID)
3705              << " / SET = " << set
3706              << " / WAY = " << way << std::endl;
3707}
3708#endif
3709        break;
3710    }
3711    ////////////////////////////
3712    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_GO:  // In this state, we invalidate the cache line
3713                                              // Blocked if previous cleanup not completed
3714                                  // Test if itlb or dtlb inval is required
3715    {
3716        if ( not r_dcache_cc_send_req.read() ) // blocked until previous cc_send request is sent
3717        {
3718            size_t      way        = r_dcache_xtn_way.read();
3719            size_t      set        = r_dcache_xtn_set.read();
3720            paddr_t nline      = r_dcache_save_paddr.read() / (m_dcache_words<<2);
3721
3722#ifdef INSTRUMENTATION
3723m_cpt_dcache_dir_write++;
3724#endif
3725            r_dcache.write_dir( 0,
3726                                way,
3727                                set,
3728                                CACHE_SLOT_STATE_EMPTY );
3729
3730            // request cleanup
3731            r_dcache_cc_send_req   = true;
3732            r_dcache_cc_send_nline = nline;
3733            r_dcache_cc_send_way   = way;
3734            r_dcache_cc_send_type  = CC_TYPE_CLEANUP;
3735
3736            // possible itlb & dtlb invalidate
3737            if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )
3738            {
3739                r_dcache_tlb_inval_line = nline;
3740                r_dcache_tlb_inval_set  = 0;
3741                r_dcache_fsm_scan_save  = DCACHE_XTN_DC_INVAL_END;
3742                r_dcache_fsm            = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
3743                r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
3744            }
3745            else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )
3746            {
3747                r_itlb.reset();
3748                r_dtlb.reset();
3749                r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
3750                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3751                m_drsp.valid = true;
3752            }
3753            else
3754            {
3755                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3756                m_drsp.valid = true;
3757            }
3758
3759#if DEBUG_DCACHE
3760if ( m_debug_dcache_fsm )
3761{
3762    std::cout << "  <PROC " << name()
3763              << " DCACHE_XTN_DC_INVAL_GO> Actual dcache inval" << std::hex
3764              << " / PADDR = " << r_dcache_save_paddr.read() << std::endl;
3765}
3766#endif
3767            }
3768        break;
3769    }
3770    //////////////////////////////
3771    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_END:       // send response to processor XTN request
3772    {
3773        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3774        m_drsp.valid = true;
3775        break;
3776    }
3777    ////////////////////////
3778    case DCACHE_MISS_SELECT:   // Try to select a slot in associative set
3779                               // if previous cleanup has been sent.
3780                               // Waiting in this state if no slot available
3781                               // Set the r_dcache_cleanup_req flip-flop
3782                               // and the r_dcache_miss_clack flip-flop
3783                               // when a cleanup is required
3784    {
3785        if ( m_dreq.valid) m_cost_data_miss_frz++;
3786
3787        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
3788        if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
3789        {
3790            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
3791            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3792            break;
3793        }
3794
3795        if ( not r_dcache_cc_send_req.read() ) // blocked until previous cc_send request is sent
3796        {
3797            bool     found;
3798            bool     cleanup;
3799            size_t   way;
3800            size_t   set;
3801            paddr_t  victim;
3802
3803#ifdef INSTRUMENTATION
3804m_cpt_dcache_dir_read++;
3805#endif
3806            r_dcache.read_select( r_dcache_save_paddr.read(),
3807                                  &victim,
3808                                  &way,
3809                                  &set,
3810                                  &found,
3811                                  &cleanup );
3812            if ( found )
3813            {
3814                r_dcache_miss_way = way;
3815                r_dcache_miss_set = set;
3816
3817                if ( cleanup )
3818                {
3819                    r_dcache_miss_clack   = true;
3820                    r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_CLEAN;
3821                    // request cleanup
3822                    r_dcache_cc_send_req   = true;
3823                    r_dcache_cc_send_nline = victim;
3824                    r_dcache_cc_send_way   = way;
3825                    r_dcache_cc_send_type  = CC_TYPE_CLEANUP;
3826                }
3827                else
3828                {
3829                    r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_WAIT;
3830                }
3831
3832#if DEBUG_DCACHE
3833if ( m_debug_dcache_fsm )
3834{
3835    std::cout << "  <PROC " << name()
3836              << " DCACHE_MISS_SELECT> Select a slot:" << std::dec
3837              << " / WAY = "   << way
3838              << " / SET = "   << set
3839              << " / PADDR = " << std::hex << r_dcache_save_paddr.read();
3840    if(cleanup) std::cout << " / VICTIM = " << std::hex << victim << std::endl;
3841    else        std::cout << std::endl;
3842}
3843#endif
3844            } // end found
3845        }
3846        break;
3847    }
3848    ///////////////////////
3849    case DCACHE_MISS_CLEAN:             // switch the slot to ZOMBI state
3850                                // and possibly request itlb or dtlb invalidate
3851    {
3852        if ( m_dreq.valid) m_cost_data_miss_frz++;
3853
3854        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
3855        if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
3856        {
3857            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
3858            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3859            break;
3860        }
3861
3862        size_t  way   = r_dcache_miss_way.read();
3863        size_t  set   = r_dcache_miss_set.read();
3864        paddr_t nline = r_dcache_save_paddr.read() / (m_dcache_words<<2);
3865
3866#ifdef INSTRUMENTATION
3867m_cpt_dcache_dir_read++;
3868#endif
3869        r_dcache.write_dir( 0,
3870                            way,
3871                            set,
3872                            CACHE_SLOT_STATE_ZOMBI );
3873#if DEBUG_DCACHE
3874if ( m_debug_dcache_fsm )
3875{
3876    std::cout << "  <PROC " << name()
3877              << " DCACHE_MISS_CLEAN> Switch to ZOMBI state" << std::dec
3878              << " / way = "   << way
3879              << " / set = "   << set << std::endl;
3880}
3881#endif
3882        // if selective itlb & dtlb invalidate are required
3883        // the miss response is not handled before invalidate completed
3884        if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )
3885        {
3886            r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
3887            r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
3888            r_dcache_tlb_inval_set   = 0;
3889            r_dcache_fsm_scan_save   = DCACHE_MISS_WAIT;
3890            r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
3891        }
3892        else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )
3893        {
3894            r_itlb.reset();
3895            r_dtlb.reset();
3896            r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
3897            r_dcache_fsm = DCACHE_MISS_WAIT;
3898        }
3899        else
3900        {
3901            r_dcache_fsm = DCACHE_MISS_WAIT;
3902        }
3903        break;
3904    }
3905    //////////////////////
3906    case DCACHE_MISS_WAIT:      // waiting the response to a miss request from VCI_RSP FSM
3907                            // This state is in charge of error signaling
3908                            // There is 5 types of error depending on the requester
3909    {
3910        if ( m_dreq.valid) m_cost_data_miss_frz++;
3911
3912/**/
3913#if DEBUG_DCACHE
3914if ( m_debug_dcache_fsm )
3915{
3916        std::cout << "  <PROC " << name()
3917              << " r_cc_receive_dcache_req = " << r_cc_receive_dcache_req.read() << std::endl;
3918        std::cout << "  <PROC " << name()
3919              << " r_dcache_miss_inval = " << r_dcache_miss_inval.read() << std::endl;
3920}
3921#endif
3922
3923        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
3924        if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
3925        {
3926            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
3927            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3928            break;
3929        }
3930
3931        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )                      // bus error
3932        {
3933            switch ( r_dcache_miss_type.read() )
3934            {
3935                case PROC_MISS:
3936                {
3937                    r_mmu_detr            = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS;
3938                    r_mmu_dbvar           = r_dcache_save_vaddr.read();
3939                    m_drsp.valid            = true;
3940                    m_drsp.error            = true;
3941                    r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
3942                    break;
3943                }
3944                case PTE1_MISS:
3945                {
3946                    if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3947                    {
3948                        r_mmu_ietr              = MMU_READ_PT1_ILLEGAL_ACCESS;
3949                        r_mmu_ibvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3950                        r_icache_tlb_miss_req   = false;
3951                        r_icache_tlb_rsp_error  = true;
3952                    }
3953                    else
3954                    {
3955                        r_mmu_detr              = MMU_READ_PT1_ILLEGAL_ACCESS;
3956                        r_mmu_dbvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3957                        m_drsp.valid              = true;
3958                        m_drsp.error              = true;
3959                    }
3960                    r_dcache_fsm                = DCACHE_IDLE;
3961                    break;
3962                }
3963                case PTE2_MISS:
3964                {
3965                    if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3966                    {
3967                        r_mmu_ietr              = MMU_READ_PT2_ILLEGAL_ACCESS;
3968                        r_mmu_ibvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3969                        r_icache_tlb_miss_req   = false;
3970                        r_icache_tlb_rsp_error  = true;
3971                    }
3972                    else
3973                    {
3974                        r_mmu_detr              = MMU_READ_PT2_ILLEGAL_ACCESS;
3975                        r_mmu_dbvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3976                        m_drsp.valid              = true;
3977                        m_drsp.error              = true;
3978                    }
3979                    r_dcache_fsm                = DCACHE_IDLE;
3980                    break;
3981                }
3982            } // end switch type
3983            r_vci_rsp_data_error = false;
3984        }
3985        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )         // valid response available
3986        {
3987            r_dcache_miss_word = 0;
3988                r_dcache_fsm       = DCACHE_MISS_DATA_UPDT;
3989        }
3990        break;
3991    }
3992    //////////////////////////
3993    case DCACHE_MISS_DATA_UPDT:   // update the dcache (one word per cycle)
3994    {
3995        if ( m_dreq.valid) m_cost_data_miss_frz++;
3996
3997/**/
3998#if DEBUG_DCACHE
3999if ( m_debug_dcache_fsm )
4000{
4001        std::cout << "  <PROC " << name()
4002              << " r_cc_receive_dcache_req = " << r_cc_receive_dcache_req.read() << std::endl;
4003        std::cout << "  <PROC " << name()
4004              << " r_dcache_miss_inval = " << r_dcache_miss_inval.read() << std::endl;
4005}
4006#endif
4007
4008        if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )      // one word available
4009        {
4010#ifdef INSTRUMENTATION
4011m_cpt_dcache_data_write++;
4012#endif
4013                r_dcache.write( r_dcache_miss_way.read(),
4014                                r_dcache_miss_set.read(),
4015                                r_dcache_miss_word.read(),
4016                                r_vci_rsp_fifo_dcache.read() );
4017#if DEBUG_DCACHE
4018if ( m_debug_dcache_fsm )
4019{
4020    std::cout << "  <PROC " << name()
4021              << " DCACHE_MISS_DATA_UPDT> Write one word:"
4022              << " / DATA = "  << r_vci_rsp_fifo_dcache.read()
4023              << " / WAY = "   << std::dec << r_dcache_miss_way.read()
4024              << " / SET = "   << r_dcache_miss_set.read()
4025              << " / WORD = "  << r_dcache_miss_word.read() << std::endl;
4026}
4027#endif
4028            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
4029            r_dcache_miss_word = r_dcache_miss_word.read() + 1;
4030
4031            if ( r_dcache_miss_word.read() == (m_dcache_words-1) ) // last word
4032            {
4033                r_dcache_fsm = DCACHE_MISS_DIR_UPDT;
4034            }
4035        }
4036        break;
4037    }
4038    //////////////////////////
4039    case DCACHE_MISS_DIR_UPDT:  // Stalled if a victim line has been evicted
4040                                // and the cleanup ack has not been received,
4041                                // as indicated by the r_dcache_miss clack.
