source: trunk/modules/vci_cc_vcache_wrapper_v4/caba/source/src/vci_cc_vcache_wrapper_v4.cpp @ 220

Last change on this file since 220 was 220, checked in by alain, 12 years ago
File size: 187.5 KB
Line 
1/* -*- c++ -*-C
2 * File : vci_cc_vcache_wrapper_v4.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
27#include <cassert>
28#include "arithmetics.h"
29#include "../include/vci_cc_vcache_wrapper_v4.h"
30
31#define DEBUG_DCACHE            1
32#define DEBUG_ICACHE            1
33#define DEBUG_CLEANUP           0
34
35namespace soclib { 
36namespace caba {
37
38namespace {
39const char *icache_fsm_state_str[] = {
40        "ICACHE_IDLE",
41     
42        "ICACHE_XTN_TLB_FLUSH", 
43        "ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH", 
44        "ICACHE_XTN_TLB_INVAL", 
45        "ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_VA",
46        "ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_PA",
47        "ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_GO",
48
49        "ICACHE_TLB_WAIT",
50
51        "ICACHE_MISS_VICTIM",
52        "ICACHE_MISS_INVAL",
53        "ICACHE_MISS_WAIT",
54        "ICACHE_MISS_UPDT", 
55
56        "ICACHE_UNC_WAIT", 
57
58        "ICACHE_CC_CHECK", 
59        "ICACHE_CC_INVAL", 
60        "ICACHE_CC_UPDT", 
61       
62    };
63const char *dcache_fsm_state_str[] = {
64        "DCACHE_IDLE",       
65
66        "DCACHE_TLB_MISS",
67        "DCACHE_TLB_PTE1_GET",
68        "DCACHE_TLB_PTE1_SELECT", 
69        "DCACHE_TLB_PTE1_UPDT", 
70        "DCACHE_TLB_PTE2_GET", 
71        "DCACHE_TLB_PTE2_SELECT",
72        "DCACHE_TLB_PTE2_UPDT",   
73        "DCACHE_TLB_LR_UPDT",
74        "DCACHE_TLB_LR_WAIT",
75        "DCACHE_TLB_RETURN",
76
77        "DCACHE_XTN_SWITCH", 
78        "DCACHE_XTN_SYNC", 
79        "DCACHE_XTN_IC_INVAL_VA",
80        "DCACHE_XTN_IC_FLUSH", 
81        "DCACHE_XTN_IC_INVAL_PA",
82        "DCACHE_XTN_IT_INVAL",
83        "DCACHE_XTN_DC_FLUSH", 
84        "DCACHE_XTN_DC_INVAL_VA",
85        "DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA",
86        "DCACHE_XTN_DC_INVAL_END",
87        "DCACHE_XTN_DC_INVAL_GO",
88        "DCACHE_XTN_DT_INVAL",
89
90        "DCACHE_DIRTY_PTE_GET",
91        "DCACHE_DIRTY_SC_WAIT", 
92
93        "DCACHE_MISS_VICTIM",
94        "DCACHE_MISS_INVAL",
95        "DCACHE_MISS_WAIT", 
96        "DCACHE_MISS_UPDT", 
97
98        "DCACHE_UNC_WAIT",   
99        "DCACHE_SC_WAIT",   
100
101        "DCACHE_CC_CHECK",
102        "DCACHE_CC_INVAL",
103        "DCACHE_CC_UPDT",
104
105        "DCACHE_INVAL_TLB_SCAN",
106    };
107const char *cmd_fsm_state_str[] = {
108        "CMD_IDLE",           
109        "CMD_INS_MISS",     
110        "CMD_INS_UNC",     
111        "CMD_DATA_MISS",   
112        "CMD_DATA_UNC",     
113        "CMD_DATA_WRITE", 
114        "CMD_DATA_SC", 
115    };
116const char *rsp_fsm_state_str[] = {
117        "RSP_IDLE",                 
118        "RSP_INS_MISS",   
119        "RSP_INS_UNC",           
120        "RSP_DATA_MISS",             
121        "RSP_DATA_UNC",             
122        "RSP_DATA_WRITE",     
123    };
124const char *cleanup_fsm_state_str[] = {
125        "CLEANUP_DATA_IDLE",           
126        "CLEANUP_DATA_GO",   
127        "CLEANUP_INS_IDLE",     
128        "CLEANUP_INS_GO",     
129    };
130const char *tgt_fsm_state_str[] = {
131        "TGT_IDLE",
132        "TGT_UPDT_WORD",
133        "TGT_UPDT_DATA",
134        "TGT_REQ_BROADCAST",
135        "TGT_REQ_ICACHE",
136        "TGT_REQ_DCACHE",
137        "TGT_RSP_BROADCAST",
138        "TGT_RSP_ICACHE",
139        "TGT_RSP_DCACHE",
140    }; 
141}
142
143#define tmpl(...)  template<typename vci_param, typename iss_t> __VA_ARGS__ VciCcVCacheWrapperV4<vci_param, iss_t>
144
145using soclib::common::uint32_log2;
146
147/////////////////////////////////
148tmpl(/**/)::VciCcVCacheWrapperV4(
149    sc_module_name                      name,
150    int                                 proc_id,
151    const soclib::common::MappingTable  &mtp,
152    const soclib::common::MappingTable  &mtc,
153    const soclib::common::IntTab        &initiator_index_d,
154    const soclib::common::IntTab        &initiator_index_c,
155    const soclib::common::IntTab        &target_index_d,
156    size_t                              itlb_ways,
157    size_t                              itlb_sets,
158    size_t                              dtlb_ways,
159    size_t                              dtlb_sets,
160    size_t                              icache_ways,
161    size_t                              icache_sets,
162    size_t                              icache_words,
163    size_t                              dcache_ways,
164    size_t                              dcache_sets,
165    size_t                              dcache_words,
166    size_t                              wbuf_nlines, 
167    size_t                              wbuf_nwords, 
168    uint32_t                            max_frozen_cycles,
169    uint32_t                            debug_start_cycle,
170    bool                                debug_ok)
171    : soclib::caba::BaseModule(name),
172
173      p_clk("clk"),
174      p_resetn("resetn"),
175      p_vci_ini_d("vci_ini_d"),
176      p_vci_ini_c("vci_ini_c"),
177      p_vci_tgt_c("vci_tgt_d"),
178
179      m_cacheability_table(mtp.getCacheabilityTable()),
180      m_segment(mtc.getSegment(target_index_d)),
181      m_srcid_d(mtp.indexForId(initiator_index_d)),
182      m_srcid_c(mtp.indexForId(initiator_index_c)),
183
184      m_itlb_ways(itlb_ways),
185      m_itlb_sets(itlb_sets),
186
187      m_dtlb_ways(dtlb_ways),
188      m_dtlb_sets(dtlb_sets),
189
190      m_icache_ways(icache_ways),
191      m_icache_sets(icache_sets),
192      m_icache_yzmask((~0)<<(uint32_log2(icache_words) + 2)),
193      m_icache_words(icache_words),
194
195      m_dcache_ways(dcache_ways),
196      m_dcache_sets(dcache_sets),
197      m_dcache_yzmask((~0)<<(uint32_log2(dcache_words) + 2)),
198      m_dcache_words(dcache_words),
199
200      m_proc_id(proc_id),
201
202      m_max_frozen_cycles(max_frozen_cycles),
203
204      m_paddr_nbits(vci_param::N),
205
206      m_debug_start_cycle(debug_start_cycle),
207      m_debug_ok(debug_ok),
208
209      r_mmu_ptpr("r_mmu_ptpr"),
210      r_mmu_mode("r_mmu_mode"),
211      r_mmu_word_lo("r_mmu_word_lo"),
212      r_mmu_word_hi("r_mmu_word_hi"),
213      r_mmu_ibvar("r_mmu_ibvar"),
214      r_mmu_dbvar("r_mmu_dbvar"),
215      r_mmu_ietr("r_mmu_ietr"),
216      r_mmu_detr("r_mmu_detr"),
217
218      r_icache_fsm("r_icache_fsm"),
219      r_icache_fsm_save("r_icache_fsm_save"),
220
221      r_icache_vci_paddr("r_icache_vci_paddr"),
222      r_icache_vaddr_save("r_icache_vaddr_save"),
223
224      r_icache_miss_way("r_icache_miss_way"),
225      r_icache_miss_set("r_icache_miss_set"),
226      r_icache_miss_word("r_icache_miss_word"),
227      r_icache_miss_inval("r_icache_miss_inval"),
228
229      r_icache_cc_way("r_icache_cc_way"),
230      r_icache_cc_set("r_icache_cc_set"),
231      r_icache_cc_word("r_icache_cc_word"),
232
233      r_icache_flush_count("r_icache_flush_count"),
234
235      r_icache_miss_req("r_icache_miss_req"),
236      r_icache_unc_req("r_icache_unc_req"),
237
238      r_icache_tlb_miss_req("r_icache_tlb_read_req"),
239      r_icache_tlb_rsp_error("r_icache_tlb_rsp_error"),
240
241      r_icache_cleanup_req("r_icache_cleanup_req"),
242      r_icache_cleanup_line("r_icache_cleanup_line"),
243
244      r_dcache_fsm("r_dcache_fsm"),
245      r_dcache_fsm_cc_save("r_dcache_fsm_cc_save"),
246      r_dcache_fsm_scan_save("r_dcache_fsm_scan_save"),
247
248      r_dcache_p0_valid("r_dcache_p0_valid"),
249      r_dcache_p0_vaddr("r_dcache_p0_vaddr"),
250      r_dcache_p0_wdata("r_dcache_p0_wdata"),
251      r_dcache_p0_be("r_dcache_p0_be"),
252      r_dcache_p0_paddr("r_dcache_p0_paddr"),
253      r_dcache_p0_cacheable("r_dcache_p0_cacheable"), 
254
255      r_dcache_p1_valid("r_dcache_p1_valid"),
256      r_dcache_p1_wdata("r_dcache_p1_wdata"),
257      r_dcache_p1_be("r_dcache_p1_be"),
258      r_dcache_p1_paddr("r_dcache_p1_paddr"),
259      r_dcache_p1_cache_way("r_dcache_p1_cache_way"),
260      r_dcache_p1_cache_set("r_dcache_p1_cache_set"),
261      r_dcache_p1_cache_word("r_dcache_p1_word_save"),
262
263      r_dcache_dirty_paddr("r_dcache_dirty_paddr"),
264      r_dcache_dirty_way("r_dcache_dirty_way"),
265      r_dcache_dirty_set("r_dcache_dirty_set"),
266
267      r_dcache_vci_paddr("r_dcache_vci_paddr"),
268      r_dcache_vci_miss_req("r_dcache_vci_miss_req"),
269      r_dcache_vci_unc_req("r_dcache_vci_unc_req"),
270      r_dcache_vci_unc_be("r_dcache_vci_unc_be"),
271      r_dcache_vci_sc_req("r_dcache_vci_sc_req"),
272      r_dcache_vci_sc_old("r_dcache_vci_sc_old"),
273      r_dcache_vci_sc_new("r_dcache_vci_sc_new"),
274
275      r_dcache_xtn_way("r_dcache_xtn_way"),
276      r_dcache_xtn_set("r_dcache_xtn_set"),
277
278      r_dcache_pending_unc_write("r_dcache_pending_unc_write"),
279
280      r_dcache_miss_type("r_dcache_miss_type"),
281      r_dcache_miss_word("r_dcache_miss_word"),
282      r_dcache_miss_way("r_dcache_miss_way"),
283      r_dcache_miss_set("r_dcache_miss_set"),
284      r_dcache_miss_inval("r_dcache_miss_inval"),
285
286      r_dcache_cc_way("r_dcache_cc_way"),
287      r_dcache_cc_set("r_dcache_cc_set"),
288      r_dcache_cc_word("r_dcache_cc_word"),
289
290      r_dcache_flush_count("r_dcache_flush_count"),
291
292      r_dcache_tlb_vaddr("r_dcache_tlb_vaddr"),
293      r_dcache_tlb_ins("r_dcache_tlb_ins"),
294      r_dcache_tlb_pte_flags("r_dcache_tlb_pte_flags"),
295      r_dcache_tlb_pte_ppn("r_dcache_tlb_pte_ppn"),
296      r_dcache_tlb_cache_way("r_dcache_tlb_cache_way"),
297      r_dcache_tlb_cache_set("r_dcache_tlb_cache_set"),
298      r_dcache_tlb_cache_word("r_dcache_tlb_cache_word"),
299      r_dcache_tlb_way("r_dcache_tlb_way"),
300      r_dcache_tlb_set("r_dcache_tlb_set"),
301
302      r_dcache_ll_valid("r_dcache_ll_valid"),
303      r_dcache_ll_data("r_dcache_ll_data"),
304      r_dcache_ll_vaddr("r_dcache_ll_vaddr"),
305
306      r_dcache_tlb_inval_line("r_dcache_tlb_inval_line"),
307      r_dcache_tlb_inval_count("r_dcache_tlb_inval_count"),
308
309      r_dcache_xtn_req("r_dcache_xtn_req"),
310      r_dcache_xtn_opcode("r_dcache_xtn_opcode"),
311
312      r_dcache_cleanup_req("r_dcache_cleanup_req"),
313      r_dcache_cleanup_line("r_dcache_cleanup_line"),
314
315      r_vci_cmd_fsm("r_vci_cmd_fsm"),
316      r_vci_cmd_min("r_vci_cmd_min"),
317      r_vci_cmd_max("r_vci_cmd_max"),
318      r_vci_cmd_cpt("r_vci_cmd_cpt"),
319      r_vci_cmd_imiss_prio("r_vci_cmd_imiss_prio"),
320
321      r_vci_rsp_fsm("r_vci_rsp_fsm"),
322      r_vci_rsp_cpt("r_vci_rsp_cpt"),
323      r_vci_rsp_ins_error("r_vci_rsp_ins_error"),
324      r_vci_rsp_data_error("r_vci_rsp_data_error"),
325      r_vci_rsp_fifo_icache("r_vci_rsp_fifo_icache", 2),        // 2 words depth
326      r_vci_rsp_fifo_dcache("r_vci_rsp_fifo_dcache", 2),        // 2 words depth
327
328      r_cleanup_fsm("r_cleanup_fsm"),
329      r_cleanup_trdid("r_cleanup_trdid"),
330      r_cleanup_buffer(4),                      // up to 4 simultaneous cleanups
331
332      r_tgt_fsm("r_tgt_fsm"),
333      r_tgt_paddr("r_tgt_paddr"),
334      r_tgt_word_count("r_tgt_word_count"),
335      r_tgt_word_min("r_tgt_word_min"),
336      r_tgt_word_max("r_tgt_word_max"),
337      r_tgt_update("r_tgt_update"),
338      r_tgt_update_data("r_tgt_update_data"),
339      r_tgt_srcid("r_tgt_srcid"),
340      r_tgt_pktid("r_tgt_pktid"),
341      r_tgt_trdid("r_tgt_trdid"),
342
343      r_tgt_icache_req("r_tgt_icache_req"),
344      r_tgt_dcache_req("r_tgt_dcache_req"),
345      r_tgt_icache_rsp("r_tgt_icache_rsp"),
346      r_tgt_dcache_rsp("r_tgt_dcache_rsp"),
347
348      r_iss(this->name(), proc_id),
349      r_wbuf("wbuf", wbuf_nwords, wbuf_nlines, dcache_words ),
350      r_icache("icache", icache_ways, icache_sets, icache_words),
351      r_dcache("dcache", dcache_ways, dcache_sets, dcache_words),
352      r_itlb("itlb", proc_id, itlb_ways,itlb_sets,vci_param::N),
353      r_dtlb("dtlb", proc_id, dtlb_ways,dtlb_sets,vci_param::N)
354{
355    assert( ((icache_words*vci_param::B) < (1<<vci_param::K)) and
356             "Need more PLEN bits.");
357
358    assert( (vci_param::T > 2) and ((1<<(vci_param::T-1)) >= (wbuf_nlines)) and
359             "Need more TRDID bits.");
360
361    assert( (icache_words == dcache_words) and
362             "icache_words and dcache_words parameters must be equal");
363
364    assert( (itlb_sets == dtlb_sets) and
365             "itlb_sets and dtlb_sets parameters must be etqual");
366
367    assert( (itlb_ways == dtlb_ways) and
368             "itlb_ways and dtlb_ways parameters must be etqual");
369
370    r_mmu_params = (uint32_log2(m_dtlb_ways)   << 29)   | (uint32_log2(m_dtlb_sets)   << 25) |
371                   (uint32_log2(m_dcache_ways) << 22)   | (uint32_log2(m_dcache_sets) << 18) |
372                   (uint32_log2(m_itlb_ways)   << 15)   | (uint32_log2(m_itlb_sets)   << 11) |
373                   (uint32_log2(m_icache_ways) << 8)    | (uint32_log2(m_icache_sets) << 4)  |
374                   (uint32_log2(m_icache_words<<2));
375
376    r_mmu_release = (uint32_t)(1 << 16) | 0x1;
377
378    r_tgt_buf             = new uint32_t[dcache_words];
379    r_tgt_be              = new vci_be_t[dcache_words];
380    r_dcache_in_tlb       = new bool[dcache_ways*dcache_sets];         
381    r_dcache_contains_ptd = new bool[dcache_ways*dcache_sets];         
382
383    SC_METHOD(transition);
384    dont_initialize();
385    sensitive << p_clk.pos();
386 
387    SC_METHOD(genMoore);
388    dont_initialize();
389    sensitive << p_clk.neg();
390
391    typename iss_t::CacheInfo cache_info;
392    cache_info.has_mmu = true;
393    cache_info.icache_line_size = icache_words*sizeof(uint32_t);
394    cache_info.icache_assoc = icache_ways;
395    cache_info.icache_n_lines = icache_sets;
396    cache_info.dcache_line_size = dcache_words*sizeof(uint32_t);
397    cache_info.dcache_assoc = dcache_ways;
398    cache_info.dcache_n_lines = dcache_sets;
399    r_iss.setCacheInfo(cache_info);
400}
401
402/////////////////////////////////////
403tmpl(/**/)::~VciCcVCacheWrapperV4()
404/////////////////////////////////////
405{
406    delete [] r_tgt_be;
407    delete [] r_tgt_buf;
408    delete [] r_dcache_in_tlb;         
409    delete [] r_dcache_contains_ptd;     
410}
411
412////////////////////////
413tmpl(void)::print_cpi()
414////////////////////////
415{
416    std::cout << name() << " CPI = " 
417        << (float)m_cpt_total_cycles/(m_cpt_total_cycles - m_cpt_frz_cycles) << std::endl ;
418}
419
420////////////////////////////////////
421tmpl(void)::print_trace(size_t mode)
422////////////////////////////////////
423{
424    // b0 : write buffer trace
425    // b1 : write buffer verbose
426    // b2 : dcache trace
427    // b3 : icache trace
428    // b4 : dtlb trace
429    // b5 : itlb trace
430
431    std::cout << std::dec << "PROC " << name() << std::endl;
432
433    std::cout << "  " << m_ireq << std::endl;
434    std::cout << "  " << m_irsp << std::endl;
435    std::cout << "  " << m_dreq << std::endl;
436    std::cout << "  " << m_drsp << std::endl;
437
438    std::cout << "  " << icache_fsm_state_str[r_icache_fsm.read()]
439              << " | " << dcache_fsm_state_str[r_dcache_fsm.read()]
440              << " | " << cmd_fsm_state_str[r_vci_cmd_fsm.read()]
441              << " | " << rsp_fsm_state_str[r_vci_rsp_fsm.read()]
442              << " | " << tgt_fsm_state_str[r_tgt_fsm.read()] 
443              << " | " << cleanup_fsm_state_str[r_cleanup_fsm.read()];
444    if (r_dcache_p0_valid.read() ) std::cout << " | P1_WRITE";
445    if (r_dcache_p1_valid.read() ) std::cout << " | P2_WRITE";
446    std::cout << std::endl;
447
448    if(mode & 0x01)
449    {
450        r_wbuf.printTrace((mode>>1)&1);
451    }
452    if(mode & 0x04)
453    {
454        std::cout << "  Data Cache" << std::endl;
455        r_dcache.printTrace();
456    }
457    if(mode & 0x08)
458    {
459        std::cout << "  Instruction Cache" << std::endl;
460        r_icache.printTrace();
461    }
462    if(mode & 0x10)
463    {
464        std::cout << "  Data TLB" << std::endl;
465        r_dtlb.printTrace();
466    }
467    if(mode & 0x20)
468    {
469        std::cout << "  Instruction TLB" << std::endl;
470        r_itlb.printTrace();
471    }
472}
473
474//////////////////////////////////////////
475tmpl(void)::cache_monitor( paddr_t addr )
476//////////////////////////////////////////
477{ 
478    size_t      cache_way;
479    size_t      cache_set;
480    size_t      cache_word;
481    uint32_t    cache_rdata;
482    bool        cache_hit = r_dcache.read_neutral( addr,
483                                           &cache_rdata,
484                                           &cache_way,
485                                           &cache_set,
486                                           &cache_word );
487    bool        icache_hit = r_icache.read_neutral( addr,
488                                           &cache_rdata,
489                                           &cache_way,
490                                           &cache_set,
491                                           &cache_word );
492    if ( cache_hit != m_debug_previous_hit )
493    {
494        std::cout << "PROC " << name() 
495                  << " dcache change at cycle " << std::dec << m_cpt_total_cycles
496                  << " for adresse " << std::hex << addr
497                  << " / HIT = " << cache_hit << std::endl;
498        m_debug_previous_hit = cache_hit;
499    }
500    if ( icache_hit != m_idebug_previous_hit )
501    {
502        std::cout << "PROC " << name() 
503                  << " icache change at cycle " << std::dec << m_cpt_total_cycles
504                  << " for adresse " << std::hex << addr
505                  << " / HIT = " << icache_hit << std::endl;
506        m_idebug_previous_hit = icache_hit;
507    }
508}
509
510/*
511////////////////////////
512tmpl(void)::print_stats()
513////////////////////////
514{
515    float run_cycles = (float)(m_cpt_total_cycles - m_cpt_frz_cycles);