4042                                // - If no matching coherence request (r_dcache_inval_miss)
4043                                //   switch directory slot to VALID state.
4044                                // - If matching coherence request, switch directory slot
4045                                //   to ZOMBI state, and send a cleanup request.
4046    {
4047        if ( m_dreq.valid) m_cost_data_miss_frz++;
4048
4049/**/
4050#if DEBUG_DCACHE
4051if ( m_debug_dcache_fsm )
4052{
4053        std::cout << "  <PROC " << name()
4054              << " r_cc_receive_dcache_req = " << r_cc_receive_dcache_req.read() << std::endl;
4055        std::cout << "  <PROC " << name()
4056              << " r_dcache_miss_inval = " << r_dcache_miss_inval.read() << std::endl;
4057}
4058#endif
4059
4060        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
4061        if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
4062        {
4063            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
4064            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
4065            break;
4066        }
4067
4068        if ( not r_dcache_miss_clack.read() )  // waiting cleanup acknowledge
4069        {
4070            if ( r_dcache_miss_inval.read() ) // switch slot to ZOMBI state, and new cleanup
4071            {
4072                if ( not r_dcache_cc_send_req.read() ) // blocked until previous cc_send request is sent
4073                {
4074                    r_dcache_miss_inval     = false;
4075                    // request cleanup
4076                    r_dcache_cc_send_req   = true;
4077                    r_dcache_cc_send_nline = r_dcache_save_paddr.read()/(m_dcache_words<<2);
4078                    r_dcache_cc_send_way   = r_dcache_miss_way.read();
4079                    r_dcache_cc_send_type  = CC_TYPE_CLEANUP;
4080
4081#ifdef INSTRUMENTATION
4082m_cpt_dcache_dir_write++;
4083#endif
4084                    r_dcache.write_dir( r_dcache_save_paddr.read(),
4085                                        r_dcache_miss_way.read(),
4086                                        r_dcache_miss_set.read(),
4087                                        CACHE_SLOT_STATE_ZOMBI );
4088#if DEBUG_DCACHE
4089if ( m_debug_dcache_fsm )
4090{
4091    std::cout << "  <PROC " << name()
4092              << " DCACHE_MISS_DIR_UPDT> Switch slot to ZOMBI state"
4093              << " PADDR = " << std::hex << r_dcache_save_paddr.read()
4094              << " / WAY = "   << std::dec << r_dcache_miss_way.read()
4095              << " / SET = "   << r_dcache_miss_set.read() << std::endl;
4096}
4097#endif
4098                }
4099                else
4100                    break;
4101            }
4102            else                              // switch slot to VALID state
4103            {
4104
4105#ifdef INSTRUMENTATION
4106m_cpt_dcache_dir_write++;
4107#endif
4108                r_dcache.write_dir( r_dcache_save_paddr.read(),
4109                                    r_dcache_miss_way.read(),
4110                                    r_dcache_miss_set.read(),
4111                                    CACHE_SLOT_STATE_VALID );
4112
4113#if DEBUG_DCACHE
4114if ( m_debug_dcache_fsm )
4115{
4116    std::cout << "  <PROC " << name()
4117              << " DCACHE_MISS_DIR_UPDT> Switch slot to VALID state"
4118              << " PADDR = " << std::hex << r_dcache_save_paddr.read()
4119              << " / WAY = "   << std::dec << r_dcache_miss_way.read()
4120              << " / SET = "   << r_dcache_miss_set.read() << std::endl;
4121
4122    r_dcache.printTrace();
4123
4124
4125}
4126#endif
4127                // reset directory extension
4128                size_t way = r_dcache_miss_way.read();
4129                size_t set = r_dcache_miss_set.read();
4130                r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4131                r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4132            }
4133            if      (r_dcache_miss_type.read()==PTE1_MISS) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_PTE1_GET;
4134            else if (r_dcache_miss_type.read()==PTE2_MISS) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
4135            else                                           r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
4136        }
4137        break;
4138    }
4139    /////////////////////
4140    case DCACHE_UNC_WAIT:  // waiting a response to an uncacheable read
4141    {
4142        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
4143        if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
4144        {
4145            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
4146            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
4147            break;
4148        }
4149
4150        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
4151        {
4152            r_mmu_detr           = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS;
4153            r_mmu_dbvar          = m_dreq.addr;
4154            r_vci_rsp_data_error = false;
4155            m_drsp.error         = true;
4156            m_drsp.valid         = true;
4157            r_dcache_fsm         = DCACHE_IDLE;
4158            break;
4159        }
4160            else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )     // data available
4161            {
4162            // consume data
4163            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
4164            r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
4165
4166            // acknowledge the processor request if it has not been modified
4167            if ( m_dreq.valid and (m_dreq.addr == r_dcache_save_vaddr.read()) )
4168            {
4169                    m_drsp.valid        = true;
4170                m_drsp.error        = false;
4171                    m_drsp.rdata        = r_vci_rsp_fifo_dcache.read();
4172            }
4173            }
4174        break;
4175    }
4176    /////////////////////
4177    case DCACHE_LL_WAIT:    // waiting VCI response to a LL transaction
4178    {
4179        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
4180        if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
4181        {
4182            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
4183            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
4184            break;
4185        }
4186
4187        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
4188        {
4189            r_mmu_detr           = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS;
4190            r_mmu_dbvar          = m_dreq.addr;
4191            r_vci_rsp_data_error = false;
4192            m_drsp.error         = true;
4193            m_drsp.valid         = true;
4194            r_dcache_fsm         = DCACHE_IDLE;
4195            break;
4196        }
4197            else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )     // data available
4198            {
4199            // consume data
4200            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
4201
4202            if(r_dcache_ll_rsp_count.read() == 0) // first flit
4203            {
4204                // set key value in llsc reservation buffer
4205                r_dcache_llsc_key     = r_vci_rsp_fifo_dcache.read();
4206                r_dcache_ll_rsp_count = r_dcache_ll_rsp_count.read() + 1 ;
4207            }
4208            else                                  // last flit
4209            {
4210                // acknowledge the processor request if it has not been modified
4211                if ( m_dreq.valid and (m_dreq.addr == r_dcache_save_vaddr.read()) )
4212                {
4213                    m_drsp.valid        = true;
4214                    m_drsp.error        = false;
4215                    m_drsp.rdata        = r_vci_rsp_fifo_dcache.read();
4216                }
4217                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
4218            }
4219            }
4220        break;
4221    }
4222    ////////////////////
4223    case DCACHE_SC_WAIT:        // waiting VCI response to a SC transaction
4224    {
4225        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
4226        if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
4227        {
4228            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
4229            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
4230            break;
4231        }
4232
4233        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )              // bus error
4234        {
4235            r_mmu_detr           = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS;
4236            r_mmu_dbvar          = m_dreq.addr;
4237            r_vci_rsp_data_error = false;
4238            m_drsp.error         = true;
4239            m_drsp.valid         = true;
4240            r_dcache_fsm         = DCACHE_IDLE;
4241            break;
4242        }
4243            else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() ) // response available
4244            {
4245            // consume response
4246            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
4247            m_drsp.valid            = true;
4248            m_drsp.rdata            = r_vci_rsp_fifo_dcache.read();
4249            r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
4250            }
4251        break;
4252    }
4253    //////////////////////////
4254    case DCACHE_DIRTY_GET_PTE:          // This sub_fsm set the PTE Dirty bit in memory
4255                                    // before handling a processor WRITE or SC request
4256                                    // Input argument is r_dcache_dirty_paddr
4257                                    // In this first state, we get PTE value in dcache
4258                                    // and post a CAS request to CMD FSM
4259    {
4260        // get PTE in dcache
4261        uint32_t pte;
4262        size_t   way;
4263        size_t   set;
4264        size_t   word;  // unused
4265        int      state;
4266
4267#ifdef INSTRUMENTATION
4268m_cpt_dcache_data_read++;
4269m_cpt_dcache_dir_read++;
4270#endif
4271        r_dcache.read( r_dcache_dirty_paddr.read(),
4272                       &pte,
4273                       &way,
4274                       &set,
4275                       &word,
4276                       &state );
4277
4278        assert( (state == CACHE_SLOT_STATE_VALID) and
4279        "error in DCACHE_DIRTY_TLB_SET: the PTE should be in dcache" );
4280
4281        // request CAS transaction to CMD_FSM
4282        r_dcache_dirty_way  = way;
4283        r_dcache_dirty_set  = set;
4284
4285        // check llsc reservation buffer
4286        if (r_dcache_llsc_paddr.read() == r_dcache_dirty_paddr.read() )
4287            r_dcache_llsc_valid = false;
4288
4289        // request a CAS CMD and go to DCACHE_DIRTY_WAIT state
4290        r_dcache_vci_cas_req = true;
4291        r_dcache_vci_paddr   = r_dcache_dirty_paddr.read();
4292        r_dcache_vci_cas_old = pte;
4293        r_dcache_vci_cas_new = pte | PTE_D_MASK;
4294        r_dcache_fsm         = DCACHE_DIRTY_WAIT;
4295
4296#if DEBUG_DCACHE
4297if ( m_debug_dcache_fsm )
4298{
4299    std::cout << "  <PROC " << name()
4300              << " DCACHE_DIRTY_GET_PTE> CAS request" << std::hex
4301              << " / PTE_PADDR = " << r_dcache_dirty_paddr.read()
4302              << " / PTE_VALUE = " << pte << std::dec
4303              << " / SET = " << set
4304              << " / WAY = " << way << std::endl;
4305}
4306#endif
4307        break;
4308    }
4309    ///////////////////////
4310    case DCACHE_DIRTY_WAIT:         // wait completion of CAS for PTE Dirty bit,
4311                                    // and return to IDLE state when response is received.
4312                                    // we don't care if the CAS is a failure:
4313                                    // - if the CAS is a success, the coherence mechanism
4314                                    //   updates the local copy.
4315                                    // - if the CAS is a failure, we just retry the write.
4316    {
4317        // coherence request (from CC_RECEIVE FSM)
4318        if ( r_cc_receive_dcache_req.read() )
4319        {
4320            r_dcache_fsm = DCACHE_CC_CHECK;
4321            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
4322            break;
4323        }
4324
4325        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
4326        {
4327            std::cout << "BUS ERROR in DCACHE_DIRTY_WAIT state" << std::endl;
4328            std::cout << "This should not happen in this state" << std::endl;
4329            exit(0);
4330        }
4331        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() ) // response available
4332        {
4333            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
4334            r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
4335
4336#if DEBUG_DCACHE
4337if ( m_debug_dcache_fsm )
4338{
4339    std::cout << "  <PROC " << name()
4340              << " DCACHE_DIRTY_WAIT> CAS completed" << std::endl;
4341}
4342#endif
4343        }
4344        break;
4345    }
4346    /////////////////////
4347    case DCACHE_CC_CHECK:   // This state is the entry point for the sub-FSM
4348                            // handling coherence requests for DCACHE.
4349                            // If there is a matching pending miss on the modified cache
4350                            // line this is signaled in the r_dcache_miss inval flip-flop.
4351                            // If the updated (or invalidated) cache line has copies in TLBs
4352                            // these TLB copies are invalidated.