516    std::cout << name() << std::endl
517        << "- CPI                    = " << (float)m_cpt_total_cycles/run_cycles << std::endl
518        << "- READ RATE              = " << (float)m_cpt_read/run_cycles << std::endl
519        << "- WRITE RATE             = " << (float)m_cpt_write/run_cycles << std::endl
520        << "- IMISS_RATE             = " << (float)m_cpt_ins_miss/m_cpt_ins_read << std::endl
521        << "- DMISS RATE             = " << (float)m_cpt_data_miss/(m_cpt_read-m_cpt_unc_read) << std::endl 
522        << "- INS MISS COST          = " << (float)m_cost_ins_miss_frz/m_cpt_ins_miss << std::endl     
523        << "- DATA MISS COST         = " << (float)m_cost_data_miss_frz/m_cpt_data_miss << std::endl
524        << "- WRITE COST             = " << (float)m_cost_write_frz/m_cpt_write << std::endl       
525        << "- UNC COST               = " << (float)m_cost_unc_read_frz/m_cpt_unc_read << std::endl
526        << "- UNCACHED READ RATE     = " << (float)m_cpt_unc_read/m_cpt_read << std::endl
527        << "- CACHED WRITE RATE      = " << (float)m_cpt_write_cached/m_cpt_write << std::endl
528        << "- INS TLB MISS RATE      = " << (float)m_cpt_ins_tlb_miss/m_cpt_ins_tlb_read << std::endl
529        << "- DATA TLB MISS RATE     = " << (float)m_cpt_data_tlb_miss/m_cpt_data_tlb_read << std::endl
530        << "- ITLB MISS COST         = " << (float)m_cost_ins_tlb_miss_frz/m_cpt_ins_tlb_miss << std::endl
531        << "- DTLB MISS COST         = " << (float)m_cost_data_tlb_miss_frz/m_cpt_data_tlb_miss << std::endl   
532        << "- ITLB UPDATE ACC COST   = " << (float)m_cost_ins_tlb_update_acc_frz/m_cpt_ins_tlb_update_acc << std::endl
533        << "- DTLB UPDATE ACC COST   = " << (float)m_cost_data_tlb_update_acc_frz/m_cpt_data_tlb_update_acc << std::endl
534        << "- DTLB UPDATE DIRTY COST = " << (float)m_cost_data_tlb_update_dirty_frz/m_cpt_data_tlb_update_dirty << std::endl
535        << "- ITLB HIT IN DCACHE RATE= " << (float)m_cpt_ins_tlb_hit_dcache/m_cpt_ins_tlb_miss << std::endl
536        << "- DTLB HIT IN DCACHE RATE= " << (float)m_cpt_data_tlb_hit_dcache/m_cpt_data_tlb_miss << std::endl
537        << "- DCACHE FROZEN BY ITLB  = " << (float)m_cost_ins_tlb_occup_cache_frz/m_cpt_dcache_frz_cycles << std::endl
538        << "- DCACHE FOR TLB %       = " << (float)m_cpt_tlb_occup_dcache/(m_dcache_ways*m_dcache_sets) << std::endl
539        << "- NB CC BROADCAST        = " << m_cpt_cc_broadcast << std::endl
540        << "- NB CC UPDATE DATA      = " << m_cpt_cc_update_data << std::endl
541        << "- NB CC INVAL DATA       = " << m_cpt_cc_inval_data << std::endl
542        << "- NB CC INVAL INS        = " << m_cpt_cc_inval_ins << std::endl
543        << "- CC BROADCAST COST      = " << (float)m_cost_broadcast_frz/m_cpt_cc_broadcast << std::endl
544        << "- CC UPDATE DATA COST    = " << (float)m_cost_updt_data_frz/m_cpt_cc_update_data << std::endl
545        << "- CC INVAL DATA COST     = " << (float)m_cost_inval_data_frz/m_cpt_cc_inval_data << std::endl
546        << "- CC INVAL INS COST      = " << (float)m_cost_inval_ins_frz/m_cpt_cc_inval_ins << std::endl
547        << "- NB CC CLEANUP DATA     = " << m_cpt_cc_cleanup_data << std::endl
548        << "- NB CC CLEANUP INS      = " << m_cpt_cc_cleanup_ins << std::endl
549        << "- IMISS TRANSACTION      = " << (float)m_cost_imiss_transaction/m_cpt_imiss_transaction << std::endl
550        << "- DMISS TRANSACTION      = " << (float)m_cost_dmiss_transaction/m_cpt_dmiss_transaction << std::endl
551        << "- UNC TRANSACTION        = " << (float)m_cost_unc_transaction/m_cpt_unc_transaction << std::endl
552        << "- WRITE TRANSACTION      = " << (float)m_cost_write_transaction/m_cpt_write_transaction << std::endl
553        << "- WRITE LENGTH           = " << (float)m_length_write_transaction/m_cpt_write_transaction << std::endl
554        << "- ITLB MISS TRANSACTION  = " << (float)m_cost_itlbmiss_transaction/m_cpt_itlbmiss_transaction << std::endl
555        << "- DTLB MISS TRANSACTION  = " << (float)m_cost_dtlbmiss_transaction/m_cpt_dtlbmiss_transaction << std::endl;
556}
557
558////////////////////////
559tmpl(void)::clear_stats()
560////////////////////////
561{
562    m_cpt_dcache_data_read  = 0;
563    m_cpt_dcache_data_write = 0;
564    m_cpt_dcache_dir_read   = 0;
565    m_cpt_dcache_dir_write  = 0;
566    m_cpt_icache_data_read  = 0;
567    m_cpt_icache_data_write = 0;
568    m_cpt_icache_dir_read   = 0;
569    m_cpt_icache_dir_write  = 0;
570   
571    m_cpt_frz_cycles        = 0;
572    m_cpt_dcache_frz_cycles = 0;
573    m_cpt_total_cycles      = 0;
574   
575    m_cpt_read         = 0;
576    m_cpt_write        = 0;
577    m_cpt_data_miss    = 0;
578    m_cpt_ins_miss     = 0;
579    m_cpt_unc_read     = 0;
580    m_cpt_write_cached = 0;
581    m_cpt_ins_read     = 0;
582   
583    m_cost_write_frz     = 0;
584    m_cost_data_miss_frz = 0;
585    m_cost_unc_read_frz  = 0;
586    m_cost_ins_miss_frz  = 0;
587   
588    m_cpt_imiss_transaction      = 0;
589    m_cpt_dmiss_transaction      = 0;
590    m_cpt_unc_transaction        = 0;
591    m_cpt_write_transaction      = 0;
592    m_cpt_icache_unc_transaction = 0;   
593   
594    m_cost_imiss_transaction      = 0;
595    m_cost_dmiss_transaction      = 0;
596    m_cost_unc_transaction        = 0;
597    m_cost_write_transaction      = 0;
598    m_cost_icache_unc_transaction = 0;
599    m_length_write_transaction    = 0;
600   
601    m_cpt_ins_tlb_read       = 0;             
602    m_cpt_ins_tlb_miss       = 0;             
603    m_cpt_ins_tlb_update_acc = 0;         
604   
605    m_cpt_data_tlb_read         = 0;           
606    m_cpt_data_tlb_miss         = 0;           
607    m_cpt_data_tlb_update_acc   = 0;       
608    m_cpt_data_tlb_update_dirty = 0;   
609    m_cpt_ins_tlb_hit_dcache    = 0;
610    m_cpt_data_tlb_hit_dcache   = 0;
611    m_cpt_ins_tlb_occup_cache   = 0;
612    m_cpt_data_tlb_occup_cache  = 0;
613   
614    m_cost_ins_tlb_miss_frz          = 0;     
615    m_cost_data_tlb_miss_frz         = 0;     
616    m_cost_ins_tlb_update_acc_frz    = 0;
617    m_cost_data_tlb_update_acc_frz   = 0;
618    m_cost_data_tlb_update_dirty_frz = 0;
619    m_cost_ins_tlb_occup_cache_frz   = 0;
620    m_cost_data_tlb_occup_cache_frz  = 0;
621   
622    m_cpt_itlbmiss_transaction      = 0;   
623    m_cpt_itlb_ll_transaction       = 0; 
624    m_cpt_itlb_sc_transaction       = 0; 
625    m_cpt_dtlbmiss_transaction      = 0; 
626    m_cpt_dtlb_ll_transaction       = 0; 
627    m_cpt_dtlb_sc_transaction       = 0; 
628    m_cpt_dtlb_ll_dirty_transaction = 0; 
629    m_cpt_dtlb_sc_dirty_transaction = 0; 
630   
631    m_cost_itlbmiss_transaction      = 0;   
632    m_cost_itlb_ll_transaction       = 0; 
633    m_cost_itlb_sc_transaction       = 0; 
634    m_cost_dtlbmiss_transaction      = 0;   
635    m_cost_dtlb_ll_transaction       = 0;   
636    m_cost_dtlb_sc_transaction       = 0;   
637    m_cost_dtlb_ll_dirty_transaction = 0;   
638    m_cost_dtlb_sc_dirty_transaction = 0;
639
640    m_cpt_cc_update_data = 0;
641    m_cpt_cc_inval_ins   = 0;
642    m_cpt_cc_inval_data  = 0;
643    m_cpt_cc_broadcast   = 0;
644
645    m_cost_updt_data_frz  = 0;
646    m_cost_inval_ins_frz  = 0;
647    m_cost_inval_data_frz = 0;
648    m_cost_broadcast_frz  = 0;
649
650    m_cpt_cc_cleanup_data = 0;
651    m_cpt_cc_cleanup_ins  = 0;
652}
653
654*/
655
656/////////////////////////
657tmpl(void)::transition()
658/////////////////////////
659{
660    if ( not p_resetn.read() ) 
661    {
662        r_iss.reset();
663        r_wbuf.reset();
664        r_icache.reset();
665        r_dcache.reset();
666        r_itlb.reset();   
667        r_dtlb.reset();   
668
669        r_dcache_fsm      = DCACHE_IDLE;
670        r_icache_fsm      = ICACHE_IDLE;
671        r_vci_cmd_fsm     = CMD_IDLE;
672        r_vci_rsp_fsm     = RSP_IDLE;
673        r_tgt_fsm         = TGT_IDLE;
674        r_cleanup_fsm     = CLEANUP_DATA_IDLE;
675
676        // reset dcache directory extension
677        for (size_t i=0 ; i< m_dcache_ways*m_dcache_sets ; i++)
678        {
679            r_dcache_in_tlb[i]       = false;
680            r_dcache_contains_ptd[i] = false;
681        } 
682
683        // Response FIFOs and cleanup buffer
684        r_vci_rsp_fifo_icache.init();
685        r_vci_rsp_fifo_dcache.init();
686        r_cleanup_buffer.reset();
687
688        // ICACHE & DCACHE activated
689        r_mmu_mode = 0x3;
690
691        // No request from ICACHE FSM to CMD FSM
692        r_icache_miss_req          = false;
693        r_icache_unc_req           = false;
694
695        // No request from ICACHE_FSM to DCACHE FSM
696        r_icache_tlb_miss_req      = false;     
697 
698        // No request from ICACHE_FSM to CLEANUP FSMs
699        r_icache_cleanup_req       = false;     
700       
701        // No pending write in pipeline
702        r_dcache_p0_valid          = false;
703        r_dcache_p1_valid          = false;
704
705        // No request from DCACHE_FSM to CMD_FSM
706        r_dcache_vci_miss_req      = false;
707        r_dcache_vci_unc_req       = false;
708        r_dcache_vci_sc_req        = false;
709
710        // No uncacheable write pending
711        r_dcache_pending_unc_write = false;
712
713        // No LL reservation
714        r_dcache_ll_valid          = false;
715
716        // No processor XTN request pending
717        r_dcache_xtn_req           = false;
718
719        // No request from DCACHE FSM to CLEANUP FSMs
720        r_dcache_cleanup_req      = false;
721
722        // No request from TGT FSM to ICACHE/DCACHE FSMs
723        r_tgt_icache_req          = false;
724        r_tgt_dcache_req          = false;
725
726        // No signalisation of a coherence request matching a pending miss
727        r_icache_miss_inval       = false;
728        r_dcache_miss_inval       = false;
729
730        // No signalisation  of errors
731        r_vci_rsp_ins_error       = false;
732        r_vci_rsp_data_error      = false;
733
734        // Debug variables
735        m_debug_previous_hit      = false;
736        m_idebug_previous_hit      = false;
737        m_debug_dcache_fsm        = false;
738        m_debug_icache_fsm        = false;
739        m_debug_cleanup_fsm       = false;
740
741        // activity counters
742        m_cpt_dcache_data_read  = 0;
743        m_cpt_dcache_data_write = 0;
744        m_cpt_dcache_dir_read   = 0;
745        m_cpt_dcache_dir_write  = 0;
746        m_cpt_icache_data_read  = 0;
747        m_cpt_icache_data_write = 0;
748        m_cpt_icache_dir_read   = 0;
749        m_cpt_icache_dir_write  = 0;
750
751        m_cpt_frz_cycles        = 0;
752        m_cpt_total_cycles      = 0;
753        m_cpt_stop_simulation   = 0;
754
755        m_cpt_data_miss         = 0;
756        m_cpt_ins_miss          = 0;
757        m_cpt_unc_read          = 0;
758        m_cpt_write_cached      = 0;
759        m_cpt_ins_read          = 0;
760
761        m_cost_write_frz        = 0;
762        m_cost_data_miss_frz    = 0;
763        m_cost_unc_read_frz     = 0;
764        m_cost_ins_miss_frz     = 0;
765
766        m_cpt_imiss_transaction = 0;
767        m_cpt_dmiss_transaction = 0;
768        m_cpt_unc_transaction   = 0;
769        m_cpt_write_transaction = 0;
770        m_cpt_icache_unc_transaction = 0;       
771
772        m_cost_imiss_transaction      = 0;
773        m_cost_dmiss_transaction      = 0;
774        m_cost_unc_transaction        = 0;
775        m_cost_write_transaction      = 0;
776        m_cost_icache_unc_transaction = 0;
777        m_length_write_transaction    = 0;
778
779        m_cpt_ins_tlb_read       = 0;             
780        m_cpt_ins_tlb_miss       = 0;             
781        m_cpt_ins_tlb_update_acc = 0;         
782
783        m_cpt_data_tlb_read         = 0;           
784        m_cpt_data_tlb_miss         = 0;           
785        m_cpt_data_tlb_update_acc   = 0;       
786        m_cpt_data_tlb_update_dirty = 0;   
787        m_cpt_ins_tlb_hit_dcache    = 0;
788        m_cpt_data_tlb_hit_dcache   = 0;
789        m_cpt_ins_tlb_occup_cache   = 0;
790        m_cpt_data_tlb_occup_cache  = 0;
791
792        m_cost_ins_tlb_miss_frz          = 0;     
793        m_cost_data_tlb_miss_frz         = 0;     
794        m_cost_ins_tlb_update_acc_frz    = 0;
795        m_cost_data_tlb_update_acc_frz   = 0;
796        m_cost_data_tlb_update_dirty_frz = 0;
797        m_cost_ins_tlb_occup_cache_frz   = 0;
798        m_cost_data_tlb_occup_cache_frz  = 0;
799
800        m_cpt_ins_tlb_inval       = 0;           
801        m_cpt_data_tlb_inval      = 0;         
802        m_cost_ins_tlb_inval_frz  = 0;     
803        m_cost_data_tlb_inval_frz = 0;         
804
805        m_cpt_cc_broadcast   = 0;
806
807        m_cost_updt_data_frz  = 0;
808        m_cost_inval_ins_frz  = 0;
809        m_cost_inval_data_frz = 0;
810        m_cost_broadcast_frz  = 0;
811
812        m_cpt_cc_cleanup_data = 0;
813        m_cpt_cc_cleanup_ins  = 0;
814
815        m_cpt_itlbmiss_transaction      = 0;   
816        m_cpt_itlb_ll_transaction       = 0; 
817        m_cpt_itlb_sc_transaction       = 0; 
818        m_cpt_dtlbmiss_transaction      = 0; 
819        m_cpt_dtlb_ll_transaction       = 0; 
820        m_cpt_dtlb_sc_transaction       = 0; 
821        m_cpt_dtlb_ll_dirty_transaction = 0; 
822        m_cpt_dtlb_sc_dirty_transaction = 0; 
823 
824        m_cost_itlbmiss_transaction      = 0;   
825        m_cost_itlb_ll_transaction       = 0; 
826        m_cost_itlb_sc_transaction       = 0; 
827        m_cost_dtlbmiss_transaction      = 0;   
828        m_cost_dtlb_ll_transaction       = 0;   
829        m_cost_dtlb_sc_transaction       = 0;   
830        m_cost_dtlb_ll_dirty_transaction = 0;   
831        m_cost_dtlb_sc_dirty_transaction = 0;   
832/*
833        m_cpt_dcache_frz_cycles = 0;
834        m_cpt_read              = 0;
835        m_cpt_write             = 0;
836        m_cpt_cc_update_data = 0;
837        m_cpt_cc_inval_ins   = 0;
838        m_cpt_cc_inval_data  = 0;
839  */
840
841        for (uint32_t i=0; i<32 ; ++i) m_cpt_fsm_icache      [i]   = 0;
842        for (uint32_t i=0; i<32 ; ++i) m_cpt_fsm_dcache      [i]   = 0;
843        for (uint32_t i=0; i<32 ; ++i) m_cpt_fsm_cmd         [i]   = 0;
844        for (uint32_t i=0; i<32 ; ++i) m_cpt_fsm_rsp         [i]   = 0;
845        for (uint32_t i=0; i<32 ; ++i) m_cpt_fsm_tgt         [i]   = 0;
846        for (uint32_t i=0; i<32 ; ++i) m_cpt_fsm_cmd_cleanup [i]   = 0;
847        for (uint32_t i=0; i<32 ; ++i) m_cpt_fsm_rsp_cleanup [i]   = 0;
848
849        return;
850    }
851
852    // Response FIFOs default values
853    bool       vci_rsp_fifo_icache_get       = false;
854    bool       vci_rsp_fifo_icache_put       = false;
855    uint32_t   vci_rsp_fifo_icache_data      = 0;
856
857    bool       vci_rsp_fifo_dcache_get       = false;
858    bool       vci_rsp_fifo_dcache_put       = false;
859    uint32_t   vci_rsp_fifo_dcache_data      = 0;
860
861#ifdef INSTRUMENTATION
862    m_cpt_fsm_dcache  [r_dcache_fsm.read() ] ++;
863    m_cpt_fsm_icache  [r_icache_fsm.read() ] ++;
864    m_cpt_fsm_cmd     [r_vci_cmd_fsm.read()] ++;
865    m_cpt_fsm_rsp     [r_vci_rsp_fsm.read()] ++;
866    m_cpt_fsm_tgt     [r_tgt_fsm.read()    ] ++;
867    m_cpt_fsm_cleanup [r_cleanup_fsm.read()] ++;
868#endif
869
870    m_cpt_total_cycles++;
871
872    m_debug_cleanup_fsm    = (m_cpt_total_cycles > m_debug_start_cycle) and m_debug_ok;
873    m_debug_icache_fsm     = (m_cpt_total_cycles > m_debug_start_cycle) and m_debug_ok;
874    m_debug_dcache_fsm     = (m_cpt_total_cycles > m_debug_start_cycle) and m_debug_ok;
875
876    /////////////////////////////////////////////////////////////////////
877    // The TGT_FSM controls the following ressources:
878    // - r_tgt_fsm
879    // - r_tgt_buf[nwords]
880    // - r_tgt_be[nwords]
881    // - r_tgt_update
882    // - r_tgt_word_min
883    // - r_tgt_word_max
884    // - r_tgt_word_count
885    // - r_tgt_paddr
886    // - r_tgt_srcid
887    // - r_tgt_trdid
888    // - r_tgt_pktid
889    // - r_tgt_icache_req (set)
890    // - r_tgt_dcache_req (set)
891    //
892    // All VCI commands must be CMD_WRITE.
893    // - If the 2 LSB bits of the VCI address are 11, it is a broadcast request.
894    //   It is a multicast request otherwise.
895    // - For multicast requests, the ADDRESS[2] bit distinguishes DATA/INS
896    //   (0 for data / 1 for instruction), and the ADDRESS[3] bit distinguishes
897    //   INVAL/UPDATE (0 for invalidate / 1 for UPDATE).
898    //
899    // For all types of coherence request, the line index (i.e. the Z & Y fields)
900    // is coded on 34 bits, and is contained in the WDATA and BE fields
901    // of the first VCI flit.
902    // -  for a multicast invalidate or for a broadcast invalidate request
903    //    the VCI packet length is 1 word.
904    // -  for an update request the VCI packet length is (n+2) words.
905    //    The WDATA field of the second VCI word contains the word index.
906    //    The WDATA field of the n following words contains the values.
907    // -  for all transaction types, the VCI response is one single word.
908    // In case of errors in the VCI command packet, the simulation
909    // is stopped with an error message.
910    //
911    // This FSM is NOT pipelined : It consumes a new coherence request
912    // on the VCI port only when the previous request is completed.
913    //
914    // The VCI_TGT FSM stores the external request arguments in the
915    // IDLE, UPDT_WORD & UPDT_DATA states. It sets the r_tgt_icache_req
916    // and/or the r_tgt_dcache_req flip-flops to signal the coherence request
917    // to the ICACHE & DCACHE FSMs in the REQ_ICACHE, REQ_DCACHE & REQ_BROADCAST
918    // states. It waits the completion of the coherence request  by polling the
919    // r_tgt_*cache_req flip-flops in the RSP_ICACHE, RSP_DCACHE & RSP_BROADCAST
920    // states. These flip-flops are reset by the ICACHE and DCACHE FSMs.
921    // These two FSMs signal if a VCI answer must be send by setting
922    // the r_tgt_icache_rsp and/or the r_tgt_dcache_rsp flip_flops.