4353                            // The return state is defined in r_dcache_fsm_cc_save
4354    {
4355        paddr_t  paddr = r_cc_receive_dcache_nline.read() * m_dcache_words * 4;
4356        paddr_t  mask = ~((m_dcache_words<<2)-1);
4357
4358#if DEBUG_DCACHE
4359if ( m_debug_dcache_fsm )
4360{
4361    std::cout << "  <PROC " << name()
4362              << " DCACHE_CC_CHECK> paddr = " << paddr
4363              << " r_dcache_vci_paddr = " << r_dcache_vci_paddr.read()
4364              << " mask = " << mask
4365              << " (r_dcache_fsm_cc_save == DCACHE_MISS_WAIT) = " << (r_dcache_fsm_cc_save == DCACHE_MISS_WAIT)
4366              << " (r_dcache_fsm_cc_save == DCACHE_MISS_DIR_UPDT) = " << (r_dcache_fsm_cc_save == DCACHE_MISS_DIR_UPDT)
4367              << " ((r_dcache_vci_paddr.read() & mask) == (paddr & mask)) = " << ((r_dcache_vci_paddr.read() & mask) == (paddr & mask))
4368              <<std::endl;
4369}
4370#endif
4371
4372        if (r_cc_receive_dcache_type.read() == CC_TYPE_CLACK)
4373                            // We switch the directory slot to EMPTY state
4374                            // and reset r_icache_miss_clack if the cleanup ack
4375                            // is matching a pending miss.
4376        {
4377
4378            if ( m_dreq.valid ) m_cost_data_miss_frz++;
4379
4380#ifdef INSTRUMENTATION
4381m_cpt_dcache_dir_write++;
4382#endif
4383            r_dcache.write_dir( 0,
4384                                r_cc_receive_dcache_way.read(),
4385                                r_cc_receive_dcache_set.read(),
4386                                CACHE_SLOT_STATE_EMPTY);
4387
4388            if ( (r_dcache_miss_set.read() == r_cc_receive_dcache_set.read()) and
4389                 (r_dcache_miss_way.read() == r_cc_receive_dcache_way.read()) )
4390                  r_dcache_miss_clack = false;
4391
4392            r_dcache_fsm = r_dcache_fsm_cc_save.read() ;
4393            r_cc_receive_dcache_req = false;
4394#if DEBUG_DCACHE
4395if ( m_debug_dcache_fsm )
4396{
4397    std::cout << "  <PROC " << name()
4398              << " DCACHE_CC_CHECK> CC_TYPE_CLACK Switch slot to EMPTY state"
4399              << " set = " << r_cc_receive_dcache_set.read()
4400              << " / way = " << r_cc_receive_dcache_way.read() << std::endl;
4401}
4402#endif
4403        }
4404        else if( ((r_dcache_fsm_cc_save == DCACHE_MISS_WAIT) or
4405                  (r_dcache_fsm_cc_save == DCACHE_MISS_DIR_UPDT)) and
4406                  ((r_dcache_vci_paddr.read() & mask) == (paddr & mask)) ) // matching
4407        {
4408            // signaling matching
4409            r_dcache_miss_inval = true;
4410
4411            // in case of update, go to CC_UPDT
4412            // JUST TO POP THE FIFO
4413            if (r_cc_receive_dcache_type.read() == CC_TYPE_UPDT)
4414            {
4415                r_dcache_fsm        = DCACHE_CC_UPDT;
4416                r_dcache_cc_word    = r_cc_receive_word_idx.read();
4417                // just pop the fifo , don't write in icache
4418                r_dcache_cc_need_write = false;
4419            }
4420            // the request is dealt with
4421            else
4422            {
4423                r_cc_receive_dcache_req = false;
4424                r_dcache_fsm          = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4425            }
4426
4427#if DEBUG_DCACHE
4428if ( m_debug_dcache_fsm )
4429{
4430    std::cout << "  <PROC " << name()
4431              << " DCACHE_CC_CHECK> Coherence request matching a pending miss:"
4432              << " PADDR = " << std::hex << paddr << std::endl;
4433}
4434#endif
4435
4436        }
4437        else                                                    // no match
4438            {
4439            int        state;
4440            size_t         way;
4441            size_t         set;
4442            size_t         word;
4443
4444#ifdef INSTRUMENTATION
4445m_cpt_dcache_dir_read++;
4446#endif
4447            r_dcache.read_dir( paddr,
4448                               &state,
4449                               &way,
4450                               &set,
4451                               &word ); // unused
4452
4453            r_dcache_cc_way = way;
4454            r_dcache_cc_set = set;
4455
4456            if ( state == CACHE_SLOT_STATE_VALID)            // hit
4457            {
4458                // need to update the cache state
4459                r_dcache_cc_need_write = true;
4460                if (r_cc_receive_dcache_type.read() == CC_TYPE_UPDT)  // hit update
4461                {
4462                    r_dcache_fsm          = DCACHE_CC_UPDT;
4463                    r_dcache_cc_word      = r_cc_receive_word_idx.read();
4464                }
4465                else if (r_cc_receive_dcache_type.read() == CC_TYPE_INVAL)   // hit inval
4466                {
4467                    r_dcache_fsm          = DCACHE_CC_INVAL;
4468                }
4469                else if ( r_cc_receive_dcache_type.read() == CC_TYPE_BRDCAST)  // hit broadcast
4470                {
4471                    r_dcache_fsm          = DCACHE_CC_BROADCAST;
4472                }
4473            }
4474            else                                      // miss
4475            {
4476                // multicast acknowledgement required in case of update
4477                if(r_cc_receive_dcache_type.read() == CC_TYPE_UPDT)
4478                {
4479                    r_dcache_fsm          = DCACHE_CC_UPDT;
4480                    r_dcache_cc_word      = r_cc_receive_word_idx.read();
4481                    // just pop the fifo , don't write in icache
4482                    r_dcache_cc_need_write = false;
4483                }
4484                else // No response needed
4485                {
4486                    r_cc_receive_dcache_req = false;
4487                    r_dcache_fsm          = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4488                }
4489            }
4490
4491#if DEBUG_DCACHE
4492if ( m_debug_dcache_fsm )
4493{
4494    std::cout << "  <PROC " << name()
4495              << " DCACHE_CC_CHECK> Coherence request received:"
4496              << " PADDR = " << std::hex << paddr
4497              << " / TYPE = " << std::dec << r_cc_receive_dcache_type.read()
4498              << " / HIT = " << (state == CACHE_SLOT_STATE_VALID) << std::endl;
4499}
4500#endif
4501        }
4502        break;
4503    }
4504    /////////////////////
4505    case DCACHE_CC_INVAL:       // hit inval: switch slot to EMPTY state,
4506                                // after possible invalidation of copies in TLBs
4507    {
4508        size_t   way    = r_dcache_cc_way.read();
4509        size_t   set    = r_dcache_cc_set.read();
4510
4511        if (r_dcache_cc_need_write.read())
4512        {
4513            if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )                       // selective TLB inval
4514            {
4515                r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4516                r_dcache_tlb_inval_line  = r_cc_receive_dcache_nline.read();
4517                r_dcache_tlb_inval_set   = 0;
4518                r_dcache_fsm_scan_save   = r_dcache_fsm.read();
4519                r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4520                break;
4521            }
4522            else
4523            {
4524                if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )     // TLB flush
4525                {
4526                    r_itlb.reset();
4527                    r_dtlb.reset();
4528                    r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4529
4530#if DEBUG_DCACHE
4531if ( m_debug_dcache_fsm )
4532{
4533    std::cout << "  <PROC " << name()
4534              << " DCACHE_CC_INVAL> Flush DTLB & ITLB" << std::endl;
4535}
4536#endif
4537                }
4538
4539                r_dcache.write_dir( 0,
4540                                    way,
4541                                    set,
4542                                    CACHE_SLOT_STATE_EMPTY );
4543
4544                r_dcache_cc_need_write = false;
4545
4546#if DEBUG_DCACHE
4547if ( m_debug_dcache_fsm )
4548{
4549    std::cout << "  <PROC " << name()
4550              << " DCACHE_CC_INVAL> Switch slot to EMPTY state:" << std::dec
4551              << " / WAY = " << way
4552              << " / SET = " << set << std::endl;
4553}
4554#endif
4555            }
4556        }
4557        // multicast acknowledgement
4558        // send a request to cc_send_fsm
4559        if(not r_dcache_cc_send_req.read()) // cc_send is available
4560        {
4561            // coherence request completed
4562            r_cc_receive_dcache_req = false;
4563            // request multicast acknowledgement
4564            r_dcache_cc_send_req = true;
4565            r_dcache_cc_send_updt_tab_idx = r_cc_receive_dcache_updt_tab_idx.read();
4566            r_dcache_cc_send_type = CC_TYPE_MULTI_ACK;
4567
4568            r_dcache_fsm          = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4569        }
4570        //else wait for previous cc_send request to be sent
4571        break;
4572    }
4573    ///////////////////
4574    case DCACHE_CC_UPDT:        // hit update: write one word per cycle,
4575                                // after possible invalidation of copies in TLBs
4576    {
4577        size_t   word       = r_dcache_cc_word.read();
4578        size_t   way        = r_dcache_cc_way.read();
4579        size_t   set        = r_dcache_cc_set.read();
4580
4581        if (r_cc_receive_updt_fifo_be.rok())
4582        {
4583            if (r_dcache_cc_need_write.read())
4584            {
4585                if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )                   // selective TLB inval
4586                {
4587                    r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4588                    r_dcache_tlb_inval_line  = r_cc_receive_dcache_nline.read();
4589                    r_dcache_tlb_inval_set   = 0;
4590                    r_dcache_fsm_scan_save   = r_dcache_fsm.read();
4591                    r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4592                    break;
4593                }
4594
4595                if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )     // TLB flush
4596                {
4597                    r_itlb.reset();
4598                    r_dtlb.reset();
4599                    r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4600
4601#if DEBUG_DCACHE
4602if ( m_debug_dcache_fsm )
4603{
4604    std::cout << "  <PROC " << name()
4605              << " DCACHE_CC_UPDT> Flush DTLB & ITLB" << std::endl;
4606}
4607#endif
4608                }
4609
4610#ifdef INSTRUMENTATION
4611m_cpt_dcache_data_write++;
4612#endif
4613                r_dcache.write( way,
4614                                set,
4615                                word,
4616                                r_cc_receive_updt_fifo_data.read(),
4617                                r_cc_receive_updt_fifo_be.read() );
4618
4619                r_dcache_cc_word = word + 1;
4620
4621#if DEBUG_DCACHE
4622if ( m_debug_dcache_fsm )
4623{
4624    std::cout << "  <PROC " << name()
4625              << " DCACHE_CC_UPDT> Write one word" << std::dec
4626              << " / WAY = " << way
4627              << " / SET = " << set
4628              << " / WORD = " << word
4629              << " / VALUE = " << std::hex << r_cc_receive_updt_fifo_data.read() << std::endl;
4630}
4631#endif
4632            }
4633
4634            if ( r_cc_receive_updt_fifo_eop.read() )    // last word
4635            {
4636                // no need to write in the cache anymore
4637                r_dcache_cc_need_write = false;
4638
4639                // wait to send a request to cc_send_fsm
4640                if(not r_icache_cc_send_req.read())
4641                // cc_send is available
4642                {
4643                    //consume last fifo flit if eop and request to cc_send possible
4644                    cc_receive_updt_fifo_get  = true;
4645
4646                    // coherence request completed
4647                    r_cc_receive_dcache_req = false;
4648
4649                    // request multicast acknowledgement
4650                    r_dcache_cc_send_req = true;
4651                    r_dcache_cc_send_updt_tab_idx = r_cc_receive_dcache_updt_tab_idx.read();
4652                    r_dcache_cc_send_type = CC_TYPE_MULTI_ACK;
4653
4654                    r_dcache_fsm          = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4655                }
4656            }
4657            else
4658            {
4659                //consume fifo if not eop
4660                cc_receive_updt_fifo_get  = true;
4661            }
4662        }
4663        break;
4664    }
4665    /////////////////////////
4666    case DCACHE_CC_BROADCAST:   // hit broadcast : switch state to ZOMBI state
4667                                // and request a cleanup, after possible
4668                                // invalidation of copies in TLBs
4669    {
4670        size_t   way   = r_dcache_cc_way.read();
4671        size_t   set   = r_dcache_cc_set.read();
4672        paddr_t  nline = r_cc_receive_dcache_nline.read();
4673
4674        if (r_dcache_cc_need_write.read())
4675        {
4676            if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )                       // selective TLB inval
4677            {
4678                r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4679                r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
4680                r_dcache_tlb_inval_set   = 0;
4681                r_dcache_fsm_scan_save   = r_dcache_fsm.read();
4682                r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4683                break;
4684            }
4685            else
4686            {
4687                if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )     // TLB flush
4688                {
4689                    r_itlb.reset();
4690                    r_dtlb.reset();
4691                    r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4692
4693#if DEBUG_DCACHE
4694if ( m_debug_dcache_fsm )
4695{
4696    std::cout << "  <PROC " << name()
4697              << " DCACHE_CC_BROADCAST> Flush DTLB & ITLB" << std::endl;
4698}
4699#endif
4700                }
4701
4702#ifdef INSTRUMENTATION
4703m_cpt_dcache_dir_write++;
4704#endif
4705                r_dcache.write_dir( 0,
4706                                    way,
4707                                    set,
4708                                    CACHE_SLOT_STATE_ZOMBI );
4709
4710                r_dcache_cc_need_write = false;
4711#if DEBUG_DCACHE
4712if ( m_debug_dcache_fsm )
4713{
4714    std::cout << "  <PROC " << name()
4715              << " DCACHE_CC_BROADCAST > Slot goes to ZOMBI state "
4716              << " SET = " << set
4717              << " / WAY = " << way << std::endl;
4718}
4719#endif
4720            }
4721        }
4722        // cleanup
4723        // send a request to cc_send_fsm
4724        if(not r_dcache_cc_send_req.read()) // cc_send is available
4725        {
4726            // coherence request completed
4727            r_cc_receive_dcache_req = false;
4728            // request cleanup
4729            r_dcache_cc_send_req = true;
4730            r_dcache_cc_send_nline = r_cc_receive_dcache_nline.read();
4731            r_dcache_cc_send_way   = r_dcache_cc_way.read();
4732            r_dcache_cc_send_type  = CC_TYPE_CLEANUP;
4733
4734            r_dcache_fsm          = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4735        }
4736        //else wait for previous cc_send request to be sent
4737        break;
4738    }
4739    ///////////////////////////
4740    case DCACHE_INVAL_TLB_SCAN:         // Scan sequencially all sets for both ITLB & DTLB
4741                                        // It makes assumption: m_itlb_sets == m_dtlb_sets
4742                                        // All ways are handled in parallel.
4743                                        // We enter this state when a DCACHE line is modified,
4744                                        // and there is a copy in itlb or dtlb.
4745                                        // It can be caused by:
4746                                        // - a coherence inval or updt transaction,
4747                                        // - a line inval caused by a cache miss
4748                                        // - a processor XTN inval request,
4749                                        // - a WRITE hit,
4750                                        // - a Dirty bit update
4751                                        // Input arguments are:
4752                                        // - r_dcache_tlb_inval_line
4753                                        // - r_dcache_tlb_inval_set
4754                                        // - r_dcache_fsm_scan_save
4755    {
4756        paddr_t line = r_dcache_tlb_inval_line.read();
4757        size_t  set  = r_dcache_tlb_inval_set.read();
4758        size_t  way;
4759        bool    ok;
4760
4761        for ( way = 0 ; way < m_itlb_ways ; way++ )
4762        {
4763            ok = r_itlb.inval( line, way, set );
4764
4765#if DEBUG_DCACHE
4766if ( m_debug_dcache_fsm and ok )
4767{
4768    std::cout << "  <PROC " << name()
4769              << ".DCACHE_INVAL_TLB_SCAN> Invalidate ITLB entry:" << std::hex
4770              << " line = " << line << std::dec
4771              << " / set = " << set
4772              << " / way = " << way << std::endl;
4773}
4774#endif
4775        }
4776
4777        for ( way = 0 ; way < m_dtlb_ways ; way++ )
4778        {
4779            ok = r_dtlb.inval( line, way, set );
4780
4781#if DEBUG_DCACHE
4782if ( m_debug_dcache_fsm and ok )
4783{
4784    std::cout << "  <PROC " << name()
4785              << ".DCACHE_INVAL_TLB_SCAN> Invalidate DTLB entry:" << std::hex
4786              << " line = " << line << std::dec
4787              << " / set = " << set
4788              << " / way = " << way << std::endl;
4789}
4790#endif
4791        }
4792
4793        // return to the calling state when TLB inval completed
4794        if ( r_dcache_tlb_inval_set.read() == (m_dtlb_sets-1) )
4795        {
4796            r_dcache_fsm = r_dcache_fsm_scan_save.read();
4797        }
4798        r_dcache_tlb_inval_set = r_dcache_tlb_inval_set.read() + 1;
4799        break;
4800    }
4801    } // end switch r_dcache_fsm
4802
4803    ///////////////// wbuf update ///////////////////////////////////////////////////////
4804    r_wbuf.update();
4805
4806    ///////////////// llsc update ///////////////////////////////////////////////////////
4807    if (r_dcache_llsc_valid.read()) r_dcache_llsc_count = r_dcache_llsc_count.read() - 1;
4808    if (r_dcache_llsc_count.read() == 1) r_dcache_llsc_valid = false;
4809
4810    //////////////// test processor frozen //////////////////////////////////////////////
4811    // The simulation exit if the number of consecutive frozen cycles
4812    // is larger than the m_max_frozen_cycles (constructor parameter)
4813    if ( (m_ireq.valid and not m_irsp.valid) or (m_dreq.valid and not m_drsp.valid) )
4814    {
4815        m_cpt_frz_cycles++;             // used for instrumentation
4816        m_cpt_stop_simulation++;        // used for debug
4817        if ( m_cpt_stop_simulation > m_max_frozen_cycles )
4818        {
4819            std::cout << std::dec << "ERROR in CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl
4820                      << " stop at cycle " << m_cpt_total_cycles << std::endl
4821                      << " frozen since cycle " << m_cpt_total_cycles - m_max_frozen_cycles
4822                      << std::endl;
4823                      r_iss.dump();
4824            exit(1);
4825        }
4826    }
4827    else
4828    {
4829        m_cpt_stop_simulation = 0;
4830    }
4831
4832    /////////// execute one iss cycle /////////////////////////////////
4833    {
4834    uint32_t it = 0;
4835    for (size_t i=0; i<(size_t)iss_t::n_irq; i++) if(p_irq[i].read()) it |= (1<<i);
4836    r_iss.executeNCycles(1, m_irsp, m_drsp, it);
4837    }
4838
4839    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4840    // The VCI_CMD FSM controls the following ressources:
4841    // - r_vci_cmd_fsm
4842    // - r_vci_cmd_min
4843    // - r_vci_cmd_max
4844    // - r_vci_cmd_cpt
4845    // - r_vci_cmd_imiss_prio
4846    // - wbuf (reset)
4847    // - r_icache_miss_req (reset)
4848    // - r_icache_unc_req (reset)
4849    // - r_dcache_vci_miss_req (reset)
4850    // - r_dcache_vci_unc_req (reset)
4851    // - r_dcache_vci_ll_req (reset)
4852    // - r_dcache_vci_sc_req (reset in case of local sc fail)
4853    // - r_dcache_vci_cas_req (reset)
4854    //
4855    // This FSM handles requests from both the DCACHE FSM & the ICACHE FSM.
4856    // There are 8 request types, with the following priorities :
4857    // 1 - Data Read Miss         : r_dcache_vci_miss_req and miss in the write buffer
4858    // 2 - Data Read Uncachable   : r_dcache_vci_unc_req
4859    // 3 - Instruction Miss       : r_icache_miss_req and miss in the write buffer
4860    // 4 - Instruction Uncachable : r_icache_unc_req
4861    // 5 - Data Write             : r_wbuf.rok()
4862    // 6 - Data Linked Load       : r_dcache_vci_ll_req
4863    // 7 - Data Store Conditionnal: r_dcache_vci_sc_req
4864    // 8 - Compare And Swap       : r_dcache_vci_cas_req
4865    //
4866    // As we want to support several simultaneous VCI transactions, the VCI_CMD_FSM
4867    // and the VCI_RSP_FSM are fully desynchronized.
4868    //
4869    // VCI formats:
4870    // According to the VCI advanced specification, all read requests packets
4871    // (data Uncached, Miss data, instruction Uncached, Miss instruction)
4872    // are one word packets.
4873    // For write burst packets, all words are in the same cache line,
4874    // and addresses must be contiguous (the BE field is 0 in case of "holes").
4875    // The sc command packet implements actually a compare-and-swap mechanism
4876    // and the packet contains two flits.
4877    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4878
4879    switch ( r_vci_cmd_fsm.read() )
4880    {
4881        //////////////
4882        case CMD_IDLE:
4883        {
4884            // DDACHE read requests (r_dcache_vci_miss_req or r_dcache_vci_ll_req), and
4885            // ICACHE read requests (r_icache_miss_req) require both a write_buffer access
4886            // to check a possible pending write on the same cache line.
4887            // As there is only one possible access per cycle to write buffer, we implement
4888            // a round-robin priority between DCACHE and ICACHE for this access,
4889            // using the r_vci_cmd_imiss_prio flip-flop.