923    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
924
925    switch( r_tgt_fsm.read() ) 
926    {
927    //////////////
928    case TGT_IDLE:
929    {
930        if ( p_vci_tgt_c.cmdval.read() ) 
931        {
932            paddr_t address = p_vci_tgt_c.address.read();
933
934            // command checking
935            if ( p_vci_tgt_c.cmd.read() != vci_param::CMD_WRITE) 
936            {
937                std::cout << "error in component VCI_CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl;
938                std::cout << "the received VCI coherence command is not a write" << std::endl;
939                exit(0);
940            }
941
942            // address checking
943            if ( ( (address & 0x3) != 0x3 ) && ( not m_segment.contains(address)) ) 
944            {
945                std::cout << "error in component VCI_CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl;
946                std::cout << "out of segment VCI coherence command received" << std::endl;
947                exit(0);
948            }
949
950            r_tgt_srcid = p_vci_tgt_c.srcid.read();
951            r_tgt_trdid = p_vci_tgt_c.trdid.read();
952            r_tgt_pktid = p_vci_tgt_c.pktid.read();
953
954            if (sizeof(paddr_t) <= 32) {
955                assert(p_vci_tgt_c.be.read() == 0 && "byte enable should be 0 for 32bits paddr");
956                r_tgt_paddr  =
957                        (paddr_t)p_vci_tgt_c.wdata.read() * m_dcache_words * 4; 
958            } else {
959                r_tgt_paddr  = (paddr_t)(p_vci_tgt_c.be.read() & 0x3) << 32 |
960                        (paddr_t)p_vci_tgt_c.wdata.read() * m_dcache_words * 4; 
961            }
962
963            if ( (address&0x3) == 0x3 ) // broadcast invalidate for data or instruction type
964            {
965                if ( not p_vci_tgt_c.eop.read() ) 
966                {
967                    std::cout << "error in component VCI_CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl;
968                    std::cout << "the BROADCAST INVALIDATE command must be one flit" << std::endl;
969                    exit(0);
970                }
971                r_tgt_update = false; 
972                r_tgt_fsm = TGT_REQ_BROADCAST;
973
974#ifdef INSTRUMENTATION
975m_cpt_cc_broadcast++;
976#endif
977            }
978            else                // multi-update or multi-invalidate for data type
979            {
980                paddr_t cell = address - m_segment.baseAddress();   
981
982                if (cell == 0)                      // invalidate data
983                {                         
984                    if ( not p_vci_tgt_c.eop.read() ) 
985                    {
986                        std::cout << "error in VCI_CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl;
987                        std::cout << "the MULTI-INVALIDATE command must be one flit" << std::endl;
988                        exit(0);
989                    }
990                    r_tgt_update = false; 
991                    r_tgt_fsm    = TGT_REQ_DCACHE;
992
993#ifdef INSTRUMENTATION
994m_cpt_cc_inval_dcache++;
995#endif
996                }
997                else if (cell == 4)                // invalidate instruction
998                {                               
999                    if ( not p_vci_tgt_c.eop.read() ) 
1000                    {
1001                        std::cout << "error in VCI_CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl;
1002                        std::cout << "the MULTI-INVALIDATE command must be one flit" << std::endl;
1003                        exit(0);
1004                    }
1005                    r_tgt_update = false; 
1006                    r_tgt_fsm    = TGT_REQ_ICACHE;
1007
1008#ifdef INSTRUMENTATION
1009m_cpt_cc_inval_icache++;
1010#endif
1011                }     
1012                else if (cell == 8)             // update data
1013                {
1014                    if ( p_vci_tgt_c.eop.read() ) 
1015                    {
1016                        std::cout << "error in VCI_CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl;
1017                        std::cout << "the MULTI-UPDATE command must be N+2 flits" << std::endl;
1018                        exit(0);
1019                    }
1020                    r_tgt_update      = true; 
1021                    r_tgt_update_data = true;
1022                    r_tgt_fsm         = TGT_UPDT_WORD;
1023
1024#ifdef INSTRUMENTATION
1025m_cpt_cc_update_dcache++;
1026#endif
1027                }
1028                else                            // update instruction
1029                {
1030                    if ( p_vci_tgt_c.eop.read() ) 
1031                    {
1032                        std::cout << "error in VCI_CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl;
1033                        std::cout << "the MULTI-UPDATE command must be N+2 flits" << std::endl;
1034                        exit(0);
1035                    }
1036                    r_tgt_update      = true; 
1037                    r_tgt_update_data = false;
1038                    r_tgt_fsm         = TGT_UPDT_WORD;
1039
1040#ifdef INSTRUMENTATION
1041m_cpt_cc_update_icache++;
1042#endif
1043                }
1044            } // end if multi     
1045        } // end if cmdval
1046        break;
1047    }
1048    ///////////////////
1049    case TGT_UPDT_WORD:         // first word index acquisition
1050    {
1051        if (p_vci_tgt_c.cmdval.read()) 
1052        {
1053            if ( p_vci_tgt_c.eop.read() ) 
1054            {
1055                std::cout << "error in component VCI_CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl;
1056                std::cout << "the MULTI-UPDATE command must be N+2 flits" << std::endl;
1057                exit(0);
1058            }
1059            for ( size_t i=0 ; i<m_dcache_words ; i++ ) r_tgt_be[i] = false;
1060
1061            r_tgt_word_min   = p_vci_tgt_c.wdata.read(); // first modifid word index
1062            r_tgt_word_count = p_vci_tgt_c.wdata.read(); // initializing word index
1063            r_tgt_fsm = TGT_UPDT_DATA;
1064        }
1065        break;
1066    }
1067    ///////////////////
1068    case TGT_UPDT_DATA:
1069    {
1070        if (p_vci_tgt_c.cmdval.read()) 
1071        {
1072            size_t word = r_tgt_word_count.read();
1073            if (word >= m_dcache_words) 
1074            {
1075                std::cout << "error in component VCI_CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl;
1076                std::cout << "the reveived MULTI-UPDATE command is wrong" << std::endl;
1077                exit(0);
1078            }
1079            r_tgt_buf[word]  = p_vci_tgt_c.wdata.read();
1080            r_tgt_be[word]   = p_vci_tgt_c.be.read();
1081            r_tgt_word_count = word + 1;       
1082
1083            if (p_vci_tgt_c.eop.read())         // last word
1084            {
1085                 r_tgt_word_max = word;
1086                 if ( r_tgt_update_data.read() )        r_tgt_fsm = TGT_REQ_DCACHE;
1087                 else                                   r_tgt_fsm = TGT_REQ_ICACHE;
1088            }
1089        }
1090        break;
1091    }
1092    ///////////////////////
1093    case TGT_REQ_BROADCAST:     // set requests to DCACHE & ICACHE FSMs
1094    {
1095        if ( not r_tgt_icache_req.read() and not r_tgt_dcache_req.read() ) 
1096        {
1097            r_tgt_fsm = TGT_RSP_BROADCAST; 
1098            r_tgt_icache_req = true;
1099            r_tgt_dcache_req = true;
1100        }
1101        break;
1102    }
1103    /////////////////////
1104    case TGT_REQ_ICACHE:        // set request to ICACHE FSM (if no previous request pending)
1105    {
1106        if ( not r_tgt_icache_req.read() ) 
1107        {
1108            r_tgt_fsm = TGT_RSP_ICACHE; 
1109            r_tgt_icache_req = true;
1110        }
1111        break;
1112    }
1113    ////////////////////
1114    case TGT_REQ_DCACHE:        // set request to DCACHE FSM (if no previous request pending)
1115    {
1116        if ( not r_tgt_dcache_req.read() ) 
1117        {
1118            r_tgt_fsm = TGT_RSP_DCACHE; 
1119            r_tgt_dcache_req = true;
1120        }
1121        break;
1122    }
1123    ///////////////////////
1124    case TGT_RSP_BROADCAST:     // waiting acknowledge from both DCACHE & ICACHE FSMs
1125                                // no response when r_tgt_*cache_rsp is false
1126    {
1127        if ( not r_tgt_icache_req.read() and not r_tgt_dcache_req.read() ) // both completed
1128        {
1129            if ( r_tgt_icache_rsp.read() or r_tgt_dcache_rsp.read() )   // at least one response
1130            {
1131                if ( p_vci_tgt_c.rspack.read() )
1132                {
1133                    // reset dcache first if activated
1134                    if (r_tgt_dcache_rsp)   r_tgt_dcache_rsp = false;
1135                    else                    r_tgt_icache_rsp = false;
1136                }
1137            }
1138            else
1139            {
1140                r_tgt_fsm = TGT_IDLE;
1141            }
1142        }
1143        break;
1144    }
1145    ////////////////////
1146    case TGT_RSP_ICACHE:        // waiting acknowledge from ICACHE FSM
1147    {
1148        // no response when r_tgt_icache_rsp is false
1149        if ( not r_tgt_icache_req.read() and p_vci_tgt_c.rspack.read() )
1150        {
1151            r_tgt_fsm        = TGT_IDLE;
1152            r_tgt_icache_rsp = false;
1153        }
1154        break;
1155    }
1156    ////////////////////
1157    case TGT_RSP_DCACHE:
1158    {
1159        // no response when r_tgt_dcache_rsp is false
1160        if ( not r_tgt_dcache_req.read() and p_vci_tgt_c.rspack.read() )
1161        {
1162            r_tgt_fsm        = TGT_IDLE;
1163            r_tgt_dcache_rsp = false;
1164        }
1165        break;
1166    }
1167    } // end switch TGT_FSM
1168
1169    /////////////////////////////////////////////////////////////////////
1170    // Get data and instruction requests from processor
1171    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
1172
1173    r_iss.getRequests(m_ireq, m_dreq);
1174
1175    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1176    //      ICACHE_FSM
1177    //
1178    // There is 9 conditions to exit the IDLE state:
1179    // One condition is a coherence request from TGT FSM :
1180    // - Coherence operation                            => ICACHE_CC_CHEK
1181    // Five configurations corresponding to XTN processor requests sent by DCACHE FSM :
1182    // - Flush TLB                                      => ICACHE_XTN_TLB_FLUSH
1183    // - Flush cache                                    => ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH
1184    // - Invalidate a TLB entry                         => ICACHE_XTN_TLB_INVAL
1185    // - Invalidate a cache line                        => ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_VA@
1186    // - Invalidate a cache line using physical address => ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_PA
1187    // three configurations corresponding to instruction processor requests :
1188    // - tlb miss                                       => ICACHE_TLB_WAIT
1189    // - cacheable read miss                            => ICACHE_MISS_VICTIM
1190    // - uncacheable read miss                          => ICACHE_UNC_REQ
1191    //
1192    // In case of cache miss, the ICACHE FSM request a VCI transaction to CMD FSM
1193    // using the r_icache_tlb_miss_req flip-flop, that reset this flip-flop when the
1194    // transaction starts. Then the ICACHE FSM  goes to the ICACHE_MISS VICTIM
1195    // state to select a slot and request a VCI transaction to the CLEANUP FSM.
1196    // It goes next to the ICACHE_MISS_WAIT state waiting a response from RSP FSM.
1197    // The availability of the missing cache line is signaled by the response fifo,
1198    // and the cache update is done (one word per cycle) in the ICACHE_MISS_UPDT state.
1199    //
1200    // In case of uncacheable address, the ICACHE FSM request an uncached VCI transaction
1201    // to CMD FSM using the r_icache_unc_req flip-flop, that reset this flip-flop
1202    // when the transaction starts. The ICACHE FSM goes to ICACHE_UNC_WAIT to wait
1203    // the response from the RSP FSM, through the response fifo. The missing instruction
1204    // is directly returned to processor in this state.
1205    //
1206    // In case of tlb miss, the ICACHE FSM request to the DCACHE FSM to update the tlb
1207    // using the r_icache_tlb_miss_req flip-flop and the r_icache_tlb_miss_vaddr register,
1208    // and goes to the ICACHE_TLB_WAIT state.
1209    // The tlb update is entirely done by the DCACHE FSM (who becomes the owner of dtlb until
1210    // the update is completed, and reset r_icache_tlb_miss_req to signal the completion.
1211    //
1212    // The DCACHE FSM signals XTN processor requests to ICACHE_FSM
1213    // using the r_dcache_xtn_req flip-flop.
1214    // The request opcode and the address to be invalidated are transmitted
1215    // in the r_dcache_xtn_opcode and r_dcache_p0_wdata registers respectively.
1216    // The r_dcache_xtn_req flip-flop is reset by the ICACHE_FSM when the operation
1217    // is completed.
1218    //
1219    // The r_vci_rsp_ins_error flip-flop is set by the RSP FSM in case of bus error
1220    // in a cache miss or uncacheable read VCI transaction. Nothing is written
1221    // in the response fifo. This flip-flop is reset by the ICACHE-FSM.
1222    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1223
1224    // default value for m_irsp
1225    m_irsp.valid       = false;
1226    m_irsp.error       = false;
1227    m_irsp.instruction = 0;
1228
1229    switch( r_icache_fsm.read() ) 
1230    {
1231    /////////////////
1232    case ICACHE_IDLE:   // In this state, we handle processor requests, XTN requests sent
1233                        // by DCACHE FSM, and coherence requests with a fixed priority:
1234                        //         coherence > XTN > instruction
1235                        // We access the itlb and dcache in parallel with the virtual address
1236                        // for itlb, and with a speculative physical address for icache,
1237                        // computed during the previous cycle.
1238    {
1239        // coherence request from the target FSM
1240        if ( r_tgt_icache_req.read() )
1241        {
1242            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
1243            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1244            break;
1245        }
1246
1247        // Decoding processor XTN requests sent by DCACHE FSM 
1248        // These request are not executed in this IDLE state, because
1249        // they require access to icache or itlb, that are already accessed
1250        if ( r_dcache_xtn_req.read() )
1251        {
1252            if ( (int)r_dcache_xtn_opcode.read() == (int)iss_t::XTN_PTPR ) 
1253            {
1254                r_icache_fsm         = ICACHE_XTN_TLB_FLUSH;   
1255                break;
1256            }
1257            if ( (int)r_dcache_xtn_opcode.read() == (int)iss_t::XTN_ICACHE_FLUSH)
1258            {
1259                r_icache_flush_count = 0;
1260                r_icache_fsm         = ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH;   
1261                break;
1262            }
1263            if ( (int)r_dcache_xtn_opcode.read() == (int)iss_t::XTN_ITLB_INVAL) 
1264            {
1265                r_icache_fsm         = ICACHE_XTN_TLB_INVAL;   
1266                break;
1267            }
1268            if ( (int)r_dcache_xtn_opcode.read() == (int)iss_t::XTN_ICACHE_INVAL) 
1269            {
1270                r_icache_fsm         = ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_VA;   
1271                break;
1272            }
1273            if ( (int)r_dcache_xtn_opcode.read() == (int)iss_t::XTN_MMU_ICACHE_PA_INV) 
1274            {
1275                if (sizeof(paddr_t) <= 32) {
1276                        assert(r_mmu_word_hi.read() == 0 &&
1277                            "high bits should be 0 for 32bit paddr");
1278                        r_icache_vci_paddr = (paddr_t)r_mmu_word_lo.read();
1279                } else {
1280                        r_icache_vci_paddr =
1281                                (paddr_t)r_mmu_word_hi.read() << 32 | 
1282                                (paddr_t)r_mmu_word_lo.read();
1283                }
1284                r_icache_fsm         = ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_PA;   
1285                break;
1286            }
1287        } // end if xtn_req
1288
1289        // processor request
1290        if ( m_ireq.valid )
1291        {
1292            bool        cacheable;
1293            paddr_t     paddr;
1294
1295            // We register processor request
1296            r_icache_vaddr_save = m_ireq.addr;
1297
1298            // speculative icache access (if cache activated)
1299            // we use the speculative PPN computed during the previous cycle
1300           
1301            uint32_t    cache_inst = 0;
1302            bool        cache_hit  = false;
1303
1304            if ( r_mmu_mode.read() & INS_CACHE_MASK )
1305            {
1306                paddr_t   spc_paddr = (r_icache_vci_paddr.read() & ~PAGE_K_MASK) |
1307                                      ((paddr_t)m_ireq.addr & PAGE_K_MASK);
1308
1309#ifdef INSTRUMENTATION
1310m_cpt_icache_data_read++;
1311m_cpt_icache_dir_read++;
1312#endif
1313                cache_hit = r_icache.read( spc_paddr,
1314                                           &cache_inst );
1315            }
1316
1317            // systematic itlb access (if tlb activated)
1318            // we use the virtual address
1319
1320            paddr_t     tlb_paddr;
1321            pte_info_t  tlb_flags; 
1322            size_t      tlb_way; 
1323            size_t      tlb_set;
1324            paddr_t     tlb_nline;
1325            bool        tlb_hit   = false;; 
1326
1327            if ( r_mmu_mode.read() & INS_TLB_MASK )
1328            {
1329
1330#ifdef INSTRUMENTATION
1331m_cpt_itlb_read++;
1332#endif
1333                tlb_hit = r_itlb.translate( m_ireq.addr,
1334                                            &tlb_paddr,
1335                                            &tlb_flags,
1336                                            &tlb_nline, // unused
1337                                            &tlb_way,   // unused
1338                                            &tlb_set ); // unused
1339            }
1340
1341            // We compute cacheability, physical address and check access rights:
1342            // - If MMU activated : cacheability is defined by the C bit in the PTE,
1343            //   the physical address is obtained from the TLB, and the access rights are
1344            //   defined by the U and X bits in the PTE.
1345            // - If MMU not activated : cacheability is defined by the segment table,
1346            //   the physical address is equal to the virtual address (identity mapping)
1347            //   and there is no access rights checking
1348
1349            if ( not (r_mmu_mode.read() & INS_TLB_MASK) )       // tlb not activated:
1350            {
1351                // cacheability
1352                if ( not (r_mmu_mode.read() & INS_CACHE_MASK) ) cacheable = false;
1353                else     cacheable = m_cacheability_table[m_ireq.addr];
1354
1355                // physical address
1356                paddr = (paddr_t)m_ireq.addr;
1357            }
1358            else                                                // itlb activated
1359            {
1360                if ( tlb_hit )  // tlb hit
1361                { 
1362                    // cacheability
1363                    if ( not (r_mmu_mode.read() & INS_CACHE_MASK) ) cacheable = false;
1364                    else  cacheable = tlb_flags.c;
1365
1366                    // physical address
1367                    paddr       = tlb_paddr;
1368
1369                    // access rights checking
1370                    if ( not tlb_flags.u && (m_ireq.mode == iss_t::MODE_USER) )
1371                    {
1372                        r_mmu_ietr        = MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION;
1373                        r_mmu_ibvar       = m_ireq.addr;
1374                        m_irsp.valid        = true;
1375                        m_irsp.error        = true;
1376                        m_irsp.instruction  = 0;
1377                        break;
1378                    }
1379                    else if ( not tlb_flags.x )
1380                    {
1381                        r_mmu_ietr        = MMU_READ_EXEC_VIOLATION;
1382                        r_mmu_ibvar       = m_ireq.addr;
1383                        m_irsp.valid        = true;
1384                        m_irsp.error        = true;
1385                        m_irsp.instruction  = 0;
1386                        break;
1387                    }
1388                }
1389                // in case of TLB miss we send an itlb miss request to DCACHE FSM and break
1390                else
1391                {
1392
1393#ifdef INSTRUMENTATION
1394m_cpt_itlb_miss++;
1395#endif
1396                    r_icache_fsm          = ICACHE_TLB_WAIT;
1397                    r_icache_tlb_miss_req = true;
1398                    break;
1399                } 
1400            } // end if itlb activated
1401
1402            // physical address registration (for next cycle)
1403            r_icache_vci_paddr   = paddr;
1404
1405            // We enter this section only in case of TLB hit:
1406            // Finally, we get the instruction depending on cacheability,
1407            // we send the response to processor, and compute next state
1408            if ( cacheable )    // cacheable read
1409            {
1410                if ( (r_icache_vci_paddr.read() & ~PAGE_K_MASK) 
1411                      != (paddr & ~PAGE_K_MASK) )       // speculative access KO
1412                {
1413
1414#ifdef INSTRUMENTATION
1415m_cpt_icache_spc_miss++;
1416#endif
1417                    // we return an invalid response and stay in IDLE state
1418                    // the cache access will cost one extra cycle.
1419                    break;
1420                }
1421               
1422                if ( not cache_hit )    // cache miss
1423                {
1424                    // in case of icache miss we send a request to CMD FSM, but we are
1425                    // blocked in IDLE state if the previous cleanup is not completed
1426                    if ( not r_icache_cleanup_req.read() )
1427                    {
1428
1429#ifdef INSTRUMENTATION
1430m_cpt_icache_miss++;
1431#endif
1432                        r_icache_fsm      = ICACHE_MISS_VICTIM;
1433                        r_icache_miss_req = true;
1434                    }
1435                    break;
1436                }
1437                else                    // cache hit
1438                {
1439     
1440#ifdef INSTRUMENTATION
1441m_cpt_ins_read++; 
1442#endif
1443                    m_irsp.valid       = true;
1444                    m_irsp.instruction = cache_inst;
1445                }
1446            }
1447            else                // non cacheable read
1448            {
1449                r_icache_unc_req  = true;
1450                r_icache_fsm      = ICACHE_UNC_WAIT;
1451            }
1452        }    // end if m_ireq.valid
1453        break;
1454    }
1455    /////////////////////
1456    case ICACHE_TLB_WAIT:       // Waiting the itlb update by the DCACHE FSM after a tlb miss
1457                                // the itlb is udated by the DCACHE FSM, as well as the
1458                                // r_mmu_ietr and r_mmu_ibvar registers in case of error.
1459                                // the itlb is not accessed by ICACHE FSM until DCACHE FSM
1460                                // reset the r_icache_tlb_miss_req flip-flop
1461                                // external coherence request are accepted in this state.
1462    {
1463        // external coherence request
1464        if ( r_tgt_icache_req.read() )
1465        {
1466            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
1467            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1468            break;
1469        }
1470
1471        if ( m_ireq.valid ) m_cost_ins_tlb_miss_frz++;
1472
1473        // DCACHE FSM signals response by reseting the request flip-flop
1474        if ( not r_icache_tlb_miss_req.read() )
1475        {
1476            if ( r_icache_tlb_rsp_error.read() ) // error reported : tlb not updated
1477            {
1478                r_icache_tlb_rsp_error = false;
1479                m_irsp.error             = true;
1480                m_irsp.valid             = true;
1481                r_icache_fsm           = ICACHE_IDLE;
1482            }
1483            else                                // tlb updated : return to IDLE state
1484            {
1485                r_icache_fsm  = ICACHE_IDLE;
1486            }
1487        }
1488        break;
1489    }
1490    //////////////////////////
1491    case ICACHE_XTN_TLB_FLUSH:          // invalidate in one cycle all non global TLB entries
1492    {   
1493        r_itlb.flush();   
1494        r_dcache_xtn_req     = false;
1495        r_icache_fsm         = ICACHE_IDLE;
1496        break;
1497    }
1498    ////////////////////////////
1499    case ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH:        // Invalidate sequencially all cache lines using
1500                                        // the r_icache_flush_count register as a slot counter.
1501                                        // We loop in this state until all slots have been visited.