4890
4891            size_t      wbuf_min;
4892            size_t      wbuf_max;
4893
4894            bool dcache_unc_req = r_dcache_vci_unc_req.read() and
4895                 ( not r_icache_miss_req.read() or not r_vci_cmd_imiss_prio.read() );
4896
4897            bool dcache_miss_req = r_dcache_vci_miss_req.read() and
4898                 ( not r_icache_miss_req.read() or not r_vci_cmd_imiss_prio.read() );
4899
4900            bool dcache_ll_req   = r_dcache_vci_ll_req.read() and
4901                 ( not r_icache_miss_req.read() or not r_vci_cmd_imiss_prio.read() );
4902
4903            bool icache_miss_req = r_icache_miss_req.read() and
4904                 ( not (r_dcache_vci_miss_req.read() or
4905                        r_dcache_vci_ll_req.read() or
4906                        r_dcache_vci_unc_req.read())
4907                     or r_vci_cmd_imiss_prio.read() ) ;
4908
4909            // 1 - Data Read Miss
4910            if ( dcache_miss_req and r_wbuf.miss(r_dcache_vci_paddr.read()) )
4911            {
4912                r_vci_cmd_fsm         = CMD_DATA_MISS;
4913                r_dcache_vci_miss_req = false;
4914                r_vci_cmd_imiss_prio  = true;
4915//                m_cpt_dmiss_transaction++;
4916            }
4917            // 2 - Data Read Uncachable
4918            else if ( dcache_unc_req and r_wbuf.miss(r_dcache_vci_paddr.read()))
4919            {
4920                r_vci_cmd_fsm        = CMD_DATA_UNC;
4921                r_dcache_vci_unc_req = false;
4922//                m_cpt_dunc_transaction++;
4923            }
4924            // 3 - Data Linked Load
4925            else if ( dcache_ll_req and r_wbuf.miss(r_dcache_vci_paddr.read()))
4926            {
4927                r_dcache_vci_ll_req = false;
4928                r_vci_cmd_fsm       = CMD_DATA_LL;
4929//              m_cpt_ll_transaction++;
4930            }
4931            // 4 - Instruction Miss
4932            else if ( icache_miss_req and r_wbuf.miss(r_icache_vci_paddr.read()) )
4933            {
4934                r_vci_cmd_fsm        = CMD_INS_MISS;
4935                r_icache_miss_req    = false;
4936                r_vci_cmd_imiss_prio = false;
4937//                m_cpt_imiss_transaction++;
4938            }
4939            // 5 - Instruction Uncachable
4940            else if ( r_icache_unc_req.read() )
4941            {
4942                r_vci_cmd_fsm    = CMD_INS_UNC;
4943                r_icache_unc_req = false;
4944//                m_cpt_iunc_transaction++;
4945            }
4946            // 6 - Data Write
4947            else if ( r_wbuf.rok(&wbuf_min, &wbuf_max) )
4948            {
4949                r_vci_cmd_fsm       = CMD_DATA_WRITE;
4950                r_vci_cmd_cpt       = wbuf_min;
4951                r_vci_cmd_min       = wbuf_min;
4952                r_vci_cmd_max       = wbuf_max;
4953//                m_cpt_write_transaction++;
4954//                m_length_write_transaction += (wbuf_max-wbuf_min+1);
4955            }
4956            // 7 - Data Store Conditionnal
4957            else if ( r_dcache_vci_sc_req.read() )
4958            {
4959                r_dcache_vci_sc_req = false;
4960                r_vci_cmd_cpt  = 0;
4961                r_vci_cmd_fsm  = CMD_DATA_SC;
4962//              m_cpt_sc_transaction++;
4963            }
4964            // 8 - Compare And Swap
4965            else if ( r_dcache_vci_cas_req.read() )
4966            {
4967                r_vci_cmd_fsm        = CMD_DATA_CAS;
4968                r_dcache_vci_cas_req = false;
4969                r_vci_cmd_cpt        = 0;
4970//              m_cpt_cas_transaction++;
4971            }
4972            break;
4973        }
4974        ////////////////////
4975        case CMD_DATA_WRITE:
4976        {
4977            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )
4978            {
4979                r_vci_cmd_cpt = r_vci_cmd_cpt + 1;
4980                if (r_vci_cmd_cpt == r_vci_cmd_max) // last flit sent
4981                {
4982                    r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE ;
4983                    r_wbuf.sent() ;
4984                }
4985            }
4986            break;
4987        }
4988        /////////////////
4989        case CMD_DATA_SC:
4990        case CMD_DATA_CAS:
4991        {
4992            // The CAS and SC VCI commands contain two flits
4993            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )
4994            {
4995               r_vci_cmd_cpt = r_vci_cmd_cpt + 1;
4996               if (r_vci_cmd_cpt == 1) r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE ;
4997            }
4998            break;
4999        }
5000        //////////////////
5001        case CMD_INS_MISS:
5002        case CMD_INS_UNC:
5003        case CMD_DATA_MISS:
5004        case CMD_DATA_UNC:
5005        case CMD_DATA_LL:
5006        {
5007            // all read VCI commands contain one single flit
5008            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )  r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE;
5009            break;
5010        }
5011
5012    } // end  switch r_vci_cmd_fsm
5013
5014    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
5015    // The VCI_RSP FSM controls the following ressources:
5016    // - r_vci_rsp_fsm:
5017    // - r_vci_rsp_fifo_icache (push)
5018    // - r_vci_rsp_fifo_dcache (push)
5019    // - r_vci_rsp_data_error (set)
5020    // - r_vci_rsp_ins_error (set)
5021    // - r_vci_rsp_cpt
5022    // - r_dcache_vci_sc_req (reset when SC response recieved)
5023    //
5024    // As the VCI_RSP and VCI_CMD are fully desynchronized to support several
5025    // simultaneous VCI transactions, this FSM uses the VCI RPKTID field
5026    // to identify the transactions.
5027    //
5028    // VCI vormat:
5029    // This component checks the response packet length and accepts only
5030    // single word packets for write response packets.
5031    //
5032    // Error handling:
5033    // This FSM analyzes the VCI error code and signals directly the Write Bus Error.
5034    // In case of Read Data Error, the VCI_RSP FSM sets the r_vci_rsp_data_error
5035    // flip_flop and the error is signaled by the DCACHE FSM.
5036    // In case of Instruction Error, the VCI_RSP FSM sets the r_vci_rsp_ins_error
5037    // flip_flop and the error is signaled by the ICACHE FSM.
5038    // In case of Cleanup Error, the simulation stops with an error message...
5039    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
5040
5041    switch ( r_vci_rsp_fsm.read() )
5042    {
5043    //////////////
5044    case RSP_IDLE:
5045    {
5046        if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
5047        {
5048            r_vci_rsp_cpt = 0;
5049
5050            if      ( (p_vci_ini_d.rpktid.read() & 0x7) ==  TYPE_READ_DATA_UNC  )
5051            {
5052                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_UNC;
5053            }
5054            else if ( (p_vci_ini_d.rpktid.read() & 0x7) ==  TYPE_READ_DATA_MISS )
5055            {
5056                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_MISS;
5057            }
5058            else if ( (p_vci_ini_d.rpktid.read() & 0x7) ==  TYPE_READ_INS_UNC   )
5059            {
5060                r_vci_rsp_fsm = RSP_INS_UNC;
5061            }
5062            else if ( (p_vci_ini_d.rpktid.read() & 0x7) ==  TYPE_READ_INS_MISS  )
5063            {
5064                r_vci_rsp_fsm = RSP_INS_MISS;
5065            }
5066            else if ( (p_vci_ini_d.rpktid.read() & 0x7) ==  TYPE_WRITE          )
5067            {
5068                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_WRITE;
5069            }
5070            else if ( (p_vci_ini_d.rpktid.read() & 0x7) ==  TYPE_CAS            )
5071            {
5072                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_UNC;
5073            }
5074            else if ( (p_vci_ini_d.rpktid.read() & 0x7) ==  TYPE_LL             )
5075            {
5076                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_LL;
5077            }
5078            else if ( (p_vci_ini_d.rpktid.read() & 0x7) == TYPE_SC             )
5079            {
5080                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_UNC;
5081            }
5082            else
5083            {
5084                assert(false and "Unexpected VCI response");
5085            }
5086        }
5087        break;
5088    }
5089        //////////////////
5090        case RSP_INS_MISS:
5091        {
5092            if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
5093            {
5094                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
5095                {
5096                    r_vci_rsp_ins_error = true;
5097                    if ( p_vci_ini_d.reop.read() ) r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
5098                }
5099                else                                        // no error reported
5100                {
5101                    if ( r_vci_rsp_fifo_icache.wok() )
5102                    {
5103                        assert( (r_vci_rsp_cpt.read() < m_icache_words) and
5104                        "The VCI response packet for instruction miss is too long" );
5105
5106                        r_vci_rsp_cpt                 = r_vci_rsp_cpt.read() + 1;
5107                        vci_rsp_fifo_icache_put       = true,
5108                        vci_rsp_fifo_icache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
5109                        if ( p_vci_ini_d.reop.read() )
5110                        {
5111                            assert( (r_vci_rsp_cpt.read() == m_icache_words - 1) and
5112                            "The VCI response packet for instruction miss is too short");
5113
5114                            r_vci_rsp_fsm    = RSP_IDLE;
5115                        }
5116                    }
5117                }
5118            }
5119            break;
5120        }
5121        /////////////////
5122        case RSP_INS_UNC:
5123        {
5124            if (p_vci_ini_d.rspval.read() )
5125            {
5126                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
5127                "illegal VCI response packet for uncachable instruction");
5128
5129                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
5130                {
5131                    r_vci_rsp_ins_error = true;
5132                    r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
5133                }
5134                else                                         // no error reported
5135                {
5136                    if ( r_vci_rsp_fifo_icache.wok())
5137                    {
5138                        vci_rsp_fifo_icache_put       = true;
5139                        vci_rsp_fifo_icache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
5140                        r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
5141                    }
5142                }
5143            }
5144            break;
5145        }
5146        ///////////////////
5147        case RSP_DATA_MISS:
5148        {
5149            if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
5150            {
5151                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
5152                {
5153                    r_vci_rsp_data_error = true;
5154                    if ( p_vci_ini_d.reop.read() ) r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
5155                }
5156                else                                        // no error reported
5157                {
5158                    if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.wok() )
5159                    {
5160                        assert( (r_vci_rsp_cpt.read() < m_dcache_words) and
5161                        "The VCI response packet for data miss is too long");
5162
5163                        r_vci_rsp_cpt                 = r_vci_rsp_cpt.read() + 1;
5164                        vci_rsp_fifo_dcache_put       = true,
5165                        vci_rsp_fifo_dcache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
5166                        if ( p_vci_ini_d.reop.read() )
5167                        {
5168                            assert( (r_vci_rsp_cpt.read() == m_dcache_words - 1) and
5169                            "The VCI response packet for data miss is too short");
5170
5171                            r_vci_rsp_fsm     = RSP_IDLE;
5172                        }
5173                    }
5174                }
5175            }
5176            break;
5177        }
5178        //////////////////
5179        case RSP_DATA_UNC:
5180        {
5181            if (p_vci_ini_d.rspval.read() )
5182            {
5183                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
5184                "illegal VCI response packet for uncachable read data");
5185
5186                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
5187                {
5188                    r_vci_rsp_data_error = true;
5189                    r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
5190                }
5191                else                                         // no error reported
5192                {
5193                    if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.wok())
5194                    {
5195                        vci_rsp_fifo_dcache_put       = true;
5196                        vci_rsp_fifo_dcache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
5197                        r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
5198                    }
5199                }
5200            }
5201            break;
5202        }
5203        ////////////////////
5204        case RSP_DATA_LL:
5205        {
5206            if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
5207            {
5208                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
5209                {
5210                    r_vci_rsp_data_error = true;
5211                    r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
5212                }
5213                if (r_vci_rsp_cpt.read() == 0) //first flit
5214                {
5215                    if(r_vci_rsp_fifo_dcache.wok())
5216                    {
5217                        assert(!p_vci_ini_d.reop.read() &&
5218                            "illegal VCI response packet for LL");
5219                        vci_rsp_fifo_dcache_put  = true;
5220                        vci_rsp_fifo_dcache_data = p_vci_ini_d.rdata.read();
5221                        r_vci_rsp_cpt            = r_vci_rsp_cpt.read() + 1;
5222                    }
5223                    break;
5224                }
5225                else // last flit
5226                {
5227                    if(r_vci_rsp_fifo_dcache.wok())
5228                    {
5229                        assert(p_vci_ini_d.reop.read() &&
5230                            "illegal VCI response packet for LL");
5231                        vci_rsp_fifo_dcache_put  = true;
5232                        vci_rsp_fifo_dcache_data = p_vci_ini_d.rdata.read();
5233                        r_vci_rsp_fsm            = RSP_IDLE;
5234                    }
5235                    break;
5236                }
5237            }
5238            break;
5239        }
5240        ////////////////////
5241        case RSP_DATA_WRITE:
5242        {
5243            if (p_vci_ini_d.rspval.read())
5244            {
5245                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
5246                "a VCI response packet must contain one flit for a write transaction");
5247
5248                r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
5249                uint32_t   wbuf_index = p_vci_ini_d.rtrdid.read();
5250                bool       cacheable  = r_wbuf.completed(wbuf_index);
5251                if ( not cacheable ) r_dcache_pending_unc_write = false;
5252                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 ) r_iss.setWriteBerr();
5253            }
5254            break;
5255        }
5256    } // end switch r_vci_rsp_fsm
5257
5258    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
5259    // The CC_SEND FSM is in charge of sending cleanups and the multicast
5260    // acknowledgements on the coherence network. It has two clients (DCACHE FSM
5261    // and ICACHE FSM) that are served with a round-robin priority.