1502                                        // A cleanup request is generated for each valid line
1503                                        // and we are blocked until the previous cleanup is completed
1504    {
1505        if ( not r_icache_cleanup_req.read() )
1506        {
1507            size_t      way = r_icache_flush_count.read()/m_icache_sets;
1508            size_t      set = r_icache_flush_count.read()%m_icache_sets;
1509            paddr_t     nline;
1510            bool        cleanup_req = r_icache.inval( way, 
1511                                                      set, 
1512                                                      &nline );
1513            if ( cleanup_req )
1514            {
1515                r_icache_cleanup_req  = true;
1516                r_icache_cleanup_line = nline;
1517            }
1518            r_icache_flush_count = r_icache_flush_count.read() + 1;
1519        }
1520       
1521        if ( r_icache_flush_count.read() == (m_icache_sets*m_icache_ways - 1) )
1522        {
1523            r_dcache_xtn_req    = false;
1524            r_icache_fsm        = ICACHE_IDLE;
1525        }
1526        break;
1527    }
1528    //////////////////////////
1529    case ICACHE_XTN_TLB_INVAL:          // invalidate one TLB entry selected by the virtual address
1530                                        // stored in the r_dcache_p0_wdata register
1531    {
1532        r_itlb.inval(r_dcache_p0_wdata.read());
1533        r_dcache_xtn_req     = false;
1534        r_icache_fsm         = ICACHE_IDLE;
1535        break;
1536    }
1537    ///////////////////////////////
1538    case ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_VA:     // Selective cache line invalidate with virtual address
1539                                        // requires 3 cycles (in case of hit on itlb and icache).
1540                                        // In this state, we access TLB to translate virtual address
1541                                        // stored in the r_dcache_p0_wdata register.
1542    {
1543        paddr_t         paddr;                     
1544        bool            hit;
1545
1546        // read physical address in TLB when MMU activated
1547        if ( r_mmu_mode.read() & INS_TLB_MASK )         // itlb activated
1548        {
1549
1550#ifdef INSTRUMENTATION
1551m_cpt_itlb_read++;
1552#endif
1553            hit = r_itlb.translate(r_dcache_p0_wdata.read(), 
1554                                   &paddr); 
1555        } 
1556        else                                            // itlb not activated
1557        {
1558            paddr       = (paddr_t)r_dcache_p0_wdata.read();
1559            hit         = true;
1560        }
1561
1562        if ( hit )              // continue the selective inval process
1563        {
1564            r_icache_vci_paddr    = paddr;               
1565            r_icache_fsm          = ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_PA;
1566        }
1567        else                    // miss : send a request to DCACHE FSM
1568        {
1569
1570#ifdef INSTRUMENTATION
1571m_cpt_itlb_miss++;
1572#endif
1573            r_icache_tlb_miss_req = true;
1574            r_icache_fsm          = ICACHE_TLB_WAIT;
1575        }
1576        break;
1577    }
1578    ///////////////////////////////
1579    case ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_PA:     // selective invalidate cache line with physical address
1580                                        // require 2 cycles. In this state, we read dcache,
1581                                        // with address stored in r_icache_vci_paddr register.
1582    {
1583        uint32_t        data;
1584        size_t          way;
1585        size_t          set;
1586        size_t          word;
1587        bool            hit = r_icache.read(r_icache_vci_paddr.read(),
1588                                            &data,
1589                                            &way,
1590                                            &set,
1591                                            &word);
1592        if ( hit )      // inval to be done
1593        {
1594                r_icache_miss_way = way;
1595                r_icache_miss_set = set;
1596                r_icache_fsm      = ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_GO;
1597        }
1598        else            // miss : acknowlege the XTN request and return
1599        {
1600            r_dcache_xtn_req = false; 
1601            r_icache_fsm     = ICACHE_IDLE;
1602        }
1603        break;
1604    }
1605    ///////////////////////////////
1606    case ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_GO:     // In this state, we invalidate the cache line & cleanup.
1607                                        // We are blocked if the previous cleanup is not completed
1608    {
1609        paddr_t nline;
1610
1611        if ( not r_icache_cleanup_req.read() )
1612        {
1613            bool hit;
1614            hit = r_icache.inval( r_icache_miss_way.read(),
1615                                  r_icache_miss_set.read(),
1616                                  &nline );
1617            assert(hit && "XTN_ICACHE_INVAL way/set should still be in icache");
1618 
1619            // request cleanup
1620            r_icache_cleanup_req  = true;
1621            r_icache_cleanup_line = nline;
1622            // acknowledge the XTN request and return
1623            r_dcache_xtn_req      = false; 
1624            r_icache_fsm          = ICACHE_IDLE;
1625        }
1626        break;
1627    }
1628
1629    ////////////////////////
1630    case ICACHE_MISS_VICTIM:               // Selects a victim line
1631                                           // Set the r_icache_cleanup_req flip-flop
1632                                           // when the selected slot is not empty
1633    {
1634        if ( m_ireq.valid ) m_cost_ins_miss_frz++;
1635
1636        bool    valid;
1637        size_t  way;
1638        size_t  set;
1639        paddr_t victim;
1640
1641        valid = r_icache.victim_select(r_icache_vci_paddr.read(),
1642                                       &victim, 
1643                                       &way, 
1644                                       &set);
1645        r_icache_miss_way     = way;
1646        r_icache_miss_set     = set;
1647
1648        if ( valid )
1649        {
1650            r_icache_cleanup_req  = true;
1651            r_icache_cleanup_line = victim;
1652            r_icache_fsm          = ICACHE_MISS_INVAL;
1653        }
1654        else
1655        {
1656            r_icache_fsm          = ICACHE_MISS_WAIT;
1657        }
1658        break;
1659    }
1660    ///////////////////////
1661    case ICACHE_MISS_INVAL:     // invalidate the victim line
1662    {
1663        paddr_t nline;
1664        bool hit;
1665
1666        hit = r_icache.inval( r_icache_miss_way.read(),
1667                        r_icache_miss_set.read(),
1668                        &nline );       // unused
1669        assert(hit && "selected way/set line should be in icache");
1670
1671        r_icache_fsm = ICACHE_MISS_WAIT;
1672        break;
1673    }
1674    //////////////////////
1675    case ICACHE_MISS_WAIT:      // waiting a response to a miss request from VCI_RSP FSM
1676    {
1677        if ( m_ireq.valid ) m_cost_ins_miss_frz++;
1678
1679        // external coherence request
1680        if ( r_tgt_icache_req.read() )     
1681        {
1682            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
1683            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1684            break;
1685        }
1686
1687        if ( r_vci_rsp_ins_error.read() ) // bus error
1688        {
1689            r_mmu_ietr = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS; 
1690            r_mmu_ibvar  = r_icache_vaddr_save.read();
1691            m_irsp.valid           = true;
1692            m_irsp.error           = true;
1693            r_vci_rsp_ins_error  = false;
1694            r_icache_fsm = ICACHE_IDLE;
1695        }
1696        else if ( r_vci_rsp_fifo_icache.rok() ) // response available
1697        {
1698            r_icache_miss_word = 0;
1699            r_icache_fsm       = ICACHE_MISS_UPDT; 
1700        }       
1701        break;
1702    }
1703    //////////////////////
1704    case ICACHE_MISS_UPDT:      // update the cache (one word per cycle)
1705    {
1706        if ( m_ireq.valid ) m_cost_ins_miss_frz++;
1707
1708        if ( r_vci_rsp_fifo_icache.rok() )      // response available
1709        {
1710            if ( r_icache_miss_inval )  // Matching coherence request
1711                                        // We pop the response FIFO, without updating the cache
1712                                        // We send a cleanup for the missing line at the last word
1713                                        // Blocked if the previous cleanup is not completed
1714            {
1715                if ( r_icache_miss_word.read() < m_icache_words-1 )     // not the last word
1716                {
1717                    vci_rsp_fifo_icache_get = true;
1718                    r_icache_miss_word = r_icache_miss_word.read() + 1;
1719                }
1720                else                                                    // last word
1721                {
1722                    if ( not r_icache_cleanup_req.read() )      // no pending cleanup
1723                    {
1724                        vci_rsp_fifo_icache_get = true;
1725                        r_icache_cleanup_req    = true;
1726                        r_icache_cleanup_line   = r_icache_vci_paddr.read() >> (uint32_log2(m_icache_words<<2));
1727                        r_icache_miss_inval     = false;
1728                        r_icache_fsm            = ICACHE_IDLE;
1729                    }
1730                }
1731            }
1732            else                        // No matching coherence request
1733                                        // We pop the FIFO and update the cache
1734                                        // We update the directory at the last word
1735            {
1736
1737#ifdef INSTRUMENTATION
1738m_cpt_icache_data_write++;
1739#endif
1740                r_icache.write( r_icache_miss_way.read(),
1741                                r_icache_miss_set.read(),
1742                                r_icache_miss_word.read(),
1743                                r_vci_rsp_fifo_icache.read() );
1744                vci_rsp_fifo_icache_get = true;
1745                r_icache_miss_word = r_icache_miss_word.read() + 1;
1746                if ( r_icache_miss_word.read() == m_icache_words-1 )  // last word
1747                {
1748
1749#ifdef INSTRUMENTATION
1750m_cpt_icache_dir_write++;
1751#endif
1752                    r_icache.victim_update_tag( r_icache_vci_paddr.read(),
1753                                                r_icache_miss_way.read(),
1754                                                r_icache_miss_set.read() );
1755                    r_icache_fsm = ICACHE_IDLE;
1756                }
1757            }
1758        }
1759        break;
1760    }
1761    ////////////////////
1762    case ICACHE_UNC_WAIT:       // waiting a response to an uncacheable read from VCI_RSP FSM
1763                                //
1764    {
1765        // external coherence request
1766        if ( r_tgt_icache_req.read() ) 
1767        {
1768            r_icache_fsm      = ICACHE_CC_CHECK;
1769            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1770            break;
1771        }
1772
1773        if ( r_vci_rsp_ins_error.read() ) // bus error
1774        {
1775            r_mmu_ietr          = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS;   
1776            r_mmu_ibvar         = m_ireq.addr;
1777            r_vci_rsp_ins_error = false;
1778            m_irsp.valid        = true;
1779            m_irsp.error        = true;
1780            r_icache_fsm        = ICACHE_IDLE;
1781        }
1782        else if (r_vci_rsp_fifo_icache.rok() ) // instruction available
1783        {
1784            vci_rsp_fifo_icache_get = true;
1785            r_icache_fsm            = ICACHE_IDLE;
1786            if ( m_ireq.valid and (m_ireq.addr == r_icache_vaddr_save.read()) )  // request not modified
1787            {
1788                m_irsp.valid       = true;
1789                m_irsp.instruction = r_vci_rsp_fifo_icache.read();
1790            }
1791        }       
1792        break;
1793    }
1794    /////////////////////
1795    case ICACHE_CC_CHECK:       // This state is the entry point of a sub-fsm
1796                                // handling coherence requests.
1797                                // the return state is defined in r_icache_fsm_save.
1798    {
1799        paddr_t  paddr = r_tgt_paddr.read();
1800        paddr_t  mask  = ~((m_icache_words<<2)-1);
1801
1802        if( (r_icache_fsm_save.read() == ICACHE_MISS_WAIT) and
1803                ((r_icache_vci_paddr.read() & mask) == (paddr & mask)))         // matching a pending miss
1804        {
1805            r_icache_miss_inval = true;                         // signaling the matching
1806            r_tgt_icache_req    = false;                        // coherence request completed
1807            r_tgt_icache_rsp    = r_tgt_update.read();          // response required if update
1808            r_icache_fsm        = r_icache_fsm_save.read();
1809        }
1810        else                                                            // no match
1811        {
1812
1813#ifdef INSTRUMENTATION
1814m_cpt_icache_dir_read++;
1815#endif
1816            uint32_t    inst;
1817            size_t      way;
1818            size_t      set;
1819            size_t      word;
1820            bool        hit = r_icache.read(paddr, 
1821                                            &inst,
1822                                            &way, 
1823                                            &set, 
1824                                            &word);
1825            r_icache_cc_way = way;
1826            r_icache_cc_set = set;
1827
1828            if ( hit and r_tgt_update.read() )           // hit update
1829            {
1830                r_icache_fsm         = ICACHE_CC_UPDT;
1831                r_icache_cc_word     = r_tgt_word_min.read();
1832            }
1833            else if ( hit and not r_tgt_update.read() )  // hit inval
1834            {
1835                r_icache_fsm           = ICACHE_CC_INVAL;
1836            }
1837            else                                         // miss can happen
1838            {
1839                r_tgt_icache_req = false;
1840                r_tgt_icache_rsp = r_tgt_update.read();
1841                r_icache_fsm     = r_icache_fsm_save.read();
1842            }
1843        }
1844        break;
1845    }
1846
1847    /////////////////////
1848    case ICACHE_CC_INVAL:       // invalidate a cache line
1849    {                       
1850        paddr_t nline;
1851        bool hit;
1852        hit = r_icache.inval( r_icache_cc_way.read(),
1853                              r_icache_cc_set.read(), 
1854                              &nline );
1855        assert (hit && "ICACHE_CC_INVAL way/set should still be in icache");
1856        r_tgt_icache_req = false;
1857        r_tgt_icache_rsp = true;
1858        r_icache_fsm     = r_icache_fsm_save.read();
1859        break;
1860    }
1861    ////////////////////
1862    case ICACHE_CC_UPDT:        // write one word per cycle (from word_min to word_max)
1863    {
1864        size_t  word  = r_icache_cc_word.read();
1865        size_t  way   = r_icache_cc_way.read();
1866        size_t  set   = r_icache_cc_set.read();
1867
1868        r_icache.write( way,
1869                        set,
1870                        word,
1871                        r_tgt_buf[word],
1872                        r_tgt_be[word] );
1873
1874        r_icache_cc_word = word+1;
1875
1876        if ( word == r_tgt_word_max.read() )    // last word
1877        {
1878            r_tgt_icache_req = false;
1879            r_tgt_icache_rsp = true;
1880            r_icache_fsm     = r_icache_fsm_save.read();
1881        }
1882        break;
1883    }
1884
1885    } // end switch r_icache_fsm
1886
1887    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1888    //      DCACHE FSM
1889    //
1890    // Both the Cacheability Table, and the MMU cacheable bit are used to define
1891    // the cacheability, depending on the MMU mode.
1892    //
1893    // 1/ Coherence requests :
1894    //    There is a coherence request when the tgt_dcache_req flip-flop is set,
1895    //    requesting a line invalidation or a line update.
1896    //    Coherence requests are taken into account in IDLE, UNC_WAIT, MISS_WAIT states.
1897    //    The actions associated to the pre-empted state are not executed, the DCACHE FSM
1898    //    goes to the CC_CHECK state to execute the requested action, and returns to the
1899    //    pre-empted state.
1900    //
1901    // 2/ TLB miss
1902    //    The page tables can be cacheable.
1903    //    In case of miss in itlb or dtlb, the tlb miss is handled by a dedicated
1904    //    sub-fsm (DCACHE_TLB_MISS state), that handle possible miss in DCACHE,
1905    //    this sub-fsm implement the table-walk...
1906    //
1907    // 3/ processor requests :
1908    //    Processor READ, WRITE, LL or SC requests are taken in IDLE state only.
1909    //    The IDLE state implements a three stages pipe-line to handle write bursts:
1910    //    - The physical address is computed by dtlb in stage P0.
1911    //    - The registration in wbuf and the dcache hit are computed in stage P1.
1912    //    - The dcache update is done in stage P2. 
1913    //    WRITE or SC requests can require a PTE Dirty bit update (in memory),
1914    //    that is done (before handling the processor request) by a dedicated sub-fsm
1915    //    (DCACHE_DIRTY_TLB_SET state).
1916    //    If a PTE is modified, both the itlb and dtlb are selectively, but sequencially
1917    //    cleared by a dedicated sub_fsm (DCACHE_INVAL_TLB_SCAN state).
1918    //    If there is no write in the pipe, dcache and dtlb are accessed in parallel,
1919    //    (virtual address for itlb, and speculative physical address computed during
1920    //    previous cycle for dcache) in order to return the data in one cycle for a READ
1921    //    request. We just pay an extra cycle when the speculative access is failing.
1922    //
1923    // 4/ Atomic instructions LL/SC
1924    //    The LL/SC address can be cacheable or non cacheable.
1925    //    The reservation registers (r_dcache_ll_valid, r_dcache_ll_vaddr and
1926    //    r_dcache_ll_data are stored in the L1 cache controller, and not in the
1927    //    memory controller.
1928    //    - LL requests from the processor are transmitted as standard VCI
1929    //      READ transactions (one word / one line, depending on the cacheability).
1930    //    - SC requests from the processor are systematically transmitted to the
1931    //      memory cache as Compare&swap requests (both the data value stored in the
1932    //      r_dcache_ll_data register and the new value).
1933    //      The cache is not updated, as this is done in case of success by the
1934    //      coherence transaction.
1935    //
1936    // 5/ Non cacheable access:
1937    //    This component implement a strong order between non cacheable access
1938    //    (read or write) : A new non cacheable VCI transaction starts only when
1939    //    the previous non cacheable transaction is completed. Both cacheable and
1940    //    non cacheable transactions use the write buffer, but the DCACHE FSM registers
1941    //    a non cacheable write transaction posted in the write buffer by setting the
1942    //    r_dcache_pending_unc_write flip_flop. All other non cacheable requests
1943    //    are stalled until this flip-flop is reset by the VCI_RSP_FSM (when the
1944    //    pending non cacheable write transaction completes).
1945    //
1946    // 6/ Error handling: 
1947    //    When the MMU is not activated, Read Bus Errors are synchronous events,
1948    //    but Write Bus Errors are asynchronous events (processor is not frozen).
1949    //    - If a Read Bus Error is detected, the VCI_RSP FSM sets the
1950    //      r_vci_rsp_data_error flip-flop, without writing any data in the
1951    //      r_vci_rsp_fifo_dcache FIFO, and the synchronous error is signaled
1952    //      by the DCACHE FSM.
1953    //    - If a Write Bus Error is detected, the VCI_RSP FSM  signals
1954    //      the asynchronous error using the setWriteBerr() method.
1955    //    When the MMU is activated bus error are rare events, as the MMU
1956    //    checks the physical address before the VCI transaction starts.
1957    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1958
1959    // default value for m_drsp
1960    m_drsp.valid = false;
1961    m_drsp.error = false;
1962    m_drsp.rdata = 0;
1963
1964    switch ( r_dcache_fsm.read() ) 
1965    {
1966    case DCACHE_IDLE:   // There is 8 conditions to exit the IDLE state :
1967                        // 1) Dirty bit update (processor)      => DCACHE_DIRTY_GET_PTE
1968                        // 2) Coherence request (TGT FSM)       => DCACHE_CC_CHECK
1969                        // 3) ITLB miss request (ICACHE FSM)    => DCACHE_TLB_MISS
1970                        // 4) XTN request (processor)           => DCACHE_XTN_*
1971                        // 5) DTLB miss (processor)             => DCACHE_TLB_MISS
1972                        // 6) Cacheable read miss (processor)   => DCACHE_MISS_VICTIM
1973                        // 7) Uncacheable read (processor)      => DCACHE_UNC_WAIT
1974                        // 8) SC access (processor)             => DCACHE_SC_WAIT
1975                        //
1976                        // The dtlb is unconditionally accessed to translate the
1977                        // virtual adress from processor.
1978                        //
1979                        // There is 4 configurations to access the cache,
1980                        // depending on the pipe-line state, defined
1981                        // by the r_dcache_p0_valid (V0) flip-flop : P1 stage activated
1982                        // and    r_dcache_p1_valid (V1) flip-flop : P2 stage activated
1983                        //  V0 / V1 / Data      / Directory / comment                   
1984                        //  0  / 0  / read(A0)  / read(A0)  / read speculative access 
1985                        //  0  / 1  / write(A2) / nop       / read request delayed
1986                        //  1  / 0  / nop       / read(A1)  / read request delayed
1987                        //  1  / 1  / write(A2) / read(A1)  / read request delayed
1988    { 
1989        ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1990        // Handling P2 pipe-line stage
1991        // Inputs are r_dcache_p1_* registers.
1992        // If r_dcache_p1_valid is true, we update the local copy in dcache.
1993        // If the modified cache line has copies in TLBs, we launch a TLB invalidate
1994        // operation, going to DCACHE_INVAL_TLB_SCAN state.
1995
1996        bool tlb_inval_required = false;
1997
1998        if ( r_dcache_p1_valid.read() )         // P2 stage activated
1999        {
2000            size_t   way        = r_dcache_p1_cache_way.read();
2001            size_t   set        = r_dcache_p1_cache_set.read();
2002            size_t   word       = r_dcache_p1_cache_word.read();
2003            uint32_t wdata      = r_dcache_p1_wdata.read();
2004            vci_be_t be         = r_dcache_p1_be.read();
2005
2006            r_dcache.write( way,
2007                            set,
2008                            word,
2009                            wdata,
2010                            be );
2011#ifdef INSTRUMENTATION
2012m_cpt_dcache_data_write++; 
2013#endif
2014            // cache update after a WRITE hit can require itlb & dtlb inval or flush
2015            if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )
2016            {
2017                tlb_inval_required       = true;
2018                r_dcache_tlb_inval_count = 0;
2019                r_dcache_tlb_inval_line  = r_dcache_p1_paddr.read()>>(uint32_log2(m_dcache_words<<2)); 
2020                r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
2021            }
2022            else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )
2023            {
2024                r_itlb.reset();
2025                r_dtlb.reset();
2026                r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
2027            }
2028
2029#if DEBUG_DCACHE
2030if ( m_debug_dcache_fsm )
2031{
2032    std::cout << "  <PROC.DCACHE_IDLE> Cache update in P2 stage" << std::dec
2033              << " / WAY = " << way
2034              << " / SET = " << set
2035              << " / WORD = " << word << std::hex
2036              << " / DATA = " << wdata
2037              << " / BE = " << be << std::endl;
2038}
2039#endif
2040        } // end P2 stage
2041
2042        ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2043        // Handling P1 pipe-line stage
2044        // Inputs are r_dcache_p0_* registers.
2045        // We must write into wbuf and test the hit in dcache.
2046        // If the write request is non cacheable, and there is a pending
2047        // non cacheable write, or if the write buffer is full, we break,
2048        // because the P0 and P1 pipe-line stages are frozen until the write
2049        // request registration is possible, but he P2 stage is not frozen.
2050        // The r_dcache_p1_valid bit must be computed at all cycles, and
2051        // the P2 stage must be activated if there is local copy in dcache.
2052
2053        if ( r_dcache_p0_valid.read() )  // P1 stage activated
2054        {
2055            // write not cacheable, and previous non cacheable write registered
2056            if ( not r_dcache_p0_cacheable.read() and r_dcache_pending_unc_write.read() ) 
2057            {
2058                r_dcache_p1_valid = false;
2059                break;
2060            }
2061
2062            // try a registration into write buffer
2063            bool wok = r_wbuf.write( r_dcache_p0_paddr.read(),
2064                                     r_dcache_p0_be.read(),
2065                                     r_dcache_p0_wdata.read(),
2066                                     r_dcache_p0_cacheable.read() );
2067#ifdef INSTRUMENTATION
2068m_cpt_wbuf_write++;
2069#endif
2070            // write buffer full
2071            if ( not wok ) 
2072            {
2073                r_dcache_p1_valid = false;
2074                break; 
2075            }
2076            // update the write_buffer state extension
2077            r_dcache_pending_unc_write = not r_dcache_p0_cacheable.read();
2078
2079            // read directory to check local copy
2080            size_t  cache_way;
2081            size_t  cache_set;
2082            size_t  cache_word;
2083            bool    local_copy;
2084            if ( r_mmu_mode.read() & DATA_CACHE_MASK)   // cache activated
2085            {
2086                local_copy = r_dcache.hit( r_dcache_p0_paddr.read(),
2087                                           &cache_way,
2088                                           &cache_set,
2089                                           &cache_word );
2090#ifdef INSTRUMENTATION
2091m_cpt_dcache_dir_read++; 
2092#endif
2093            }
2094            else
2095            {
2096                local_copy = false;
2097            }
2098
2099            // store values for P2 pipe stage
2100            if ( local_copy )
2101            {
2102                r_dcache_p1_valid       = true;
2103                r_dcache_p1_wdata       = r_dcache_p0_wdata.read();
2104                r_dcache_p1_be          = r_dcache_p0_be.read();
2105                r_dcache_p1_paddr       = r_dcache_p0_paddr.read();
2106                r_dcache_p1_cache_way   = cache_way;
2107                r_dcache_p1_cache_set   = cache_set;
2108                r_dcache_p1_cache_word  = cache_word;
2109            }
2110            else
2111            {
2112                r_dcache_p1_valid       = false;
2113            }
2114        }
2115        else                            // P1 stage not activated
2116        {
2117            r_dcache_p1_valid = false; 
2118        } // end P1 stage
2119
2120        /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2121        // handling P0 pipe-line stage
2122        // This stage is controlling r_dcache_fsm and r_dcache_p0_* registers.
2123        // The r_dcache_p0_valid flip-flop is only set in case of a WRITE request.
2124        // - the TLB invalidate requests have the highest priority,
2125        // - then the external coherence requests,
2126        // - then the itlb miss requests,
2127        // - and finally the processor requests.
2128        // If dtlb is activated, there is an unconditionnal access to dtlb,
2129        // for address translation.
2130        // 1) A processor WRITE request is blocked if the Dirty bit mus be set, or if
2131        //    dtlb miss. If dtlb is OK, It enters the three stage pipe-line (fully
2132        //    handled by the IDLE state), and the processor request is acknowledged.
2133        // 2) A processor READ or LL request generate a simultaneouss access to
2134        //    both dcache data and dcache directoty, using speculative PPN, but
2135        //    is delayed if the write pipe-line is not empty.
2136        //    In case of miss, we wait the VCI response in DCACHE_UNC_WAIT or
2137        //    DCACHE_MISS_WAIT states.
2138        // 3) A processor SC request is delayed until the write pipe-line is empty.
2139        //    A VCI SC transaction is launched, and we wait the VCI response in
2140        //    DCACHE_SC_WAIT state. It can be completed by a "long write" if the
2141        //    PTE dirty bit must be updated in dtlb, dcache, and RAM.
2142        //    The data is not modified in dcache, as it will be done by the
2143        //    coherence transaction.   
2144
2145        // TLB inval required
2146        if ( tlb_inval_required )
2147        {
2148            r_dcache_fsm_scan_save = r_dcache_fsm.read();
2149            r_dcache_fsm           = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
2150            r_dcache_p0_valid      = false;
2151        }
2152        // external coherence request
2153        else if ( r_tgt_dcache_req.read() )   
2154        {
2155            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
2156            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
2157            r_dcache_p0_valid    = false;
2158        }       
2159
2160        // itlb miss request
2161        else if ( r_icache_tlb_miss_req.read() )
2162        {
2163            r_dcache_tlb_ins    = true;
2164            r_dcache_tlb_vaddr  = r_icache_vaddr_save.read();
2165            r_dcache_fsm        = DCACHE_TLB_MISS;
2166            r_dcache_p0_valid = false;
2167        }
2168
2169        // processor request
2170        else if ( m_dreq.valid )
2171        {
2172            // dcache access using speculative PPN only if pipe-line empty
2173            paddr_t     cache_paddr;
2174            size_t      cache_way;
2175            size_t      cache_set;
2176            size_t      cache_word;
2177            uint32_t    cache_rdata;
2178            bool        cache_hit;
2179
2180            if ( (r_mmu_mode.read() & DATA_CACHE_MASK) and      // cache activated
2181                 not r_dcache_p0_valid.read() and
2182                 not r_dcache_p1_valid.read() )                 // pipe-line empty
2183            {
2184                cache_paddr = (r_dcache_p0_paddr.read() & ~PAGE_K_MASK) | 
2185                              ((paddr_t)m_dreq.addr & PAGE_K_MASK);
2186
2187                cache_hit = r_dcache.read( cache_paddr,
2188                                           &cache_rdata,
2189                                           &cache_way,
2190                                           &cache_set,
2191                                           &cache_word );
2192#ifdef INSTRUMENTATION
2193m_cpt_dcache_dir_read++;
2194m_cpt_dcache_data_read++;
2195#endif
2196            }
2197            else
2198            {
2199                cache_hit = false;
2200            } // end dcache access   
2201
2202            // systematic dtlb access using virtual address
2203            paddr_t     tlb_paddr;
2204            pte_info_t  tlb_flags; 
2205            size_t      tlb_way; 
2206            size_t      tlb_set; 
2207            paddr_t     tlb_nline; 
2208            bool        tlb_hit;       
2209
2210            if ( r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK )    // DTLB activated
2211            {
2212                tlb_hit = r_dtlb.translate( m_dreq.addr,
2213                                            &tlb_paddr,
2214                                            &tlb_flags,
2215                                            &tlb_nline,
2216                                            &tlb_way,   
2217                                            &tlb_set ); 
2218#ifdef INSTRUMENTATION
2219m_cpt_dtlb_read++;
2220#endif
2221            }
2222            else
2223            {
2224                tlb_hit = false;
2225            } // end dtlb access
2226
2227            // register the processor request
2228            r_dcache_p0_vaddr = m_dreq.addr;
2229            r_dcache_p0_be    = m_dreq.be;
2230            r_dcache_p0_wdata = m_dreq.wdata;
2231
2232            // Handling READ XTN requests from processor
2233            // They are executed in this DCACHE_IDLE state.
2234            // The processor must not be in user mode
2235            if (m_dreq.type == iss_t::XTN_READ) 
2236            {
2237                int xtn_opcode = (int)m_dreq.addr/4;
2238
2239                // checking processor mode:
2240                if (m_dreq.mode  == iss_t::MODE_USER)
2241                {
2242                    r_mmu_detr = MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION; 
2243                    r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2244                    m_drsp.valid            = true;
2245                    m_drsp.error            = true;
2246                    r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
2247                }
2248                else 
2249                {
2250                    switch( xtn_opcode ) 
2251                    {
2252                    case iss_t::XTN_INS_ERROR_TYPE:
2253                        m_drsp.rdata = r_mmu_ietr.read();
2254                        m_drsp.valid = true;
2255                        break;
2256
2257                    case iss_t::XTN_DATA_ERROR_TYPE:
2258                        m_drsp.rdata = r_mmu_detr.read();
2259                        m_drsp.valid = true;
2260                        break;
2261
2262                    case iss_t::XTN_INS_BAD_VADDR:
2263                        m_drsp.rdata = r_mmu_ibvar.read();       
2264                        m_drsp.valid = true;
2265                        break;
2266
2267                    case iss_t::XTN_DATA_BAD_VADDR:
2268                        m_drsp.rdata = r_mmu_dbvar.read();       
2269                        m_drsp.valid = true;
2270                        break;
2271
2272                    case iss_t::XTN_PTPR:
2273                        m_drsp.rdata = r_mmu_ptpr.read();
2274                        m_drsp.valid = true;
2275                        break;
2276
2277                    case iss_t::XTN_TLB_MODE:
2278                        m_drsp.rdata = r_mmu_mode.read();
2279                        m_drsp.valid = true;
2280                        break;
2281
2282                    case iss_t::XTN_MMU_PARAMS:
2283                        m_drsp.rdata = r_mmu_params;
2284                        m_drsp.valid = true;
2285                        break;
2286
2287                    case iss_t::XTN_MMU_RELEASE:
2288                        m_drsp.rdata = r_mmu_release;
2289                        m_drsp.valid = true;
2290                        break;
2291
2292                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_LO:
2293                        m_drsp.rdata = r_mmu_word_lo.read();
2294                        m_drsp.valid = true;
2295                        break;
2296
2297                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_HI:
2298                        m_drsp.rdata = r_mmu_word_hi.read();
2299                        m_drsp.valid = true;
2300                        break;
2301
2302                    default:
2303                        r_mmu_detr = MMU_READ_UNDEFINED_XTN; 
2304                        r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2305                        m_drsp.valid = true;
2306                        m_drsp.error = true;
2307                        break;
2308                    } // end switch xtn_opcode
2309                } // end else
2310                r_dcache_p0_valid = false;
2311            } // end if XTN_READ
2312
2313            // Handling WRITE XTN requests from processor.
2314            // They are not executed in this DCACHE_IDLE state,
2315            // if they require access to the caches or the TLBs
2316            // that are already accessed for speculative read.
2317            // Caches can be invalidated or flushed in user mode,
2318            // and the sync instruction can be executed in user mode
2319            else if (m_dreq.type == iss_t::XTN_WRITE) 
2320            {
2321                int xtn_opcode      = (int)m_dreq.addr/4;
2322                r_dcache_xtn_opcode = xtn_opcode;
2323
2324                // checking processor mode:
2325                if ( (m_dreq.mode  == iss_t::MODE_USER) &&
2326                     (xtn_opcode != iss_t:: XTN_SYNC) &&
2327                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_DCACHE_INVAL) &&
2328                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_DCACHE_FLUSH) &&
2329                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_ICACHE_INVAL) &&
2330                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_ICACHE_FLUSH) )
2331                {
2332                    r_mmu_detr = MMU_WRITE_PRIVILEGE_VIOLATION; 
2333                    r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2334                    m_drsp.valid          = true;
2335                    m_drsp.error          = true;
2336                    r_dcache_fsm        = DCACHE_IDLE;
2337                }
2338                else
2339                {
2340                    switch( xtn_opcode ) 
2341                    {     
2342                    case iss_t::XTN_PTPR:                       // itlb & dtlb must be flushed
2343                        r_mmu_ptpr       = m_dreq.wdata;
2344                        r_dcache_xtn_req = true;
2345                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_SWITCH;
2346                        break;
2347
2348                    case iss_t::XTN_TLB_MODE:                   // no cache or tlb access
2349                        r_mmu_mode = m_dreq.wdata;
2350                        m_drsp.valid = true;
2351                        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
2352                        break;
2353
2354                    case iss_t::XTN_DTLB_INVAL:                 // dtlb access
2355                        r_dcache_fsm = DCACHE_XTN_DT_INVAL; 
2356                        break;
2357
2358                    case iss_t::XTN_ITLB_INVAL:                 // itlb access
2359                        r_dcache_xtn_req = true;
2360                        r_dcache_fsm = DCACHE_XTN_IT_INVAL; 
2361                        break;
2362
2363                    case iss_t::XTN_DCACHE_INVAL:               // dcache, dtlb & itlb access
2364                        r_dcache_fsm = DCACHE_XTN_DC_INVAL_VA;
2365                        break;
2366
2367                    case iss_t::XTN_MMU_DCACHE_PA_INV:          // dcache, dtlb & itlb access
2368                        r_dcache_fsm   = DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA;
2369                        if (sizeof(paddr_t) <= 32) {
2370                                assert(r_mmu_word_hi.read() == 0 &&
2371                                    "high bits should be 0 for 32bit paddr");
2372                                r_dcache_p0_paddr =
2373                                        (paddr_t)r_mmu_word_lo.read();
2374                        } else {
2375                                r_dcache_p0_paddr =
2376                                        (paddr_t)r_mmu_word_hi.read() << 32 | 
2377                                        (paddr_t)r_mmu_word_lo.read();
2378                        }
2379                        break;
2380
2381                    case iss_t::XTN_DCACHE_FLUSH:              // itlb and dtlb must be reset 
2382                        r_dcache_flush_count = 0;
2383                        r_dcache_fsm         = DCACHE_XTN_DC_FLUSH; 
2384                        break;
2385
2386                    case iss_t::XTN_ICACHE_INVAL:               // icache and itlb access
2387                        r_dcache_xtn_req = true;
2388                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_IC_INVAL_VA; 
2389                        break;
2390
2391                    case iss_t::XTN_MMU_ICACHE_PA_INV:          // icache access
2392                        r_dcache_xtn_req = true;
2393                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_IC_INVAL_PA; 
2394                        break;
2395
2396                    case iss_t::XTN_ICACHE_FLUSH:               // icache access
2397                        r_dcache_xtn_req = true; 
2398                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_IC_FLUSH;
2399                        break;
2400
2401                    case iss_t::XTN_SYNC:                       // wait until write buffer empty
2402                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_SYNC;
2403                        break;
2404
2405                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_LO:                // no cache or tlb access
2406                        r_mmu_word_lo = m_dreq.wdata;
2407                        m_drsp.valid    = true;
2408                        r_dcache_fsm  = DCACHE_IDLE;
2409                        break;
2410
2411                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_HI:                // no cache or tlb access
2412                        r_mmu_word_hi = m_dreq.wdata;
2413                        m_drsp.valid    = true;
2414                        r_dcache_fsm  = DCACHE_IDLE;
2415                        break;
2416
2417                    case iss_t::XTN_ICACHE_PREFETCH:            // not implemented : no action
2418                    case iss_t::XTN_DCACHE_PREFETCH:            // not implemented : no action
2419                        m_drsp.valid   = true;
2420                        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
2421                        break;
2422       
2423                    default:
2424                        r_mmu_detr = MMU_WRITE_UNDEFINED_XTN; 
2425                        r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2426                        m_drsp.valid = true;
2427                        m_drsp.error = true;
2428                        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
2429                        break;
2430                    } // end switch xtn_opcode
2431                } // end else
2432                r_dcache_p0_valid = false;
2433            } // end if XTN_WRITE
2434
2435            // Handling read/write/ll/sc processor requests.
2436            // The dtlb and dcache can be activated or not.
2437            // We compute the physical address, the cacheability, and check processor request.
2438            // - If DTLB not activated : cacheability is defined by the segment table,
2439            //   the physical address is equal to the virtual address (identity mapping)
2440            // - If DTLB activated : cacheability is defined by the C bit in the PTE,
2441            //   the physical address is obtained from the TLB, and the U & W bits
2442            //   of the PTE are checked.
2443            // The processor request is decoded only if the TLB is not activated or if
2444            // the virtual address hits in tLB and access rights are OK.
2445            // We call the TLB_MISS sub-fsm in case of dtlb miss.
2446            else
2447            {
2448                bool    valid_req = false;
2449                bool    cacheable = false;
2450                paddr_t paddr     = 0;
2451
2452                if ( not (r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK) )          // dtlb not activated
2453                {
2454                    valid_req     = true;
2455
2456                    // cacheability
2457                    if ( not (r_mmu_mode.read() & DATA_CACHE_MASK) ) cacheable = false;
2458                    else cacheable = m_cacheability_table[m_dreq.addr];
2459
2460                    // physical address
2461                    paddr       = (paddr_t)m_dreq.addr;
2462                }
2463                else                                                    // dtlb activated
2464                {
2465                    if ( tlb_hit )                                      // tlb hit
2466                    {
2467                        // cacheability
2468                        if ( not (r_mmu_mode.read() & DATA_CACHE_MASK) ) cacheable = false;
2469                        else cacheable = tlb_flags.c;
2470
2471                        // access rights checking
2472                        if ( not tlb_flags.u and (m_dreq.mode == iss_t::MODE_USER)) 
2473                        {
2474                            if ( (m_dreq.type == iss_t::DATA_READ) or (m_dreq.type == iss_t::DATA_LL) )
2475                                r_mmu_detr = MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION;
2476                            else 
2477                                r_mmu_detr = MMU_WRITE_PRIVILEGE_VIOLATION;
2478
2479                            r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2480                            m_drsp.valid   = true;
2481                            m_drsp.error   = true;
2482                            m_drsp.rdata   = 0;
2483#if DEBUG_DCACHE
2484if ( m_debug_dcache_fsm )
2485{
2486    std::cout << "  <PROC.DCACHE_IDLE> HIT in dtlb, but privilege violation" << std::endl;
2487}
2488#endif
2489                        }
2490                        else if ( not tlb_flags.w and
2491                                  ((m_dreq.type == iss_t::DATA_WRITE) or
2492                                   (m_dreq.type == iss_t::DATA_SC)) ) 
2493                        {
2494                            r_mmu_detr   = MMU_WRITE_ACCES_VIOLATION; 
2495                            r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2496                            m_drsp.valid   = true;
2497                            m_drsp.error   = true;
2498                            m_drsp.rdata   = 0;
2499#if DEBUG_DCACHE
2500if ( m_debug_dcache_fsm )
2501{
2502    std::cout << "  <PROC.DCACHE_IDLE> HIT in dtlb, but writable violation" << std::endl;
2503}
2504#endif
2505                        }
2506                        else
2507                        {
2508                            valid_req    = true;
2509                        }
2510
2511                        // physical address
2512                        paddr = tlb_paddr;
2513                    }
2514                    else                                                // tlb miss
2515                    {
2516                        r_dcache_tlb_vaddr   = m_dreq.addr;
2517                        r_dcache_tlb_ins     = false; 
2518                        r_dcache_fsm         = DCACHE_TLB_MISS;
2519                    }
2520                }    // end DTLB activated
2521
2522                if ( valid_req )        // processor request is valid after TLB check
2523                {
2524                    // physical address and cacheability registration
2525                    r_dcache_p0_paddr          = paddr;
2526                    r_dcache_p0_cacheable      = cacheable;
2527
2528                    // READ or LL request
2529                    // The read requests are taken only if the write pipe-line is empty.
2530                    // If dcache hit, dtlb hit, and speculative PPN OK, data in one cycle.
2531                    // If speculative access is KO we just pay one extra cycle.
2532                    // If dcache miss, we go to DCACHE_MISS_VICTIM state.
2533                    // If uncacheable, we go to DCACHE_UNC_WAIT state.
2534                    if ( ((m_dreq.type == iss_t::DATA_READ) or (m_dreq.type == iss_t::DATA_LL)) 
2535                        and not r_dcache_p0_valid.read() and not r_dcache_p1_valid.read() )
2536                    { 
2537                        if ( cacheable )                        // cacheable read
2538                        {
2539                            // if the speculative access is illegal, we pay an extra cycle
2540                            if ( (r_dcache_p0_paddr.read() & ~PAGE_K_MASK) 
2541                                 != (paddr & ~PAGE_K_MASK))
2542                            {
2543#ifdef INSTRUMENTATION
2544m_cpt_dcache_spec_miss++;
2545#endif
2546                            }
2547                            // if cache miss, try to get the missing line
2548                            else if ( not cache_hit )
2549                            {
2550#ifdef INSTRUMENTATION
2551m_cpt_dcache_miss++;
2552#endif
2553                                // blocked in IDLE state if previous cleanup not completed
2554                                if ( not r_dcache_cleanup_req.read() )
2555                                {
2556                                    r_dcache_vci_paddr    = paddr;
2557                                    r_dcache_vci_miss_req = true;
2558                                    r_dcache_miss_type    = PROC_MISS;
2559                                    r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_VICTIM;
2560                                }
2561                            }
2562                            // if cache hit return the data
2563                            else                   
2564                            {
2565#ifdef INSTRUMENTATION
2566m_cpt_data_read++;
2567#endif
2568                                m_drsp.valid   = true;
2569                                m_drsp.rdata   = cache_rdata;
2570#if DEBUG_DCACHE
2571if ( m_debug_dcache_fsm )
2572{
2573    std::cout << "  <PROC.DCACHE_IDLE> HIT in dcache" << std::endl;
2574}
2575#endif
2576                            }
2577                        }
2578                        else                                    // uncacheable read
2579                        {
2580                            r_dcache_vci_paddr    = paddr;
2581                            r_dcache_vci_unc_be   = m_dreq.be;
2582                            r_dcache_vci_unc_req  = true;
2583                            r_dcache_fsm          = DCACHE_UNC_WAIT;
2584                        }
2585
2586                        // makes reservation in case of LL
2587                        if ( m_dreq.type == iss_t::DATA_LL )
2588                        {
2589                            r_dcache_ll_valid = true;
2590                            r_dcache_ll_data  = cache_rdata;
2591                            r_dcache_ll_vaddr = m_dreq.addr;
2592                        }
2593                        r_dcache_p0_valid = false;
2594                    } // end READ or LL
2595
2596                    // WRITE request:
2597                    // If the TLB is activated and the PTE Dirty bit is not set, we stall
2598                    // the processor and set the Dirty bit before handling the write request.
2599                    // If we don't need to set the Dirty bit, we can acknowledge
2600                    // the processor request, as the write arguments (including the
2601                    // physical address) are registered in r_dcache_p0 registers:
2602                    // We simply activate the P1 pipeline stage.