5262    // The CC_SEND FSM resets the r_*cache_cc_send_req request flip-flops as
5263    // soon as the request has been sent.
5264    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
5265    switch ( r_cc_send_fsm.read() )
5266    {
5267        ///////////////////////////
5268        case CC_SEND_IDLE:
5269        {
5270            ///////////////////////////////////////////////////////
5271            // handling round robin between icache and dcache :  //
5272            // we first check for the last client and listen for //
5273            // a request of the other, then update the client    //
5274            ///////////////////////////////////////////////////////
5275            // r_cc_send_last_client : 0 dcache / 1 icache
5276            bool update_last_client = r_cc_send_last_client.read();
5277            if ( r_cc_send_last_client.read() == 0 ) // last client was dcache
5278            {
5279                if (r_icache_cc_send_req.read()) // request from icache
5280                    update_last_client = 1; // update last client to icache
5281            }
5282            else // last client was icache
5283            {
5284                if (r_dcache_cc_send_req.read()) // request from dcache
5285                    update_last_client = 0; // update last client to dcache
5286            }
5287            r_cc_send_last_client = update_last_client;
5288
5289            // if there is an actual request
5290            if (r_dcache_cc_send_req.read() or r_icache_cc_send_req.read())
5291            {
5292                // test if the new client is dcache and has a cleanup request
5293                if ( (update_last_client == 0) and (r_dcache_cc_send_type.read() == CC_TYPE_CLEANUP))
5294                    r_cc_send_fsm = CC_SEND_CLEANUP_1;
5295                // test if the new client is dcache and has a multi acknowledgement request
5296                else if ( (update_last_client == 0) and (r_dcache_cc_send_type.read() == CC_TYPE_MULTI_ACK))
5297                    r_cc_send_fsm = CC_SEND_MULTI_ACK;
5298                // test if the new client is icache and has a cleanup request
5299                else if ( (update_last_client == 1) and (r_icache_cc_send_type.read() == CC_TYPE_CLEANUP))
5300                    r_cc_send_fsm = CC_SEND_CLEANUP_1;
5301                // test if the new client is icache and has a multi acknowledgement request
5302                else if ( (update_last_client == 1) and (r_icache_cc_send_type.read() == CC_TYPE_MULTI_ACK))
5303                    r_cc_send_fsm = CC_SEND_MULTI_ACK;
5304            }
5305            break;
5306        }
5307        ///////////////////////////
5308        case CC_SEND_CLEANUP_1:
5309        {
5310/**/
5311#if DEBUG_DCACHE
5312if ( m_debug_dcache_fsm )
5313{
5314        std::cout << "  <PROC " << name()
5315              << " r_dcache_cc_send_nline = " << r_dcache_cc_send_nline.read() << std::endl;
5316}
5317#endif
5318            // wait for the first flit to be consumed
5319            if (p_dspin_out.read.read())
5320                r_cc_send_fsm = CC_SEND_CLEANUP_2;
5321
5322            break;
5323        }
5324        ///////////////////////////
5325        case CC_SEND_CLEANUP_2:
5326/**/
5327#if DEBUG_DCACHE
5328if ( m_debug_dcache_fsm )
5329{
5330        std::cout << "  <PROC " << name()
5331              << " r_dcache_cc_send_nline = " << r_dcache_cc_send_nline.read() << std::endl;
5332}
5333#endif
5334        {
5335            assert( p_dspin_out.read.read() and
5336                    "The interconnect should accept the second cleanup flit instantly" );
5337
5338            // wait for the second flit to be consumed
5339            if (p_dspin_out.read.read())
5340            {
5341                if (r_cc_send_last_client.read() == 0) // dcache active request
5342                    r_dcache_cc_send_req = false; // reset dcache request
5343                else // icache active request
5344                    r_icache_cc_send_req = false; // reset icache request
5345
5346                // go back to idle state
5347                r_cc_send_fsm = CC_SEND_IDLE;
5348            }
5349            break;
5350        }
5351        ///////////////////////////
5352        case CC_SEND_MULTI_ACK:
5353        {
5354            // wait for the flit to be consumed
5355            if(p_dspin_out.read.read())
5356            {
5357                if(r_cc_send_last_client.read() == 0) // dcache active request
5358                    r_dcache_cc_send_req = false; // reset dcache request
5359                else // icache active request
5360                    r_icache_cc_send_req = false; // reset icache request
5361                // go back to idle state
5362                r_cc_send_fsm = CC_SEND_IDLE;
5363            }
5364            break;
5365        }
5366    } // end switch CC_SEND FSM
5367
5368    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
5369    //   C_RECEIVE  FSM
5370    // This FSM receive all coherence packets on a DSPIN40 port.
5371    // There is 4 packet types:
5372    // - CC_DATA_INVAL : DCACHE invalidate request
5373    // - CC_DATA_UPDT  : DCACHE update request (multi-words)
5374    // - CC_INST_INVAL : ICACHE invalidate request
5375    // - CC_INST_UPDT  : ICACHE update request (multi-words)
5376    // - CC_BROADCAST  : Broadcast invalidate request (both DCACHE & ICACHE)
5377    // - CC_DATA_CLACK : DCACHE cleanup acknowledge
5378    // - CC_INST_CLACK : ICACHE cleanup acknowledge
5379    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
5380    switch( r_cc_receive_fsm.read() )
5381    {
5382        /////////////////////
5383        case CC_RECEIVE_IDLE:
5384        {
5385/**/
5386#if DEBUG_DCACHE
5387if ( m_debug_dcache_fsm )
5388{
5389        std::cout << "  <PROC " << name()
5390              << " r_cc_receive_dcache_req = " << r_cc_receive_dcache_req.read() << std::endl;
5391        std::cout << "  <PROC " << name()
5392              << " r_dcache_miss_inval = " << r_dcache_miss_inval.read() << std::endl;
5393}
5394#endif
5395            // a coherence request has arrived
5396            if (p_dspin_in.write.read())
5397            {
5398                // initialize dspin received data
5399                uint64_t receive_data = p_dspin_in.data.read();
5400                // initialize coherence packet type
5401                uint64_t receive_type = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::FROM_MC_TYPE);
5402                // initialize data/ins flip_flop (0 data / 1 ins)
5403                r_cc_receive_data_ins = (bool)(receive_type & 0x1);
5404                // test for a broadcast
5405                if (DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::FROM_MC_BC))
5406                {
5407                    r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_BRDCAST_HEADER;
5408                }
5409                // test for a CLACK
5410                else if ((receive_type == DspinDhccpParam::TYPE_CLEANUP_ACK_DATA) or
5411                         (receive_type == DspinDhccpParam::TYPE_CLEANUP_ACK_INST))
5412                {
5413                    r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_CLACK;
5414                }
5415                // test for a multi updt
5416                else if ((receive_type == DspinDhccpParam::TYPE_MULTI_UPDT_DATA) or
5417                         (receive_type == DspinDhccpParam::TYPE_MULTI_UPDT_INST))
5418                {
5419                    r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_UPDT_HEADER;
5420                }
5421                // test for a multi inval
5422                else
5423                {
5424                    r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_INVAL_HEADER;
5425                }
5426            }
5427            break;
5428        }
5429        //////////////////////
5430        case CC_RECEIVE_CLACK:
5431        {
5432            // initialize dspin received data
5433            uint64_t receive_data = p_dspin_in.data.read();
5434
5435            // for data CLACK, wait for dcache to take the request
5436            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 0) and not (r_cc_receive_dcache_req.read()))
5437            {
5438                // request dcache to handle the CLACK
5439                r_cc_receive_dcache_req  = true;
5440                r_cc_receive_dcache_set  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::CLEANUP_ACK_SET) & ((1ULL<<(uint32_log2(m_dcache_sets)))-1);
5441                r_cc_receive_dcache_way  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::CLEANUP_ACK_WAY) & ((1ULL<<(uint32_log2(m_dcache_ways)))-1);
5442                r_cc_receive_dcache_type = CC_TYPE_CLACK;
5443                // get back to idle state
5444                r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_IDLE;
5445                break;
5446            }
5447            // for ins CLACK, wait for icache to take the request
5448            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 1) and not (r_cc_receive_icache_req.read()))
5449            {
5450                // request icache to handle the CLACK
5451                r_cc_receive_icache_req  = true;
5452                r_cc_receive_icache_set  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::CLEANUP_ACK_SET) & ((1ULL<<(uint32_log2(m_icache_sets)))-1);
5453                r_cc_receive_icache_way  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::CLEANUP_ACK_WAY) & ((1ULL<<(uint32_log2(m_icache_ways)))-1);
5454                r_cc_receive_icache_type = CC_TYPE_CLACK;
5455                // get back to idle state
5456                r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_IDLE;
5457                break;
5458            }
5459            // keep waiting for the correct cache to accept the request
5460            break;
5461        }
5462        ///////////////////////////////
5463        case CC_RECEIVE_BRDCAST_HEADER:
5464        {
5465/**/
5466#if DEBUG_DCACHE
5467if ( m_debug_dcache_fsm )
5468{
5469        std::cout << "  <PROC " << name()
5470              << " r_cc_receive_dcache_req = " << r_cc_receive_dcache_req.read() << std::endl;
5471        std::cout << "  <PROC " << name()
5472              << " r_dcache_miss_inval = " << r_dcache_miss_inval.read() << std::endl;
5473}
5474#endif
5475            // no actual data in the HEADER, just skip to second flit
5476            r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_BRDCAST_NLINE;
5477            break;
5478        }
5479        //////////////////////////////
5480        case CC_RECEIVE_BRDCAST_NLINE:
5481        {
5482/**/
5483#if DEBUG_DCACHE
5484if ( m_debug_dcache_fsm )
5485{
5486        std::cout << "  <PROC " << name()
5487              << " r_cc_receive_dcache_req = " << r_cc_receive_dcache_req.read() << std::endl;
5488        std::cout << "  <PROC " << name()
5489              << " r_dcache_miss_inval = " << r_dcache_miss_inval.read() << std::endl;
5490}
5491#endif
5492            // initialize dspin received data
5493            uint64_t receive_data = p_dspin_in.data.read();
5494            // wait for both dcache and icache to take the request
5495            // TODO maybe we need to wait for both only to leave the state, but
5496            // not to actually post a request to an available cache => need a
5497            // flip_flop to check that ?