2603                    else if ( m_dreq.type == iss_t::DATA_WRITE )
2604                    {
2605                        if ( (r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK ) 
2606                              and not tlb_flags.d )             // Dirty bit must be set
2607                        {
2608                            // The PTE physical address is obtained from the nline value (dtlb),
2609                            // and the word index (proper bits of the virtual address)
2610                            if ( tlb_flags.b )  // PTE1
2611                            {
2612                                r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2613                                                       (paddr_t)((m_dreq.addr>>19) & 0x3c);
2614                            }
2615                            else                // PTE2
2616                            {
2617                                r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2618                                                       (paddr_t)((m_dreq.addr>>9) & 0x38);
2619                            }
2620                            r_dcache_fsm      = DCACHE_DIRTY_GET_PTE;
2621                            r_dcache_p0_valid = false;
2622                        }
2623                        else                                    // Write request accepted
2624                        {
2625#ifdef INSTRUMENTATION
2626m_cpt_data_write++;
2627#endif
2628                            m_drsp.valid      = true;
2629                            m_drsp.rdata      = 0;
2630                            r_dcache_p0_valid = true;
2631                        }
2632                    } // end WRITE
2633 
2634                    // SC request:
2635                    // The SC requests are taken only if the write pipe-line is empty.
2636                    // - if there is no valid registered LL, we just return rdata = 1
2637                    //   (atomic access failed) and the SC transaction is completed.
2638                    // - if a valid LL reservation (with the same address) is registered,
2639                    //   we test if a DIRTY bit update is required.
2640                    //   If the TLB is activated and the PTE Dirty bit is not set, we stall
2641                    //   the processor and set the Dirty bit before handling the write request.
2642                    //   If we don't need to set the Dirty bit, we request a SC transaction
2643                    //   to CMD FSM and go to DCACHE_SC_WAIT state, that will return
2644                    //   the response to the processor.
2645                    //   We don't check a possible write hit in dcache, as the cache update
2646                    //   is done by the coherence transaction induced by the SC...
2647                    else if ( ( m_dreq.type == iss_t::DATA_SC )
2648                        and not r_dcache_p0_valid.read() and not r_dcache_p1_valid.read() )
2649                    {
2650                        if ( (r_dcache_ll_vaddr.read() != m_dreq.addr)
2651                             or not r_dcache_ll_valid.read() )  // no valid registered LL
2652                        { 
2653#ifdef INSTRUMENTATION
2654m_cpt_data_sc++;
2655#endif
2656                            m_drsp.valid        = true;
2657                            m_drsp.rdata        = 1;
2658                            r_dcache_ll_valid   = false;
2659                        }
2660                        else                                    // valid registered LL
2661                        {
2662                            if ( (r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK ) 
2663                                  and not tlb_flags.d )                 // Dirty bit must be set
2664                            {
2665                                // The PTE physical address is obtained from the nline value (dtlb),
2666                                // and the word index (proper bits of the virtual address)
2667                                if ( tlb_flags.b )      // PTE1
2668                                {
2669                                    r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2670                                                           (paddr_t)((m_dreq.addr>>19) & 0x3c);
2671                                }
2672                                else                    // PTE2
2673                                {
2674                                    r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2675                                                           (paddr_t)((m_dreq.addr>>9) & 0x38);
2676                                }
2677                                r_dcache_fsm           = DCACHE_DIRTY_GET_PTE;
2678                            }
2679                            else                                        // SC request accepted
2680                            {
2681#ifdef INSTRUMENTATION
2682m_cpt_data_sc++;
2683#endif
2684     
2685                                r_dcache_vci_paddr  = paddr;
2686                                r_dcache_vci_sc_req = true;
2687                                r_dcache_vci_sc_old = r_dcache_ll_data.read();
2688                                r_dcache_vci_sc_new = m_dreq.wdata;
2689                                r_dcache_ll_valid   = false;
2690                                r_dcache_fsm        = DCACHE_SC_WAIT;
2691                            }
2692                        }
2693                        r_dcache_p0_valid = false;
2694                    } // end SC
2695                    else
2696                    {
2697                        r_dcache_p0_valid = false;
2698                    }
2699                } // end valid_req
2700                else
2701                {
2702                    r_dcache_p0_valid = false;
2703                }
2704            }  // end if read/write/ll/sc request       
2705        } // end dreq.valid
2706        else
2707        {
2708            r_dcache_p0_valid = false;
2709        } // end P0 pipe stage
2710        break;
2711    } 
2712    /////////////////////
2713    case DCACHE_TLB_MISS: // This is the entry point for the sub-fsm handling all tlb miss.
2714                          // Input arguments are:
2715                          // - r_dcache_tlb_vaddr
2716                          // - r_dcache_tlb_ins (true when itlb miss)
2717                          // The sub-fsm access the dcache to find the missing TLB entry,
2718                          // and activates the cache miss procedure in case of miss.
2719                          // It bypass the first level page table access if possible.
2720                          // It uses atomic access to update the R/L access bits
2721                          // in the page table if required.
2722                          // It directly updates the itlb or dtlb, and writes into the
2723                          // r_mmu_ins_* or r_mmu_data* error reporting registers.
2724    {
2725        uint32_t        ptba = 0;
2726        bool            bypass;
2727        paddr_t         pte_paddr;
2728
2729        // evaluate bypass in order to skip first level page table access
2730        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )                          // itlb miss
2731        {
2732            bypass = r_itlb.get_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(), &ptba);
2733        }
2734        else                                                    // dtlb miss
2735        {
2736            bypass = r_dtlb.get_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(), &ptba);
2737        }
2738
2739        if ( not bypass )     // Try to read PTE1/PTD1 in dcache
2740        {
2741            pte_paddr = (paddr_t)r_mmu_ptpr.read() << (INDEX1_NBITS+2) |
2742                        (paddr_t)((r_dcache_tlb_vaddr.read() >> PAGE_M_NBITS) << 2);
2743            r_dcache_tlb_paddr = pte_paddr;
2744            r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE1_GET;
2745        }
2746        else                  // Try to read PTE2 in dcache
2747        {
2748            pte_paddr = (paddr_t)ptba << PAGE_K_NBITS |
2749                        (paddr_t)(r_dcache_tlb_vaddr.read()&PTD_ID2_MASK)>>(PAGE_K_NBITS-3);
2750            r_dcache_tlb_paddr = pte_paddr;
2751            r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
2752        }
2753
2754#if DEBUG_DCACHE
2755if ( m_debug_dcache_fsm )
2756{
2757    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2758    {
2759        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_MISS> ITLB miss";
2760    }
2761    else
2762    {                           
2763        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_MISS> DTLB miss";
2764    }
2765    std::cout << " / VADDR = " << std::hex << r_dcache_tlb_vaddr.read()
2766              << " / BYPASS = " << bypass
2767              << " / PTE_ADR = " << pte_paddr << std::endl;
2768}
2769#endif
2770 
2771        break;
2772    }
2773    ///////////////////////// 
2774    case DCACHE_TLB_PTE1_GET:   // try to read a PT1 entry in dcache
2775    {
2776        uint32_t        entry;
2777        size_t          way;
2778        size_t          set;
2779        size_t          word;
2780
2781        bool     hit = r_dcache.read( r_dcache_tlb_paddr.read(),
2782                                      &entry,
2783                                      &way,
2784                                      &set,
2785                                      &word );
2786#ifdef INSTRUMENTATION
2787m_cpt_dcache_data_read++;
2788m_cpt_dcache_dir_read++;
2789#endif
2790        if ( hit )      //  hit in dcache
2791        {
2792            if ( not (entry & PTE_V_MASK) )     // unmapped
2793            {
2794                if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2795                {
2796                    r_mmu_ietr             = MMU_READ_PT1_UNMAPPED;
2797                    r_mmu_ibvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
2798                    r_icache_tlb_miss_req  = false;
2799                    r_icache_tlb_rsp_error = true;
2800                }
2801                else
2802                {
2803                    r_mmu_detr             = MMU_READ_PT1_UNMAPPED;
2804                    r_mmu_dbvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
2805                    m_drsp.valid             = true;
2806                    m_drsp.error             = true;
2807                }
2808                r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
2809
2810#if DEBUG_DCACHE
2811if ( m_debug_dcache_fsm )
2812{
2813    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache, but unmapped"
2814              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2815              << std::dec << " / way = " << way
2816              << std::dec << " / set = " << set
2817              << std::dec << " / word = " << word
2818              << std::hex << " / PTE1 = " << entry << std::endl;
2819}
2820#endif
2821 
2822            }
2823            else if( entry & PTE_T_MASK )       //  PTD : me must access PT2
2824            {
2825                // mark the cache line ac containing a PTD
2826                r_dcache_contains_ptd[m_dcache_sets*way+set] = true;
2827
2828                // register bypass
2829                if ( r_dcache_tlb_ins.read() )          // itlb
2830                {
2831                    r_itlb.set_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2832                                      entry & ((1 << (m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS)) - 1), 
2833                                      r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_icache_words<<2))); 
2834                }
2835                else                                    // dtlb
2836                {
2837                    r_dtlb.set_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2838                                      entry & ((1 << (m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS)) - 1),
2839                                      r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2));
2840                }
2841                r_dcache_tlb_paddr = (paddr_t)(entry & ((1<<(m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS))-1)) << PAGE_K_NBITS |
2842                                     (paddr_t)(((r_dcache_tlb_vaddr.read() & PTD_ID2_MASK) >> PAGE_K_NBITS) << 3);
2843                r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
2844
2845#if DEBUG_DCACHE
2846if ( m_debug_dcache_fsm )
2847{
2848    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache"
2849              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2850              << std::dec << " / way = " << way
2851              << std::dec << " / set = " << set
2852              << std::dec << " / word = " << word
2853              << std::hex << " / PTD = " << entry << std::endl;
2854}
2855#endif
2856            }
2857            else                        //  PTE1 :  we must update the TLB
2858            {
2859                r_dcache_in_tlb[m_icache_sets*way+set] = true;
2860                r_dcache_tlb_pte_flags  = entry;
2861                r_dcache_tlb_cache_way  = way;
2862                r_dcache_tlb_cache_set  = set;
2863                r_dcache_tlb_cache_word = word;
2864                r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_PTE1_SELECT;
2865
2866#if DEBUG_DCACHE
2867if ( m_debug_dcache_fsm )
2868{
2869    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache"
2870              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2871              << std::dec << " / way = " << way
2872              << std::dec << " / set = " << set
2873              << std::dec << " / word = " << word
2874              << std::hex << " / PTE1 = " << entry << std::endl;
2875}
2876#endif
2877            }
2878        }
2879        else            // we must load the missing cache line in dcache
2880        {
2881            r_dcache_vci_miss_req  = true;             
2882            r_dcache_vci_paddr     = r_dcache_tlb_paddr.read(); 
2883            r_dcache_miss_type     = PTE1_MISS;
2884            r_dcache_fsm           = DCACHE_MISS_VICTIM;         
2885
2886#if DEBUG_DCACHE
2887if ( m_debug_dcache_fsm )
2888{
2889    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> MISS in dcache:"
2890              << " PTE1 address = " << std::hex << r_dcache_tlb_paddr.read() << std::endl;
2891}
2892#endif
2893        }
2894        break;
2895    }
2896    ////////////////////////////
2897    case DCACHE_TLB_PTE1_SELECT:        // select a slot for PTE1
2898    {
2899        size_t  way;
2900        size_t  set;
2901
2902        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
2903        {
2904            r_itlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2905                           true,  // PTE1
2906                           &way,
2907                           &set );
2908#ifdef INSTRUMENTATION
2909m_cpt_itlb_read++;
2910#endif
2911        }
2912        else
2913        {
2914            r_dtlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2915                           true,  // PTE1
2916                           &way,
2917                           &set );
2918#ifdef INSTRUMENTATION
2919m_cpt_dtlb_read++;
2920#endif
2921        }
2922        r_dcache_tlb_way = way;
2923        r_dcache_tlb_set = set;
2924        r_dcache_fsm     = DCACHE_TLB_PTE1_UPDT;
2925
2926#if DEBUG_DCACHE
2927if ( m_debug_dcache_fsm )
2928{
2929    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2930        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_SELECT> Select a slot in ITLB:";
2931    else                           
2932        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_SELECT> Select a slot in DTLB:";
2933        std::cout << " way = " << std::dec << way
2934                  << " / set = " << set << std::endl;
2935}
2936#endif
2937        break;
2938    }
2939    //////////////////////////
2940    case DCACHE_TLB_PTE1_UPDT:  // write a new PTE1 in tlb after testing the L/R bit
2941                                // if L/R bit already set, exit the sub-fsm
2942                                // if not, the page table must be updated
2943    {
2944        paddr_t   nline = r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2);   
2945        uint32_t  pte   = r_dcache_tlb_pte_flags.read();
2946        bool      updt  = false;
2947        bool      local = true;
2948
2949        // We should compute the access locality:
2950        // The PPN MSB bits define the destination cluster index.
2951        // The m_srcid_d MSB bits define the source cluster index.
2952        // The number of bits to compare depends on the number of clusters,
2953        // and can be obtained in the mapping table.
2954        // As long as this computation is not done, all access are local.
2955
2956        if ( local )                                            // local access
2957        {
2958            if ( not ((pte & PTE_L_MASK) == PTE_L_MASK) ) // we must set the L bit
2959            {
2960                updt                = true;
2961                r_dcache_vci_sc_old = pte;
2962                r_dcache_vci_sc_new = pte | PTE_L_MASK;
2963                pte                 = pte | PTE_L_MASK;
2964            }
2965        }
2966        else                                                    // remote access
2967        {
2968            if ( not ((pte & PTE_R_MASK) == PTE_R_MASK) ) // we must set the R bit
2969            {
2970                updt                = true;
2971                r_dcache_vci_sc_old = pte;
2972                r_dcache_vci_sc_new = pte | PTE_R_MASK;
2973                pte                 = pte | PTE_R_MASK;
2974            }
2975        }
2976
2977        // update TLB
2978        if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2979        {
2980            r_itlb.write( true,         // 2M page
2981                          pte,
2982                          0,            // argument unused for a PTE1
2983                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
2984                          r_dcache_tlb_way.read(), 
2985                          r_dcache_tlb_set.read(),
2986                          nline );
2987#ifdef INSTRUMENTATION
2988m_cpt_itlb_write++;
2989#endif
2990        }
2991        else
2992        {
2993            r_dtlb.write( true,         // 2M page
2994                          pte,
2995                          0,            // argument unused for a PTE1
2996                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
2997                          r_dcache_tlb_way.read(), 
2998                          r_dcache_tlb_set.read(),
2999                          nline );
3000#ifdef INSTRUMENTATION
3001m_cpt_dtlb_write++;
3002#endif
3003        }
3004        // next state
3005        if ( updt ) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_LR_UPDT;  // dcache and page table update
3006        else        r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_RETURN;   // exit sub-fsm
3007
3008#if DEBUG_DCACHE
3009if ( m_debug_dcache_fsm )
3010{
3011    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3012    {
3013        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_UPDT> write PTE1 in ITLB";
3014        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3015                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3016        r_itlb.printTrace();
3017    }
3018    else                           
3019    {
3020        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_UPDT> write PTE1 in DTLB";
3021        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3022                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3023        r_dtlb.printTrace();
3024    }
3025   
3026}
3027#endif
3028        break;
3029    }
3030    /////////////////////////
3031    case DCACHE_TLB_PTE2_GET:   // Try to get a PTE2 (64 bits) in the dcache
3032    {
3033        uint32_t        pte_flags;
3034        uint32_t        pte_ppn;
3035        size_t          way;
3036        size_t          set;
3037        size_t          word; 
3038 
3039        bool     hit = r_dcache.read( r_dcache_tlb_paddr.read(),
3040                                      &pte_flags,
3041                                      &pte_ppn,
3042                                      &way,
3043                                      &set,
3044                                      &word );
3045#ifdef INSTRUMENTATION
3046m_cpt_dcache_data_read++;
3047m_cpt_dcache_dir_read++;
3048#endif
3049        if ( hit )      // request hits in dcache
3050        {
3051            if ( not (pte_flags & PTE_V_MASK) ) // unmapped
3052            {
3053                if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3054                {
3055                    r_mmu_ietr             = MMU_READ_PT2_UNMAPPED;
3056                    r_mmu_ibvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3057                    r_icache_tlb_miss_req  = false;
3058                    r_icache_tlb_rsp_error = true;
3059                }
3060                else
3061                {
3062                    r_mmu_detr             = MMU_READ_PT2_UNMAPPED;
3063                    r_mmu_dbvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3064                    m_drsp.valid             = true;
3065                    m_drsp.error             = true;
3066                }
3067                r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
3068
3069#if DEBUG_DCACHE
3070if ( m_debug_dcache_fsm )
3071{
3072    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_GET> HIT in dcache, but PTE is unmapped"
3073              << " PTE_FLAGS = " << std::hex << pte_flags
3074              << " PTE_PPN = " << std::hex << pte_ppn << std::endl;
3075}
3076#endif
3077            }
3078            else                                // mapped : we must update the TLB
3079            {
3080                r_dcache_in_tlb[m_dcache_sets*way+set] = true;
3081                r_dcache_tlb_pte_flags  = pte_flags;
3082                r_dcache_tlb_pte_ppn    = pte_ppn;
3083                r_dcache_tlb_cache_way  = way;
3084                r_dcache_tlb_cache_set  = set;
3085                r_dcache_tlb_cache_word = word;
3086                r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_PTE2_SELECT;
3087
3088#if DEBUG_DCACHE
3089if ( m_debug_dcache_fsm )
3090{
3091    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_GET> HIT in dcache:"
3092              << " PTE_FLAGS = " << std::hex << pte_flags
3093              << " PTE_PPN = " << std::hex << pte_ppn << std::endl;
3094}
3095#endif
3096             }
3097        }
3098        else            // we must load the missing cache line in dcache
3099        {
3100            r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_VICTIM; 
3101            r_dcache_vci_miss_req = true;
3102            r_dcache_vci_paddr    = r_dcache_tlb_paddr.read();
3103            r_dcache_miss_type    = PTE2_MISS;
3104
3105#if DEBUG_DCACHE
3106if ( m_debug_dcache_fsm )
3107{
3108    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_GET> MISS in dcache:"
3109              << " PTE address = " << std::hex << r_dcache_tlb_paddr.read() << std::endl;
3110}
3111#endif
3112        }
3113        break;
3114    }
3115    ////////////////////////////
3116    case DCACHE_TLB_PTE2_SELECT:    // select a slot for PTE2
3117    {
3118        size_t way;
3119        size_t set;
3120
3121        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3122        {
3123            r_itlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3124                           false,       // PTE2
3125                           &way,
3126                           &set );
3127#ifdef INSTRUMENTATION
3128m_cpt_itlb_read++;
3129#endif
3130        }
3131        else
3132        {
3133            r_dtlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3134                           false,       // PTE2
3135                           &way,
3136                           &set );
3137#ifdef INSTRUMENTATION
3138m_cpt_dtlb_read++;
3139#endif
3140        }
3141
3142#if DEBUG_DCACHE
3143if ( m_debug_dcache_fsm )
3144{
3145    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3146        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_SELECT> Select a slot in ITLB:";
3147    else                           
3148        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_SELECT> Select a slot in DTLB:";
3149        std::cout << " way = " << std::dec << way
3150                  << " / set = " << set << std::endl;
3151}
3152#endif
3153        r_dcache_tlb_way = way;
3154        r_dcache_tlb_set = set;
3155        r_dcache_fsm     = DCACHE_TLB_PTE2_UPDT;
3156        break;
3157    }
3158    //////////////////////////
3159    case DCACHE_TLB_PTE2_UPDT:          // write a new PTE2 in tlb after testing the L/R bit
3160                                        // if L/R bit already set, exit the sub-fsm
3161                                        // if not, the page table must be updated by an atomic access
3162    {
3163        paddr_t         nline     = r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2);   
3164        uint32_t        pte_flags = r_dcache_tlb_pte_flags.read();
3165        uint32_t        pte_ppn   = r_dcache_tlb_pte_ppn.read();
3166        bool            updt      = false;
3167        bool            local     = true;
3168
3169        // We should compute the access locality:
3170        // The PPN MSB bits define the destination cluster index.
3171        // The m_srcid_d MSB bits define the source cluster index.
3172        // The number of bits to compare depends on the number of clusters,
3173        // and can be obtained in the mapping table.
3174        // As long as this computation is not done, all access are local.
3175
3176        if ( local )                                            // local access
3177        {
3178            if ( not ((pte_flags & PTE_L_MASK) == PTE_L_MASK) ) // we must set the L bit
3179            {
3180                updt                = true;
3181                r_dcache_vci_sc_old = pte_flags;
3182                r_dcache_vci_sc_new = pte_flags | PTE_L_MASK;
3183                pte_flags           = pte_flags | PTE_L_MASK;
3184            }
3185        }
3186        else                                                    // remote access
3187        {
3188            if ( not ((pte_flags & PTE_R_MASK) == PTE_R_MASK) ) // we must set the R bit
3189            {
3190                updt                   = true;
3191                r_dcache_vci_sc_old = pte_flags;
3192                r_dcache_vci_sc_new = pte_flags | PTE_R_MASK;
3193                pte_flags           = pte_flags | PTE_R_MASK;
3194            }
3195        }
3196       
3197        // update TLB for a PTE2
3198        if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3199        {
3200            r_itlb.write( false,        // 4K page
3201                          pte_flags,
3202                          pte_ppn,
3203                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
3204                          r_dcache_tlb_way.read(), 
3205                          r_dcache_tlb_set.read(),
3206                          nline );
3207#ifdef INSTRUMENTATION
3208m_cpt_itlb_write++;
3209#endif
3210        }
3211        else
3212        {
3213            r_dtlb.write( false,        // 4K page
3214                          pte_flags,
3215                          pte_ppn,
3216                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
3217                          r_dcache_tlb_way.read(), 
3218                          r_dcache_tlb_set.read(),
3219                          nline );
3220#ifdef INSTRUMENTATION
3221m_cpt_dtlb_write++;
3222#endif
3223        }
3224
3225#if DEBUG_DCACHE
3226if ( m_debug_dcache_fsm )
3227{
3228    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3229    {
3230        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_UPDT> write PTE2 in ITLB";
3231        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3232                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3233        r_itlb.printTrace();
3234    }
3235    else                           
3236    {
3237        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_UPDT> write PTE2 in DTLB";
3238        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3239                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3240        r_dtlb.printTrace();
3241    }
3242}
3243#endif
3244        // next state
3245        if ( updt ) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_LR_UPDT;  // dcache and page table update
3246        else        r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_RETURN;   // exit sub-fsm
3247        break;
3248    }
3249    ////////////////////////
3250    case DCACHE_TLB_LR_UPDT:            // update the dcache after a tlb miss (L/R bit),
3251                                        // request a SC transaction to CMD FSM
3252    {
3253#if DEBUG_DCACHE
3254if ( m_debug_dcache_fsm )
3255{
3256    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_LR_UPDT> Update dcache: (L/R) bit" << std::endl;
3257}
3258#endif
3259        r_dcache.write(r_dcache_tlb_cache_way.read(),
3260                       r_dcache_tlb_cache_set.read(),
3261                       r_dcache_tlb_cache_word.read(),
3262                       r_dcache_tlb_pte_flags.read());
3263#ifdef INSTRUMENTATION
3264m_cpt_dcache_data_write++;
3265#endif
3266        // r_dcache_vci_sc_old & r_dcache_vci_sc_new registers are already set
3267        r_dcache_vci_paddr   = r_dcache_tlb_paddr.read();
3268        r_dcache_vci_sc_req  = true;
3269        r_dcache_fsm         = DCACHE_TLB_LR_WAIT;
3270        break;
3271    }
3272    ////////////////////////
3273    case DCACHE_TLB_LR_WAIT:            // Waiting a response to SC transaction.
3274                                        // We consume the response in rsp FIFO,
3275                                        // and exit the sub-fsm, but we don't
3276                                        // analyse the response, because we don't
3277                                        // care if the L/R bit update is not done.
3278                                        // We must take the coherence requests because
3279                                        // there is a risk of dead-lock
3280
3281    {
3282        // external coherence request
3283        if ( r_tgt_dcache_req )
3284        {
3285            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3286            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3287            break;
3288        }
3289
3290        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
3291        {
3292            std::cout << "BUS ERROR in DCACHE_TLB_LR_WAIT state" << std::endl;
3293            std::cout << "This should not happen in this state" << std::endl;
3294            exit(0);
3295        }
3296        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() ) // response available
3297        {
3298#if DEBUG_DCACHE
3299if ( m_debug_dcache_fsm )
3300{
3301    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_LR_WAIT> SC response received" << std::endl;
3302}
3303#endif
3304            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;     
3305            r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_RETURN;
3306        }
3307        break;
3308    }
3309    ///////////////////////
3310    case DCACHE_TLB_RETURN:             // return to caller depending on tlb miss type
3311    {
3312#if DEBUG_DCACHE
3313if ( m_debug_dcache_fsm )
3314{
3315    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_RETURN> TLB MISS completed" << std::endl;
3316}
3317#endif
3318        if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) r_icache_tlb_miss_req = false;
3319        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3320        break;
3321    }
3322    ///////////////////////
3323    case DCACHE_XTN_SWITCH:             // Both itlb and dtlb must be flushed
3324    {
3325        if ( not r_dcache_xtn_req.read() )
3326        {
3327            r_dtlb.flush();
3328            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3329            m_drsp.valid = true;
3330        }
3331        break;
3332    }
3333    /////////////////////
3334    case DCACHE_XTN_SYNC:               // waiting until write buffer empty
3335                                        // The coherence request must be taken
3336                                        // as there is a risk of dead-lock
3337    {
3338        // external coherence request
3339        if ( r_tgt_dcache_req.read() )   
3340        {
3341            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3342            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3343        }       
3344
3345        if ( r_wbuf.empty() )
3346        {
3347            m_drsp.valid   = true;
3348            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3349        }
3350        break;
3351    }
3352    ////////////////////////
3353    case DCACHE_XTN_IC_FLUSH:           // Waiting completion of an XTN request to the ICACHE FSM
3354    case DCACHE_XTN_IC_INVAL_VA:        // Caution : the itlb miss requests must be taken
3355    case DCACHE_XTN_IC_INVAL_PA:        // because the XTN_ICACHE_INVAL request to icache
3356    case DCACHE_XTN_IT_INVAL:           // can generate an itlb miss...
3357    {
3358        // external coherence request
3359        if ( r_tgt_dcache_req )   
3360        {
3361            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3362            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3363            break;
3364        } 
3365
3366        // itlb miss request
3367        if ( r_icache_tlb_miss_req.read() )
3368        {
3369            r_dcache_tlb_ins    = true;
3370            r_dcache_tlb_vaddr  = r_icache_vaddr_save.read();
3371            r_dcache_fsm        = DCACHE_TLB_MISS;
3372            break;
3373        }
3374
3375        // test if XTN request to icache completed
3376        if ( not r_dcache_xtn_req.read() ) 
3377        {
3378            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3379            m_drsp.valid = true;
3380        }
3381        break;
3382    }
3383    /////////////////////////
3384    case DCACHE_XTN_DC_FLUSH:   // Invalidate sequencially all cache lines, using
3385                                // the r_dcache_flush counter as a slot counter.
3386                                // We loop in this state until all slots have been visited.
3387                                // A cleanup request is generated for each valid line
3388                                // and we are blocked until the previous cleanup is completed
3389                                // Finally, both the itlb and dtlb are reset, because
3390                                // all TLB entries (including global entries) must be invalidated.
3391    {
3392        if ( not r_dcache_cleanup_req )
3393        {
3394            paddr_t     nline;
3395            size_t      way = r_dcache_flush_count.read()/m_icache_sets;
3396            size_t      set = r_dcache_flush_count.read()%m_icache_sets;
3397
3398            bool        cleanup_req = r_dcache.inval( way,
3399                                                      set,
3400                                                      &nline );
3401            if ( cleanup_req ) 
3402            {
3403                r_dcache_cleanup_req  = true;
3404                r_dcache_cleanup_line = nline;
3405            }
3406
3407            r_dcache_flush_count = r_dcache_flush_count.read() + 1;
3408
3409            if ( r_dcache_flush_count.read() == (m_dcache_sets*m_dcache_ways - 1) )     // last slot
3410            {
3411                r_dtlb.reset();   
3412                r_itlb.reset(); 
3413                for (size_t line = 0; line < m_dcache_ways*m_dcache_sets; line++)
3414                {
3415                    r_dcache_in_tlb[line]       = false;
3416                    r_dcache_contains_ptd[line] = false;
3417                }
3418                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3419                m_drsp.valid = true;
3420            }
3421        }
3422        break;
3423    }
3424    /////////////////////////
3425    case DCACHE_XTN_DT_INVAL:   // handling processor XTN_DTLB_INVAL request
3426    {
3427        r_dtlb.inval(r_dcache_p0_wdata.read());
3428        r_dcache_fsm        = DCACHE_IDLE;
3429        m_drsp.valid          = true;
3430        break;
3431    }
3432    ////////////////////////////
3433    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_VA:  // selective cache line invalidate with virtual address
3434                                  // requires 3 cycles: access tlb, read cache, inval cache
3435                                  // we compute the physical address in this state
3436    {
3437        paddr_t paddr;
3438        bool    hit;
3439
3440        if ( r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK )        // dtlb activated
3441        {
3442#ifdef INSTRUMENTATION
3443m_cpt_dtlb_read++;
3444#endif
3445            hit = r_dtlb.translate( r_dcache_p0_wdata.read(),
3446                                    &paddr ); 
3447        }
3448        else                                            // dtlb not activated
3449        {
3450            paddr = (paddr_t)r_dcache_p0_wdata.read();
3451            hit   = true;
3452        }
3453
3454        if ( hit )              // tlb hit
3455        {
3456            r_dcache_p0_paddr = paddr;
3457            r_dcache_fsm      = DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA;
3458        }
3459        else                    // tlb miss
3460        {
3461#ifdef INSTRUMENTATION
3462m_cpt_dtlb_miss++;
3463#endif
3464            r_dcache_tlb_ins    = false;                // dtlb
3465            r_dcache_tlb_vaddr  = r_dcache_p0_wdata.read();
3466            r_dcache_fsm        = DCACHE_TLB_MISS; 
3467        } 
3468 
3469#if DEBUG_DCACHE
3470if ( m_debug_dcache_fsm )
3471{
3472    std::cout << "  <PROC.DCACHE_XTN_DC_INVAL_VA> Compute physical address" << std::hex
3473              << " / VADDR = " << r_dcache_p0_wdata.read()
3474              << " / PADDR = " << paddr << std::endl;
3475}
3476#endif
3477
3478        break;
3479    }
3480    ////////////////////////////
3481    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA:  // selective cache line invalidate with physical address
3482                                  // requires 2 cycles: read cache / inval cache
3483                                  // In this state we read dcache.
3484    {
3485        uint32_t        data;
3486        size_t          way;
3487        size_t          set;
3488        size_t          word;
3489        bool            hit = r_dcache.read( r_dcache_p0_paddr.read(),
3490                                             &data,
3491                                             &way,
3492                                             &set,
3493                                             &word );
3494#ifdef INSTRUMENTATION
3495m_cpt_dcache_data_read++;
3496m_cpt_dcache_dir_read++;
3497#endif
3498        if ( hit )      // inval to be done
3499        {
3500            r_dcache_xtn_way = way;
3501            r_dcache_xtn_set = set;
3502            r_dcache_fsm      = DCACHE_XTN_DC_INVAL_GO;
3503        }
3504        else            // miss : nothing to do
3505        {
3506            r_dcache_fsm      = DCACHE_IDLE;
3507            m_drsp.valid        = true;
3508        }
3509
3510#if DEBUG_DCACHE
3511if ( m_debug_dcache_fsm )
3512{
3513    std::cout << "  <PROC.DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA> Test hit in dcache" << std::hex
3514              << " / PADDR = " << r_dcache_p0_paddr.read() << std::dec
3515              << " / HIT = " << hit
3516              << " / SET = " << set
3517              << " / WAY = " << way << std::endl;
3518}
3519#endif
3520        break;
3521    }
3522    ////////////////////////////
3523    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_GO:  // In this state, we invalidate the cache line
3524                                  // Blocked if previous cleanup not completed
3525                                  // Test if itlb or dtlb inval is required   
3526    {
3527        if ( not r_dcache_cleanup_req.read() )
3528        {
3529            paddr_t     nline;
3530            size_t      way        = r_dcache_xtn_way.read();
3531            size_t      set        = r_dcache_xtn_set.read();
3532            bool hit;
3533   
3534            hit = r_dcache.inval( way,
3535                                  set,
3536                                  &nline );
3537            assert(hit && "XTN_DC_INVAL way/set should still be in cache");
3538
3539            // request cleanup
3540            r_dcache_cleanup_req  = true;
3541            r_dcache_cleanup_line = nline;
3542           
3543            // possible itlb & dtlb invalidate
3544            if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] ) 
3545            {
3546                r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
3547                r_dcache_tlb_inval_count = 0;
3548                r_dcache_fsm_scan_save   = DCACHE_XTN_DC_INVAL_END;
3549                r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
3550                r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
3551            }
3552            else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] ) 
3553            {
3554                r_itlb.reset();
3555                r_dtlb.reset();
3556                r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
3557                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3558                m_drsp.valid = true;
3559            }
3560            else
3561            {
3562                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3563                m_drsp.valid = true;
3564            }
3565
3566#if DEBUG_DCACHE
3567if ( m_debug_dcache_fsm )
3568{
3569    std::cout << "  <PROC.DCACHE_XTN_DC_INVAL_GO> Actual dcache inval" << std::hex
3570              << " / NLINE = " << nline << std::endl;
3571}
3572#endif
3573        }
3574        break;
3575    }
3576    //////////////////////////////
3577    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_END:       // send response to processor XTN request
3578    {
3579        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3580        m_drsp.valid = true;
3581        break;
3582    }
3583    ////////////////////////
3584    case DCACHE_MISS_VICTIM:            // Selects a victim line
3585                                        // Set the r_dcache_cleanup_req flip-flop
3586                                        // when the selected slot is not empty
3587    {
3588        bool      valid;
3589        size_t    way;
3590        size_t    set;
3591        paddr_t   victim;
3592
3593        valid = r_dcache.victim_select( r_dcache_vci_paddr.read(),
3594                                        &victim,
3595                                        &way,
3596                                        &set );
3597        r_dcache_miss_way = way;
3598        r_dcache_miss_set = set;
3599
3600        if ( valid )
3601        {
3602            r_dcache_cleanup_req  = true;
3603            r_dcache_cleanup_line = victim;
3604            r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_INVAL;
3605        }
3606        else
3607        {
3608            r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_WAIT;
3609        }
3610
3611#if DEBUG_DCACHE
3612if ( m_debug_dcache_fsm )
3613{
3614    std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_VICTIM> Select a slot:"
3615              << " / way = "   << way
3616              << " / set = "   << set
3617              << " / valid = "  << valid
3618              << " / line = " << std::hex << victim << std::endl; 
3619}
3620#endif
3621        break;
3622    }
3623    ///////////////////////
3624    case DCACHE_MISS_INVAL:             // invalidate the victim line
3625                                        // and possibly request itlb or dtlb invalidate
3626    {
3627        paddr_t nline;
3628        size_t  way        = r_dcache_miss_way.read();
3629        size_t  set        = r_dcache_miss_set.read();
3630        bool hit;
3631
3632        hit = r_dcache.inval( way, 
3633                        set,
3634                        &nline );
3635
3636        assert(hit && "selected way/set line should be in dcache");
3637
3638#if DEBUG_DCACHE
3639if ( m_debug_dcache_fsm )
3640{
3641    std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_INVAL> inval line:"
3642              << " / way = "   << way
3643              << " / set = "   << set
3644              << " / nline = "  << std::hex << nline << std::endl; 
3645}
3646#endif
3647        // if selective itlb & dtlb invalidate are required
3648        // the miss response is not handled before invalidate completed
3649        if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] ) 
3650        {
3651            r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
3652            r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
3653            r_dcache_tlb_inval_count = 0;
3654            r_dcache_fsm_scan_save   = DCACHE_MISS_WAIT;
3655            r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
3656        }
3657        else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] ) 
3658        {
3659            r_itlb.reset();
3660            r_dtlb.reset();
3661            r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
3662            r_dcache_fsm = DCACHE_MISS_WAIT;
3663        }
3664        else
3665        {
3666            r_dcache_fsm = DCACHE_MISS_WAIT;
3667        }
3668        break;
3669    }
3670    //////////////////////
3671    case DCACHE_MISS_WAIT:      // waiting the response to a miss request from VCI_RSP FSM
3672                                // This state is in charge of error signaling
3673                                // There is 5 types of error depending on the requester
3674    {
3675        // external coherence request
3676        if ( r_tgt_dcache_req ) 
3677        {
3678            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3679            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3680            break;
3681        }
3682
3683        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )                      // bus error
3684        {
3685            switch ( r_dcache_miss_type.read() )
3686            {
3687                case PROC_MISS: 
3688                {
3689                    r_mmu_detr            = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS; 
3690                    r_mmu_dbvar           = r_dcache_p0_vaddr.read();
3691                    m_drsp.valid            = true;
3692                    m_drsp.error            = true;
3693                    r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
3694                    break;
3695                }
3696                case PTE1_MISS:
3697                {
3698                    if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3699                    {
3700                        r_mmu_ietr              = MMU_READ_PT1_ILLEGAL_ACCESS;
3701                        r_mmu_ibvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3702                        r_icache_tlb_miss_req   = false;
3703                        r_icache_tlb_rsp_error  = true;
3704                    }
3705                    else
3706                    {
3707                        r_mmu_detr              = MMU_READ_PT1_ILLEGAL_ACCESS;
3708                        r_mmu_dbvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3709                        m_drsp.valid              = true;
3710                        m_drsp.error              = true;
3711                    }
3712                    r_dcache_fsm                = DCACHE_IDLE;
3713                    break;
3714                }
3715                case PTE2_MISS: 
3716                {
3717                    if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3718                    {
3719                        r_mmu_ietr              = MMU_READ_PT2_ILLEGAL_ACCESS;
3720                        r_mmu_ibvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3721                        r_icache_tlb_miss_req   = false;
3722                        r_icache_tlb_rsp_error  = true;
3723                    }
3724                    else
3725                    {
3726                        r_mmu_detr              = MMU_READ_PT2_ILLEGAL_ACCESS;
3727                        r_mmu_dbvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3728                        m_drsp.valid              = true;
3729                        m_drsp.error              = true;
3730                    }
3731                    r_dcache_fsm                = DCACHE_IDLE;
3732                    break;
3733                }
3734            } // end switch type
3735            r_vci_rsp_data_error = false;
3736        }
3737        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )         // valid response available
3738        {
3739            r_dcache_miss_word = 0;
3740            r_dcache_fsm       = DCACHE_MISS_UPDT;
3741        }       
3742        break;
3743    }
3744    //////////////////////
3745    case DCACHE_MISS_UPDT:      // update the dcache (one word per cycle)
3746                                // returns the response depending on the miss type
3747    {
3748        if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )      // one word available
3749        {
3750            if ( r_dcache_miss_inval.read() )   // Matching coherence request
3751                                                // pop the FIFO, without cache update
3752                                                // send a cleanup for the missing line
3753                                                // if the previous cleanup is completed
3754            {
3755                if ( r_dcache_miss_word.read() < (m_dcache_words - 1) )     // not the last
3756                {
3757                    vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3758                    r_dcache_miss_word = r_dcache_miss_word.read() + 1;
3759                }
3760                else                                                    // last word
3761                {
3762                    if ( not r_dcache_cleanup_req.read() )      // no pending cleanup
3763                    {
3764                        vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3765                        r_dcache_cleanup_req    = true;
3766                        r_dcache_cleanup_line   = r_dcache_vci_paddr.read() >> 
3767                                                     (uint32_log2(m_dcache_words)+2);
3768                        r_dcache_miss_inval     = false;
3769                        r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
3770                    }
3771                }
3772            }
3773            else                                // No matching coherence request
3774                                                // pop the FIFO and update the cache
3775                                                // update the directory at the last word
3776            {
3777                 size_t way  = r_dcache_miss_way.read();
3778                 size_t set  = r_dcache_miss_set.read();
3779                 size_t word = r_dcache_miss_word.read();
3780
3781#ifdef INSTRUMENTATION
3782m_cpt_dcache_data_write++;
3783#endif
3784                r_dcache.write( way,
3785                                set,
3786                                word,
3787                                r_vci_rsp_fifo_dcache.read());
3788
3789                vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3790                r_dcache_miss_word = r_dcache_miss_word.read() + 1;
3791               
3792                // if last word, update directory, set in_tlb & contains_ptd bits
3793                if ( r_dcache_miss_word.read() == (m_dcache_words - 1) ) 
3794                {
3795
3796#ifdef INSTRUMENTATION
3797m_cpt_dcache_dir_write++;
3798#endif
3799                    r_dcache.victim_update_tag( r_dcache_vci_paddr.read(),
3800                                                r_dcache_miss_way.read(),
3801                                                r_dcache_miss_set.read() );
3802
3803                    r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
3804                    r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
3805                   
3806                    if      (r_dcache_miss_type.read()==PTE1_MISS) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_PTE1_GET; 
3807                    else if (r_dcache_miss_type.read()==PTE2_MISS) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
3808                    else                                           r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3809                }
3810            }
3811
3812#if DEBUG_DCACHE
3813if ( m_debug_dcache_fsm )
3814{
3815    if ( r_dcache_miss_inval.read() )
3816    {
3817        if ( r_dcache_miss_word.read() < m_dcache_words-1 ) 
3818        {
3819            std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_UPDT> Matching coherence request:"
3820                      << "  pop the FIFO, don't update the cache" << std::endl;
3821        }
3822        else
3823        {
3824            std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_UPDT> Matching coherence request:"
3825                      << " last word : send a cleanup request " << std::endl;
3826        }
3827    }
3828    else
3829    {
3830        std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_UPDT> Write one word:"
3831                  << " address = " << r_dcache_vci_paddr.read() 
3832                  << " / data = "  << r_vci_rsp_fifo_dcache.read()
3833                  << " / way = "   << r_dcache_miss_way.read() 
3834                  << " / set = "   << r_dcache_miss_set.read()
3835                  << " / word = "  << r_dcache_miss_word.read() << std::endl; 
3836    }
3837}
3838#endif
3839 
3840        } // end if rok
3841        break;
3842    }
3843    /////////////////////
3844    case DCACHE_UNC_WAIT:
3845    {
3846        // external coherence request
3847        if ( r_tgt_dcache_req.read() ) 
3848        {
3849            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3850            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3851            break;
3852        }
3853
3854        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
3855        {
3856            r_mmu_detr           = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS; 
3857            r_mmu_dbvar          = m_dreq.addr;
3858            r_vci_rsp_data_error = false;
3859            m_drsp.error           = true;
3860            m_drsp.valid           = true;
3861            r_dcache_fsm         = DCACHE_IDLE;
3862            break;
3863        }
3864        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )     // data available
3865        {
3866            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;     
3867            r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
3868            // we acknowledge the processor request if it has not been modified
3869            if ( m_dreq.valid and (m_dreq.addr == r_dcache_p0_vaddr.read()) )
3870            {
3871                m_drsp.valid          = true;
3872                m_drsp.rdata          = r_vci_rsp_fifo_dcache.read();
3873            }
3874        }       
3875        break;
3876    }
3877    ////////////////////
3878    case DCACHE_SC_WAIT:        // waiting VCI response after a processor SC request
3879    {
3880        // external coherence request
3881        if ( r_tgt_dcache_req.read() ) 
3882        {
3883            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3884            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3885            break;
3886        }
3887
3888        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )              // bus error
3889        {
3890            r_mmu_detr           = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS; 
3891            r_mmu_dbvar          = m_dreq.addr;
3892            r_vci_rsp_data_error = false;
3893            m_drsp.error         = true;
3894            m_drsp.valid         = true;
3895            r_dcache_fsm         = DCACHE_IDLE;
3896            break;
3897        }
3898        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )         // response available
3899        {
3900            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;     
3901            m_drsp.valid            = true;
3902            m_drsp.rdata            = r_vci_rsp_fifo_dcache.read();
3903            r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
3904        }       
3905        break;
3906    }
3907    //////////////////////////
3908    case DCACHE_DIRTY_GET_PTE:          // This sub_fsm set the PTE Dirty bit in memory
3909                                        // before handling a processor WRITE or SC request 
3910                                        // Input argument is r_dcache_dirty_paddr
3911                                        // In this first state, we get PTE value in dcache
3912                                        // and post a SC request to CMD FSM
3913    {
3914        // get PTE in dcache
3915        uint32_t pte;
3916        size_t   way;
3917        size_t   set;
3918        size_t   word;  // unused
3919        bool     hit = r_dcache.read( r_dcache_dirty_paddr.read(),
3920                                      &pte,
3921                                      &way,
3922                                      &set,
3923                                      &word );
3924#ifdef INSTRUMENTATION
3925m_cpt_dcache_data_read++;
3926m_cpt_dcache_dir_read++;
3927#endif
3928        assert( hit and "error in DCACHE_DIRTY_TLB_SET: the PTE should be in dcache" );
3929
3930        // request sc transaction to CMD_FSM
3931        r_dcache_dirty_way  = way; 
3932        r_dcache_dirty_set  = set; 
3933        r_dcache_vci_sc_req = true;
3934        r_dcache_vci_paddr  = r_dcache_dirty_paddr.read();
3935        r_dcache_vci_sc_old = pte;
3936        r_dcache_vci_sc_new = pte | PTE_D_MASK;
3937        r_dcache_fsm        = DCACHE_DIRTY_SC_WAIT;
3938
3939#if DEBUG_DCACHE
3940if ( m_debug_dcache_fsm )
3941{
3942    std::cout << "  <PROC.DCACHE_DIRTY_GET_PTE> Get PTE in dcache" << std::hex
3943              << " / PTE_PADDR = " << r_dcache_dirty_paddr.read() 
3944              << " / PTE_VALUE = " << pte << std::dec
3945              << " / CACHE_SET = " << set
3946              << " / CACHE_WAY = " << way << std::endl;
3947}
3948#endif
3949        break;
3950    }
3951    //////////////////////////
3952    case DCACHE_DIRTY_SC_WAIT:          // wait completion of SC for PTE Dirty bit
3953                                        // If the PTE update is a success, return to IDLE state.