5498            if (not (r_cc_receive_icache_req.read()) and not (r_cc_receive_dcache_req.read()))
5499            {
5500                // request dcache to handle the BROADCAST
5501                r_cc_receive_dcache_req  = true;
5502                r_cc_receive_dcache_nline  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::BROADCAST_NLINE);
5503                r_cc_receive_dcache_type = CC_TYPE_BRDCAST;
5504                // request icache to handle the BROADCAST
5505                r_cc_receive_icache_req  = true;
5506                r_cc_receive_icache_nline  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::BROADCAST_NLINE);
5507                r_cc_receive_icache_type = CC_TYPE_BRDCAST;
5508                // get back to idle state
5509                r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_IDLE;
5510                break;
5511            }
5512            // keep waiting for the caches to accept the request
5513            break;
5514        }
5515        /////////////////////////////
5516        case CC_RECEIVE_INVAL_HEADER:
5517        {
5518            // sample updt tab index in the HEADER, than skip to second flit
5519            uint64_t receive_data = p_dspin_in.data.read();
5520            // for data INVAL, wait for dcache to take the request
5521            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 0) and not (r_cc_receive_dcache_req.read()))
5522            {
5523                r_cc_receive_dcache_updt_tab_idx  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_INVAL_UPDT_INDEX);
5524                r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_INVAL_NLINE;
5525                break;
5526            }
5527            // for ins INVAL, wait for icache to take the request
5528            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 1) and not (r_cc_receive_icache_req.read()))
5529            {
5530                r_cc_receive_icache_updt_tab_idx  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_INVAL_UPDT_INDEX);
5531                r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_INVAL_NLINE;
5532                break;
5533            }
5534            // keep waiting for the correct cache to accept the request
5535            break;
5536        }
5537        ////////////////////////////
5538        case CC_RECEIVE_INVAL_NLINE:
5539        {
5540            // sample nline in the second flit
5541            uint64_t receive_data = p_dspin_in.data.read();
5542            // for data INVAL, wait for dcache to take the request
5543            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 0) and not (r_cc_receive_dcache_req.read()))
5544            {
5545                // request dcache to handle the INVAL
5546                r_cc_receive_dcache_req  = true;
5547                r_cc_receive_dcache_nline  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_INVAL_NLINE);
5548                r_cc_receive_dcache_type = CC_TYPE_INVAL;
5549                // get back to idle state
5550                r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_IDLE;
5551                break;
5552            }
5553            // for ins INVAL, wait for icache to take the request
5554            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 1) and not (r_cc_receive_icache_req.read()))
5555            {
5556                // request icache to handle the INVAL
5557                r_cc_receive_icache_req  = true;
5558                r_cc_receive_icache_nline  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_INVAL_NLINE);
5559                r_cc_receive_icache_type = CC_TYPE_INVAL;
5560                // get back to idle state
5561                r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_IDLE;
5562                break;
5563            }
5564            // we should never get there
5565            assert ( false && "CC_RECEIVE_INVAL_NLINE : incoherent handling of either r_cc_receive_data_ins or r_cc_receive_*cache_req\n");
5566        }
5567        ////////////////////////////
5568        case CC_RECEIVE_UPDT_HEADER:
5569        {
5570            // sample updt tab index in the HEADER, than skip to second flit
5571            uint64_t receive_data = p_dspin_in.data.read();
5572            // for data INVAL, wait for dcache to take the request and fifo to
5573            // be empty
5574            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 0) and not r_cc_receive_dcache_req.read() and r_cc_receive_updt_fifo_be.empty())
5575            {
5576                r_cc_receive_dcache_updt_tab_idx  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_UPDT_UPDT_INDEX);
5577                r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_UPDT_NLINE;
5578                break;
5579            }
5580            // for ins INVAL, wait for icache to take the request and fifo to be
5581            // empty
5582            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 1) and not r_cc_receive_icache_req.read() and r_cc_receive_updt_fifo_be.empty())
5583            {
5584                r_cc_receive_icache_updt_tab_idx  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_UPDT_UPDT_INDEX);
5585                r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_UPDT_NLINE;
5586                break;
5587            }
5588            // keep waiting for the correct cache to accept the request
5589            break;
5590        }
5591        ///////////////////////////
5592        case CC_RECEIVE_UPDT_NLINE:
5593        {
5594            // sample nline and word index in the second flit
5595            uint64_t receive_data = p_dspin_in.data.read();
5596            // for data INVAL, wait for dcache to take the request and fifo to
5597            // be empty
5598            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 0) and not (r_cc_receive_dcache_req.read()) and r_cc_receive_updt_fifo_be.empty())
5599            {
5600                r_cc_receive_dcache_nline  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_UPDT_NLINE);
5601                r_cc_receive_word_idx  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_UPDT_WORD_INDEX);
5602                r_cc_receive_dcache_type = CC_TYPE_UPDT;
5603                // get back to idle state
5604                r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_UPDT_DATA;
5605                break;
5606            }
5607            // for ins INVAL, wait for icache to take the request and fifo to be
5608            // empty
5609            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 1) and not (r_cc_receive_icache_req.read()) and r_cc_receive_updt_fifo_be.empty())
5610            {
5611                r_cc_receive_icache_nline  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_UPDT_NLINE);
5612                r_cc_receive_word_idx  = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_UPDT_WORD_INDEX);
5613                r_cc_receive_icache_type = CC_TYPE_UPDT;
5614                // get back to idle state
5615                r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_UPDT_DATA;
5616                break;
5617            }
5618            // we should never get there
5619            assert ( false && "CC_RECEIVE_UPDT_NLINE : incoherent handling of either r_cc_receive_data_ins or r_cc_receive_*cache_req or r_cc_receive_fifo\n");
5620            break;
5621        }
5622        //////////////////////////
5623        case CC_RECEIVE_UPDT_DATA:
5624        {
5625            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 0) and not (r_cc_receive_dcache_req.read()))
5626                r_cc_receive_dcache_req = true;
5627            if ((r_cc_receive_data_ins.read() == 1) and not (r_cc_receive_icache_req.read()))
5628                r_cc_receive_icache_req = true;
5629
5630            // sample data, be and eop
5631            uint64_t receive_data = p_dspin_in.data.read();
5632            // wait for the fifo
5633            if (r_cc_receive_updt_fifo_be.wok())
5634            {
5635                cc_receive_updt_fifo_be = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_UPDT_BE);
5636                cc_receive_updt_fifo_data = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::MULTI_UPDT_DATA);
5637                // sample eop to test for state exit
5638                bool flit_eop = DspinDhccpParam::dspin_get(receive_data,DspinDhccpParam::FROM_MC_EOP);
5639                cc_receive_updt_fifo_eop = flit_eop;
5640                cc_receive_updt_fifo_put  = true;
5641                if(flit_eop)
5642                    r_cc_receive_fsm = CC_RECEIVE_IDLE;
5643            }
5644            break;
5645        }
5646    } // end switch CC_RECEIVE FSM
5647
5648    ///////////////// Response FIFOs update  //////////////////////
5649    r_vci_rsp_fifo_icache.update(vci_rsp_fifo_icache_get,
5650                                 vci_rsp_fifo_icache_put,
5651                                 vci_rsp_fifo_icache_data);
5652
5653    r_vci_rsp_fifo_dcache.update(vci_rsp_fifo_dcache_get,
5654                                 vci_rsp_fifo_dcache_put,
5655                                 vci_rsp_fifo_dcache_data);
5656    ///////////////// updt FIFO update  //////////////////////
5657    //TODO check this
5658    r_cc_receive_updt_fifo_be.update(cc_receive_updt_fifo_get,
5659                                 cc_receive_updt_fifo_put,
5660                                 cc_receive_updt_fifo_be);
5661    r_cc_receive_updt_fifo_data.update(cc_receive_updt_fifo_get,
5662                                 cc_receive_updt_fifo_put,
5663                                 cc_receive_updt_fifo_data);
5664    r_cc_receive_updt_fifo_eop.update(cc_receive_updt_fifo_get,
5665                                 cc_receive_updt_fifo_put,
5666                                 cc_receive_updt_fifo_eop);
5667
5668} // end transition()
5669
5670///////////////////////
5671tmpl(void)::genMoore()
5672///////////////////////
5673{
5674
5675    // VCI initiator command on the direct network
5676    // it depends on the CMD FSM state
5677
5678    p_vci_ini_d.pktid  = 0;
5679    p_vci_ini_d.srcid  = m_srcid_d;
5680    p_vci_ini_d.cons   = (r_vci_cmd_fsm.read() == CMD_DATA_CAS);
5681    p_vci_ini_d.contig = not (r_vci_cmd_fsm.read() == CMD_DATA_CAS);
5682    p_vci_ini_d.wrap   = false;
5683    p_vci_ini_d.clen   = 0;
5684    p_vci_ini_d.cfixed = false;
5685
5686    switch ( r_vci_cmd_fsm.read() ) {
5687
5688    case CMD_IDLE:
5689        p_vci_ini_d.cmdval  = false;
5690        p_vci_ini_d.address = 0;
5691        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
5692        p_vci_ini_d.be      = 0;
5693        p_vci_ini_d.trdid   = 0;
5694        p_vci_ini_d.pktid   = 0;
5695        p_vci_ini_d.plen    = 0;
5696        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_NOP;
5697        p_vci_ini_d.eop     = false;
5698        break;
5699
5700    case CMD_INS_MISS:
5701        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
5702        p_vci_ini_d.address = r_icache_vci_paddr.read() & m_icache_yzmask;
5703        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
5704        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
5705        p_vci_ini_d.trdid   = 0;
5706        p_vci_ini_d.pktid   = TYPE_READ_INS_MISS;
5707        p_vci_ini_d.plen    = m_icache_words<<2;
5708        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
5709        p_vci_ini_d.eop     = true;
5710        break;
5711
5712    case CMD_INS_UNC:
5713        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
5714        p_vci_ini_d.address = r_icache_vci_paddr.read() & ~0x3;
5715        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
5716        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
5717        p_vci_ini_d.trdid   = 0;
5718        p_vci_ini_d.pktid   = TYPE_READ_INS_UNC;
5719        p_vci_ini_d.plen    = 4;
5720        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
5721        p_vci_ini_d.eop     = true;
5722        break;
5723
5724    case CMD_DATA_MISS:
5725        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
5726        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & m_dcache_yzmask;
5727        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
5728        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
5729        p_vci_ini_d.trdid   = 0;
5730        p_vci_ini_d.pktid   = TYPE_READ_DATA_MISS;
5731        p_vci_ini_d.plen    = m_dcache_words << 2;
5732        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
5733        p_vci_ini_d.eop     = true;
5734        break;
5735
5736    case CMD_DATA_UNC:
5737        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
5738        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & ~0x3;
5739        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
5740        p_vci_ini_d.be      = r_dcache_vci_unc_be.read();
5741        p_vci_ini_d.trdid   = 0;
5742        p_vci_ini_d.pktid   = TYPE_READ_DATA_UNC;
5743        p_vci_ini_d.plen    = 4;
5744        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
5745        p_vci_ini_d.eop     = true;
5746        break;
5747
5748    case CMD_DATA_WRITE:
5749        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
5750        p_vci_ini_d.address = r_wbuf.getAddress(r_vci_cmd_cpt.read()) & ~0x3;
5751        p_vci_ini_d.wdata   = r_wbuf.getData(r_vci_cmd_cpt.read());
5752        p_vci_ini_d.be      = r_wbuf.getBe(r_vci_cmd_cpt.read());
5753        p_vci_ini_d.trdid   = r_wbuf.getIndex();
5754        p_vci_ini_d.pktid   = TYPE_WRITE;
5755        p_vci_ini_d.plen    = (r_vci_cmd_max.read() - r_vci_cmd_min.read() + 1) << 2;
5756        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_WRITE;
5757        p_vci_ini_d.eop     = (r_vci_cmd_cpt.read() == r_vci_cmd_max.read());
5758        break;
5759
5760    case CMD_DATA_LL:
5761        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
5762        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & ~0x3;
5763        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
5764        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
5765        p_vci_ini_d.trdid   = 0;
5766        p_vci_ini_d.pktid   = TYPE_LL;
5767        p_vci_ini_d.plen    = 8;
5768        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_LOCKED_READ;
5769        p_vci_ini_d.eop     = true;
5770        break;
5771
5772    case CMD_DATA_SC:
5773        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
5774        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & ~0x3;
5775        if ( r_vci_cmd_cpt.read() == 0 ) p_vci_ini_d.wdata = r_dcache_llsc_key.read();
5776        else                             p_vci_ini_d.wdata = r_dcache_vci_sc_data.read();
5777        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
5778        p_vci_ini_d.trdid   = 0;
5779        p_vci_ini_d.pktid   = TYPE_SC;
5780        p_vci_ini_d.plen    = 8;
5781        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_NOP;
5782        p_vci_ini_d.eop     = (r_vci_cmd_cpt.read() == 1);
5783        break;
5784
5785    case CMD_DATA_CAS:
5786        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
5787        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & ~0x3;
5788        if ( r_vci_cmd_cpt.read() == 0 ) p_vci_ini_d.wdata = r_dcache_vci_cas_old.read();
5789        else                             p_vci_ini_d.wdata = r_dcache_vci_cas_new.read();
5790        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
5791        p_vci_ini_d.trdid   = 0;
5792        p_vci_ini_d.pktid   = TYPE_CAS;
5793        p_vci_ini_d.plen    = 8;
5794        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_NOP;
5795        p_vci_ini_d.eop     = (r_vci_cmd_cpt.read() == 1);
5796        break;
5797    } // end switch r_vci_cmd_fsm
5798
5799    // VCI initiator response on the direct network
5800    // it depends on the VCI RSP state
5801
5802    switch (r_vci_rsp_fsm.read() )
5803    {
5804        case RSP_DATA_WRITE : p_vci_ini_d.rspack = true; break;
5805        case RSP_INS_MISS   : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_icache.wok(); break;
5806        case RSP_INS_UNC    : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_icache.wok(); break;
5807        case RSP_DATA_MISS  : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_dcache.wok(); break;
5808        case RSP_DATA_UNC   : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_dcache.wok(); break;
5809        case RSP_DATA_LL    : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_dcache.wok(); break;
5810        case RSP_IDLE       : p_vci_ini_d.rspack = false; break;
5811    } // end switch r_vci_rsp_fsm
5812
5813    /////////////////
5814    // CC_SEND FSM //
5815    /////////////////
5816    uint64_t dspin_send_data = 0;
5817    switch ( r_cc_send_fsm.read() )
5818    {
5819        ///////////////////////////
5820        case CC_SEND_IDLE:
5821        {
5822            p_dspin_out.write = false;
5823            break;
5824        }
5825        ///////////////////////////
5826        case CC_SEND_CLEANUP_1:
5827        {
5828            // initialize dspin send data
5829            DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,0,DspinDhccpParam::FROM_L1_EOP);
5830            DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,m_srcid_c,DspinDhccpParam::CLEANUP_SRCID);
5831            DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,0,DspinDhccpParam::FROM_L1_BC);
5832            // dcache active request
5833            if(r_cc_send_last_client.read() == 0)
5834            {
5835                // compute global id
5836                uint32_t nline_size = vci_param::N - (uint32_log2(m_dcache_words)) - (uint32_log2(vci_param::B));
5837                uint64_t global_id = (uint64_t) r_dcache_cc_send_nline.read();
5838                global_id >>= (nline_size - m_x_width - m_y_width) << (DspinDhccpParam::GLOBALID_WIDTH - m_x_width - m_y_width);
5839
5840                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5841                    global_id,
5842                    DspinDhccpParam::CLEANUP_DEST);
5843
5844                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5845                    r_dcache_cc_send_nline.read() & 0x300000000ULL,
5846                    DspinDhccpParam::CLEANUP_NLINE_MSB);
5847
5848                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5849                    r_dcache_cc_send_way.read(),
5850                    DspinDhccpParam::CLEANUP_WAY_INDEX);
5851
5852                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5853                    DspinDhccpParam::TYPE_CLEANUP_DATA,
5854                    DspinDhccpParam::FROM_L1_TYPE);
5855            }
5856            // icache active request
5857            else
5858            {
5859                // compute global id
5860                uint32_t nline_size = vci_param::N - (uint32_log2(m_icache_words)) - (uint32_log2(vci_param::B));
5861                uint64_t global_id = (uint64_t) r_icache_cc_send_nline.read();
5862                global_id >>= (nline_size - m_x_width - m_y_width) << (DspinDhccpParam::GLOBALID_WIDTH - m_x_width - m_y_width);
5863
5864                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5865                    global_id,
5866                    DspinDhccpParam::CLEANUP_DEST);
5867
5868                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5869                    r_icache_cc_send_nline.read() & 0x300000000ULL,
5870                    DspinDhccpParam::CLEANUP_NLINE_MSB);
5871
5872                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5873                    r_icache_cc_send_way.read(),
5874                    DspinDhccpParam::CLEANUP_WAY_INDEX);
5875
5876                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5877                    DspinDhccpParam::TYPE_CLEANUP_INST,
5878                    DspinDhccpParam::FROM_L1_TYPE);
5879            }
5880            // send flit
5881            p_dspin_out.data  = dspin_send_data;
5882            p_dspin_out.write = true;
5883            break;
5884        }
5885        ///////////////////////////
5886        case CC_SEND_CLEANUP_2:
5887        {
5888            // initialize dspin send data
5889            DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,1,DspinDhccpParam::FROM_L1_EOP);
5890            // dcache active request
5891            if(r_cc_send_last_client.read() == 0)
5892            {
5893                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5894                    r_dcache_cc_send_nline.read() & 0xFFFFFFFFULL,
5895                    DspinDhccpParam::CLEANUP_NLINE_LSB);
5896            }
5897            // icache active request
5898            else
5899            {
5900                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5901                    r_icache_cc_send_nline.read() & 0xFFFFFFFFULL,
5902                    DspinDhccpParam::CLEANUP_NLINE_LSB);
5903            }
5904            // send flit
5905            p_dspin_out.data  = dspin_send_data;
5906            p_dspin_out.write = true;
5907            break;
5908        }
5909        ///////////////////////////
5910        case CC_SEND_MULTI_ACK:
5911        {
5912            // initialize dspin send data
5913            DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,1,DspinDhccpParam::FROM_L1_EOP);
5914            DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,0,DspinDhccpParam::FROM_L1_BC);
5915            DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5916                DspinDhccpParam::TYPE_MULTI_ACK,
5917                DspinDhccpParam::FROM_L1_TYPE);
5918            // dcache active request
5919            if(r_cc_send_last_client.read() == 0)
5920            {
5921                // compute global id
5922                uint32_t nline_size = vci_param::N - (uint32_log2(m_dcache_words)) - (uint32_log2(vci_param::B));
5923                uint64_t global_id = (uint64_t) r_dcache_cc_send_nline.read();
5924                global_id >>= (nline_size - m_x_width - m_y_width) << (DspinDhccpParam::GLOBALID_WIDTH - m_x_width - m_y_width);
5925
5926                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5927                    global_id,
5928                    DspinDhccpParam::MULTI_ACK_DEST);
5929
5930                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5931                    r_dcache_cc_send_updt_tab_idx.read(),
5932                    DspinDhccpParam::MULTI_ACK_UPDT_INDEX);
5933            }
5934            // icache active request
5935            else
5936            {
5937                // compute global id
5938                uint32_t nline_size = vci_param::N - (uint32_log2(m_icache_words)) - (uint32_log2(vci_param::B));
5939                uint64_t global_id = (uint64_t) r_icache_cc_send_nline.read();
5940                global_id >>= (nline_size - m_x_width - m_y_width) << (DspinDhccpParam::GLOBALID_WIDTH - m_x_width - m_y_width);
5941
5942                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5943                    global_id,
5944                    DspinDhccpParam::MULTI_ACK_DEST);
5945
5946                DspinDhccpParam::dspin_set(dspin_send_data,
5947                    r_icache_cc_send_updt_tab_idx.read(),
5948                    DspinDhccpParam::MULTI_ACK_UPDT_INDEX);
5949            }
5950            // send flit
5951            p_dspin_out.data  = dspin_send_data;
5952            p_dspin_out.write = true;
5953            break;
5954        }
5955    } // end switch CC_SEND FSM
5956
5957    ////////////////////
5958    // CC_RECEIVE FSM //
5959    ////////////////////
5960    switch( r_cc_receive_fsm.read() )
5961    {
5962        /////////////////////
5963        case CC_RECEIVE_IDLE:
5964        {
5965            p_dspin_in.read = false;
5966            break;
5967        }
5968        //////////////////////
5969        case CC_RECEIVE_CLACK:
5970        {
5971            if (((r_cc_receive_data_ins.read() == 0) and not (r_cc_receive_dcache_req.read())) or
5972                ((r_cc_receive_data_ins.read() == 1) and not (r_cc_receive_icache_req.read())))
5973                p_dspin_in.read = true;
5974            else
5975                p_dspin_in.read = false;
5976            break;
5977        }
5978        ///////////////////////////////
5979        case CC_RECEIVE_BRDCAST_HEADER:
5980        {
5981            p_dspin_in.read = true;
5982            break;
5983        }
5984        //////////////////////////////
5985        case CC_RECEIVE_BRDCAST_NLINE:
5986        {
5987            // TODO maybe we need to wait for both only to leave the state, but
5988            // not to actually post a request to an available cache => need a
5989            // flip_flop to check that ?
5990            if (not (r_cc_receive_icache_req.read()) and not (r_cc_receive_dcache_req.read()))
5991                p_dspin_in.read = true;
5992            else
5993                p_dspin_in.read = false;
5994            break;
5995        }
5996        /////////////////////////////
5997        case CC_RECEIVE_INVAL_HEADER:
5998        {
5999            if (((r_cc_receive_data_ins.read() == 0) and not (r_cc_receive_dcache_req.read())) or
6000                ((r_cc_receive_data_ins.read() == 1) and not (r_cc_receive_icache_req.read())))
6001                p_dspin_in.read = true;
6002            else
6003                p_dspin_in.read = false;
6004            break;
6005        }
6006        ////////////////////////////
6007        case CC_RECEIVE_INVAL_NLINE:
6008        {
6009            p_dspin_in.read = true;
6010            break;
6011        }
6012        ////////////////////////////
6013        case CC_RECEIVE_UPDT_HEADER:
6014        {
6015            if (((r_cc_receive_data_ins.read() == 0) and
6016                not r_cc_receive_dcache_req.read() and
6017                r_cc_receive_updt_fifo_be.empty())
6018                or
6019                ((r_cc_receive_data_ins.read() == 1) and
6020                not r_cc_receive_icache_req.read()) and
6021                r_cc_receive_updt_fifo_be.empty())
6022                p_dspin_in.read = true;
6023            else
6024                p_dspin_in.read = false;
6025            break;
6026        }
6027        ///////////////////////////
6028        case CC_RECEIVE_UPDT_NLINE:
6029        {
6030            if (((r_cc_receive_data_ins.read() == 0) and
6031                not (r_cc_receive_dcache_req.read()) and
6032                r_cc_receive_updt_fifo_be.empty())
6033                or
6034                ((r_cc_receive_data_ins.read() == 1) and
6035                not (r_cc_receive_icache_req.read()) and
6036                r_cc_receive_updt_fifo_be.empty()))
6037                p_dspin_in.read = true;
6038            else
6039                p_dspin_in.read = false;
6040            break;
6041        }
6042        //////////////////////////
6043        case CC_RECEIVE_UPDT_DATA:
6044        {
6045            if (r_cc_receive_updt_fifo_be.wok())
6046                p_dspin_in.read = true;
6047            else
6048                p_dspin_in.read = false;
6049            break;
6050        }
6051    } // end switch CC_RECEIVE FSM
6052
6053} // end genMoore
6054
6055}}
6056
6057// Local Variables:
6058// tab-width: 4
6059// c-basic-offset: 4
6060// c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
6061// indent-tabs-mode: nil
6062// End:
6063
6064// vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.