3954                                        // If the PTE update is a failure, invalidate the cache line
3955                                        // in DCACHE and invalidate the matching TLB entries.
3956    {
3957        // external coherence request
3958        if ( r_tgt_dcache_req ) 
3959        {
3960            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3961            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3962            break;
3963        }
3964
3965        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
3966        {
3967            std::cout << "BUS ERROR in DCACHE_DIRTY_SC_WAIT state" << std::endl;
3968            std::cout << "This should not happen in this state" << std::endl;
3969            exit(0);
3970        }
3971        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() ) // response available
3972        {
3973            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3974            if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.read() == 0 )    // exit if dirty bit update atomic
3975            {
3976                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3977
3978#if DEBUG_DCACHE
3979if ( m_debug_dcache_fsm )
3980{
3981    std::cout << "  <PROC.DCACHE_DIRTY_SC_WAIT> Dirty bit successfully set"
3982              << std::endl;
3983}
3984#endif
3985            }
3986            else                                        // invalidate the cache line and TLBs
3987            {
3988                paddr_t nline;
3989                size_t  way = r_dcache_dirty_way.read();
3990                size_t  set = r_dcache_dirty_set.read();
3991                bool hit;
3992
3993                hit = r_dcache.inval( r_dcache_dirty_way.read(), 
3994                                r_dcache_dirty_set.read(),
3995                                &nline );
3996                assert(hit && "PTE should still be in dcache");
3997                // request cleanup
3998                r_dcache_cleanup_req  = true;
3999                r_dcache_cleanup_line = nline;
4000
4001                if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )           // contains PTE
4002                {
4003                    r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
4004                    r_dcache_tlb_inval_count = 0;
4005                    r_dcache_fsm_scan_save   = DCACHE_IDLE;
4006                    r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4007                    r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4008                } 
4009                if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )     // contains PTD
4010                {
4011                    r_itlb.reset();
4012                    r_dtlb.reset();
4013                    r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4014                    r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
4015                }
4016#if DEBUG_DCACHE
4017if ( m_debug_dcache_fsm )
4018{
4019    std::cout << "  <PROC.DCACHE_DIRTY_SC_WAIT> PTE modified : Inval cache line & TLBs"
4020              << std::endl;
4021}
4022#endif
4023            }
4024        }
4025        break;
4026    }
4027    /////////////////////
4028    case DCACHE_CC_CHECK:   // This state is the entry point for the sub-FSM
4029                            // handling coherence requests.
4030                            // If there is a matching pending miss on the modified cache
4031                            // line this is signaled in the r_dcache_miss inval flip-flop.
4032                            // If the updated (or invalidated) cache line has copies in TLBs
4033                            // these TLB copies are invalidated.
4034                            // The return state is defined in r_dcache_fsm_cc_save
4035    {
4036        paddr_t  paddr = r_tgt_paddr.read();
4037        paddr_t  mask = ~((m_dcache_words<<2)-1);
4038
4039
4040        if( (r_dcache_fsm_cc_save == DCACHE_MISS_WAIT) and
4041            ((r_dcache_vci_paddr.read() & mask) == (paddr & mask)) ) // matching pending miss
4042        {
4043            r_dcache_miss_inval = true;                 // signaling the match
4044            r_tgt_dcache_req    = false;                // coherence request completed
4045            r_tgt_dcache_rsp    = r_tgt_update.read();  // response required if update
4046            r_dcache_fsm        = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4047
4048#if DEBUG_DCACHE
4049if ( m_debug_dcache_fsm )
4050{
4051    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_CHECK> Coherence request matching a pending miss:"
4052              << " address = " << std::hex << paddr << std::endl;
4053}
4054#endif
4055 
4056        }
4057        else                                                            // no match
4058        {
4059            uint32_t    rdata;
4060            size_t      way;
4061            size_t      set;
4062            size_t      word;
4063
4064            bool        hit = r_dcache.read(paddr,
4065                                            &rdata,     // unused
4066                                            &way, 
4067                                            &set,
4068                                            &word);     // unused
4069#ifdef INSTRUMENTATION
4070m_cpt_dcache_data_read++;
4071m_cpt_dcache_dir_read++;
4072#endif
4073            r_dcache_cc_way = way;
4074            r_dcache_cc_set = set;
4075
4076            if ( hit and r_tgt_update.read() )          // hit update
4077            {
4078                r_dcache_fsm     = DCACHE_CC_UPDT;
4079                r_dcache_cc_word = r_tgt_word_min.read();
4080            }
4081            else if ( hit and not r_tgt_update.read() ) // hit inval
4082            {
4083                r_dcache_fsm     = DCACHE_CC_INVAL;
4084            }
4085            else                                        // miss can happen
4086            {
4087                r_tgt_dcache_req = false;
4088                r_tgt_dcache_rsp = r_tgt_update.read();
4089                r_dcache_fsm     = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4090            }
4091
4092#if DEBUG_DCACHE
4093if ( m_debug_dcache_fsm )
4094{
4095   
4096    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_CHECK> Coherence request received :"
4097              << " address = " << std::hex << paddr << std::dec;
4098    if ( hit ) 
4099    {
4100        std::cout << " / HIT" << " / way = " << way << " / set = " << set << std::endl;
4101    }
4102    else
4103    {
4104        std::cout << " / MISS" << std::endl;
4105    }
4106}
4107#endif
4108 
4109        }
4110        break;
4111    }
4112    /////////////////////
4113    case DCACHE_CC_INVAL:       // invalidate one cache line
4114                                // and test possible copies in TLBs
4115    {
4116        paddr_t nline;
4117        size_t  way        = r_dcache_cc_way.read();
4118        size_t  set        = r_dcache_cc_set.read();
4119        bool hit;
4120
4121        hit = r_dcache.inval( way, 
4122                              set,
4123                              &nline );
4124        assert(hit && "CC_INVAL way/set should still be in dcache");
4125           
4126        // possible itlb & dtlb invalidate
4127        if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )                   // selective inval
4128        {
4129            r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4130            r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
4131            r_dcache_tlb_inval_count = 0;
4132            r_dcache_fsm_scan_save   = r_dcache_fsm.read();
4133            r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4134        }
4135        else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )        // flush
4136        {
4137            r_itlb.reset();
4138            r_dtlb.reset();
4139            r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4140            r_tgt_dcache_rsp = true;
4141            r_tgt_dcache_req = false;
4142            r_dcache_fsm     = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4143        }
4144        else                                                            // no inval
4145        {
4146            r_tgt_dcache_rsp = true;
4147            r_tgt_dcache_req = false;
4148            r_dcache_fsm     = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4149        }
4150
4151#if DEBUG_DCACHE
4152if ( m_debug_dcache_fsm )
4153{
4154    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_INVAL> Invalidate cache line" << std::dec
4155              << " / WAY = " << way
4156              << " / SET = " << set << std::endl;
4157}
4158#endif
4159 
4160        break;
4161    }
4162    ///////////////////
4163    case DCACHE_CC_UPDT:        // write one word per cycle (from word_min to word_max)
4164                                // and test possible copies in TLBs
4165    {
4166        size_t   word       = r_dcache_cc_word.read();
4167        size_t   way        = r_dcache_cc_way.read();
4168        size_t   set        = r_dcache_cc_set.read();
4169        paddr_t  nline      = r_tgt_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2);
4170
4171        // possible itlb & dtlb invalidate
4172        if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )           // selective inval
4173        {
4174            r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4175            r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
4176            r_dcache_tlb_inval_count = 0;
4177            r_dcache_fsm_scan_save   = r_dcache_fsm.read();
4178            r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4179        }
4180        else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] ) // flush
4181        {
4182            r_itlb.reset();
4183            r_dtlb.reset();
4184            r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4185            r_tgt_dcache_rsp = true;
4186            r_tgt_dcache_req = false;
4187            r_dcache_fsm     = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4188        }
4189        else                                                    // no inval & no flush
4190        {
4191            r_dcache.write( way,
4192                            set,
4193                            word,
4194                            r_tgt_buf[word],
4195                            r_tgt_be[word] );
4196#ifdef INSTRUMENTATION
4197m_cpt_dcache_data_write++;
4198#endif
4199            r_dcache_cc_word = word + 1;
4200
4201            if ( word == r_tgt_word_max.read() )        // last word
4202            {
4203                r_tgt_dcache_rsp = true;
4204                r_tgt_dcache_req = false;
4205                r_dcache_fsm     = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4206            }
4207        }
4208
4209#if DEBUG_DCACHE
4210if ( m_debug_dcache_fsm )
4211{
4212    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_UPDT> Update one word" << std::dec
4213              << " / WAY = " << way
4214              << " / SET = " << set
4215              << " / WORD = " << word
4216              << " / VALUE = " << std::hex << r_tgt_buf[word] << std::endl;
4217}
4218#endif
4219 
4220        break;
4221    }
4222    ///////////////////////////
4223    case DCACHE_INVAL_TLB_SCAN:         // Scan sequencially all TLB entries for both ITLB & DTLB
4224                                        // It makes the assumption that (m_itlb_sets == m_dtlb_sets)
4225                                        // and (m_itlb_ways == m_dtlb_ways)
4226                                        // We enter this state when a DCACHE line is modified,
4227                                        // and there is a copy in itlb or dtlb.
4228                                        // It can be caused by:
4229                                        // - a coherence inval or updt transaction,
4230                                        // - a line inval caused by a cache miss
4231                                        // - a processor XTN inval request,
4232                                        // - a WRITE hit,
4233                                        // - a Dirty bit update failure
4234                                        // Input arguments are:
4235                                        // - r_dcache_tlb_inval_line
4236                                        // - r_dcache_tlb_inval_count
4237                                        // - r_dcache_fsm_cc_save
4238    {
4239        paddr_t line = r_dcache_tlb_inval_line.read();                  // nline
4240        size_t  way  = r_dcache_tlb_inval_count.read()/m_itlb_sets;     // way
4241        size_t  set  = r_dcache_tlb_inval_count.read()%m_itlb_sets;     // set
4242        bool    ok;
4243
4244        ok = r_itlb.inval( line,
4245                            way,
4246                            set );
4247#if DEBUG_DCACHE
4248if ( m_debug_dcache_fsm and ok )
4249{
4250    std::cout << "  <PROC.DCACHE_INVAL_TLB_SCAN> Invalidate ITLB entry:" << std::hex
4251              << " line = " << line << std::dec
4252              << " / set = " << set
4253              << " / way = " << way << std::endl;
4254    r_itlb.printTrace();
4255}
4256#endif
4257        ok = r_dtlb.inval( line,
4258                           way,
4259                           set );
4260#if DEBUG_DCACHE
4261if ( m_debug_dcache_fsm and ok )
4262{
4263    std::cout << "  <PROC.DCACHE_INVAL_TLB_SCAN> Invalidate DTLB entry:" << std::hex
4264              << " line = " << line << std::dec
4265              << " / set = " << set
4266              << " / way = " << way << std::endl;
4267    r_dtlb.printTrace();
4268}
4269#endif
4270
4271        // return to the calling state when TLB inval completed
4272        if ( r_dcache_tlb_inval_count.read() == (m_dtlb_sets*m_dtlb_ways-1) )
4273        {
4274            r_dcache_fsm = r_dcache_fsm_scan_save.read();
4275        }
4276        r_dcache_tlb_inval_count = r_dcache_tlb_inval_count.read() + 1;
4277    }   
4278    } // end switch r_dcache_fsm
4279
4280    ///////////////// wbuf update //////////////////////////////////////////////////////
4281    r_wbuf.update();
4282
4283    //////////////// test processor frozen /////////////////////////////////////////////
4284    // The simulation exit if the number of consecutive frozen cycles
4285    // is larger than the m_max_frozen_cycles (constructor parameter)
4286    if ( (m_ireq.valid and not m_irsp.valid) or (m_dreq.valid and not m_drsp.valid) )       
4287    {
4288        m_cpt_frz_cycles++;             // used for instrumentation
4289        m_cpt_stop_simulation++;        // used for debug
4290        if ( m_cpt_stop_simulation > m_max_frozen_cycles )
4291        {
4292            std::cout << std::dec << "ERROR in CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl
4293                      << " stop at cycle " << m_cpt_total_cycles << std::endl
4294                      << " frozen since cycle " << m_cpt_total_cycles - m_max_frozen_cycles
4295                      << std::endl;
4296            exit(1);
4297        }
4298    }
4299    else
4300    {
4301        m_cpt_stop_simulation = 0;
4302    }
4303
4304    /////////// execute one iss cycle /////////////////////////////////
4305    {
4306    uint32_t it = 0;
4307    for (size_t i=0; i<(size_t)iss_t::n_irq; i++) if(p_irq[i].read()) it |= (1<<i);
4308    r_iss.executeNCycles(1, m_irsp, m_drsp, it);
4309    }
4310
4311    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4312    // The VCI_CMD FSM controls the following ressources:
4313    // - r_vci_cmd_fsm
4314    // - r_vci_cmd_min
4315    // - r_vci_cmd_max
4316    // - r_vci_cmd_cpt
4317    // - r_vci_cmd_imiss_prio
4318    // - wbuf (reset)
4319    // - r_icache_miss_req (reset)
4320    // - r_icache_unc_req (reset)
4321    // - r_dcache_vci_miss_req (reset)
4322    // - r_dcache_vci_unc_req (reset)
4323    // - r_dcache_vci_sc_req (reset)
4324    //
4325    // This FSM handles requests from both the DCACHE FSM & the ICACHE FSM.
4326    // There is 6 request types, with the following priorities :
4327    // 1 - Data Read Miss         : r_dcache_vci_miss_req and miss in the write buffer
4328    // 2 - Data Read Uncachable   : r_dcache_vci_unc_req 
4329    // 3 - Instruction Miss       : r_icache_miss_req and miss in the write buffer
4330    // 4 - Instruction Uncachable : r_icache_unc_req
4331    // 5 - Data Write             : r_wbuf.rok()     
4332    // 6 - Data Store Conditionnal: r_dcache_vci_sc_req
4333    //
4334    // As we want to support several simultaneous VCI transactions, the VCI_CMD_FSM
4335    // and the VCI_RSP_FSM are fully desynchronized.
4336    //
4337    // VCI formats:
4338    // According to the VCI advanced specification, all read requests packets
4339    // (data Uncached, Miss data, instruction Uncached, Miss instruction)
4340    // are one word packets.
4341    // For write burst packets, all words are in the same cache line,
4342    // and addresses must be contiguous (the BE field is 0 in case of "holes").
4343    // The sc command packet implements actually a compare-and-swap mechanism
4344    // and the packet contains two flits.
4345    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4346
4347    switch ( r_vci_cmd_fsm.read() ) 
4348    {
4349        //////////////
4350        case CMD_IDLE:
4351        {
4352            // r_dcache_vci_miss_req and r_icache_miss_req require both a write_buffer access
4353            // to check a possible pending write on the same cache line.
4354            // As there is only one possible access per cycle to write buffer, we implement
4355            // a round-robin priority for this access, using the r_vci_cmd_imiss_prio flip-flop.
4356
4357            size_t      wbuf_min;
4358            size_t      wbuf_max;
4359
4360            bool dcache_miss_req = r_dcache_vci_miss_req.read()
4361                 and ( not r_icache_miss_req.read() or not r_vci_cmd_imiss_prio.read() );
4362
4363            bool icache_miss_req = r_icache_miss_req.read()
4364                 and ( not r_dcache_vci_miss_req.read() or r_vci_cmd_imiss_prio.read() );
4365
4366            // 1 - Data Read Miss
4367            if ( dcache_miss_req and r_wbuf.miss(r_dcache_vci_paddr.read()) )
4368            {
4369                r_vci_cmd_fsm         = CMD_DATA_MISS;
4370                r_dcache_vci_miss_req = false;
4371                r_vci_cmd_imiss_prio  = true;
4372//                m_cpt_dmiss_transaction++;
4373            }
4374            // 2 - Data Read Uncachable
4375            else if ( r_dcache_vci_unc_req.read() )
4376            {
4377                r_vci_cmd_fsm        = CMD_DATA_UNC;
4378                r_dcache_vci_unc_req = false;
4379//                m_cpt_dunc_transaction++;
4380            }
4381            // 3 - Instruction Miss
4382            else if ( icache_miss_req and r_wbuf.miss(r_icache_vci_paddr.read()) )
4383            {
4384                r_vci_cmd_fsm        = CMD_INS_MISS;
4385                r_icache_miss_req    = false;
4386                r_vci_cmd_imiss_prio = false;
4387//                m_cpt_imiss_transaction++;
4388            }
4389            // 4 - Instruction Uncachable
4390            else if ( r_icache_unc_req.read() )
4391            {
4392                r_vci_cmd_fsm    = CMD_INS_UNC;
4393                r_icache_unc_req = false;
4394//                m_cpt_iunc_transaction++;
4395            }
4396            // 5 - Data Write
4397            else if ( r_wbuf.rok(&wbuf_min, &wbuf_max) )
4398            {
4399                r_vci_cmd_fsm       = CMD_DATA_WRITE;
4400                r_vci_cmd_cpt       = wbuf_min;
4401                r_vci_cmd_min       = wbuf_min;
4402                r_vci_cmd_max       = wbuf_max;
4403//                m_cpt_write_transaction++;
4404//                m_length_write_transaction += (wbuf_max-wbuf_min+1);
4405            }
4406            // 6 - Data Store Conditionnal
4407            else if ( r_dcache_vci_sc_req.read() )
4408            {
4409                r_vci_cmd_fsm       = CMD_DATA_SC;
4410                r_dcache_vci_sc_req = false;
4411                r_vci_cmd_cpt       = 0;
4412//                m_cpt_sc_transaction++;
4413            }
4414            break;
4415        }
4416        ////////////////////
4417        case CMD_DATA_WRITE:
4418        {
4419            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )
4420            {
4421//                m_conso_wbuf_read++;
4422                r_vci_cmd_cpt = r_vci_cmd_cpt + 1;
4423                if (r_vci_cmd_cpt == r_vci_cmd_max) // last flit sent
4424                {
4425                    r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE ;
4426                    r_wbuf.sent() ;
4427                }
4428            }
4429            break;
4430        }
4431        /////////////////
4432        case CMD_DATA_SC:
4433        {
4434            // The SC VCI command contains two flits
4435            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )
4436            {
4437               r_vci_cmd_cpt = r_vci_cmd_cpt + 1;
4438               if (r_vci_cmd_cpt == 1) r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE ;
4439            }
4440            break;
4441        }
4442        //////////////////
4443        case CMD_INS_MISS:
4444        case CMD_INS_UNC:
4445        case CMD_DATA_MISS:
4446        case CMD_DATA_UNC:
4447        {
4448            // all read VCI commands contain one single flit
4449            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )  r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE;
4450            break;
4451        }
4452
4453    } // end  switch r_vci_cmd_fsm
4454
4455    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4456    // The VCI_RSP FSM controls the following ressources:
4457    // - r_vci_rsp_fsm:
4458    // - r_vci_rsp_fifo_icache (push)
4459    // - r_vci_rsp_fifo_dcache (push)
4460    // - r_vci_rsp_data_error (set)
4461    // - r_vci_rsp_ins_error (set)
4462    // - r_vci_rsp_cpt
4463    //
4464    // As the VCI_RSP and VCI_CMD are fully desynchronized to support several
4465    // simultaneous VCI transactions, this FSM uses the VCI TRDID field
4466    // to identify the transactions.
4467    //
4468    // VCI vormat:
4469    // This component checks the response packet length and accepts only
4470    // single word packets for write response packets.
4471    //
4472    // Error handling:
4473    // This FSM analyzes the VCI error code and signals directly the Write Bus Error.
4474    // In case of Read Data Error, the VCI_RSP FSM sets the r_vci_rsp_data_error
4475    // flip_flop and the error is signaled by the DCACHE FSM. 
4476    // In case of Instruction Error, the VCI_RSP FSM sets the r_vci_rsp_ins_error
4477    // flip_flop and the error is signaled by the ICACHE FSM. 
4478    // In case of Cleanup Error, the simulation stops with an error message...
4479    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4480
4481    switch ( r_vci_rsp_fsm.read() ) 
4482    {
4483    //////////////
4484    case RSP_IDLE:
4485    {
4486        if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
4487        {
4488            r_vci_rsp_cpt = 0;
4489
4490            if ( (p_vci_ini_d.rtrdid.read() >> (vci_param::T-1)) != 0 ) // Write transaction
4491            {
4492                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_WRITE;
4493            }
4494            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_INS_MISS )
4495            {
4496                r_vci_rsp_fsm = RSP_INS_MISS;
4497            }
4498            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_INS_UNC )
4499            {
4500                r_vci_rsp_fsm = RSP_INS_UNC;
4501            }
4502            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_DATA_MISS )
4503            {
4504                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_MISS;
4505            }
4506            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_DATA_UNC )
4507            {
4508                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_UNC;
4509            }
4510            else
4511            {
4512                assert(false and "Unexpected VCI response");
4513            }
4514        }
4515        break;
4516    }
4517        //////////////////
4518        case RSP_INS_MISS:
4519        {
4520            if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
4521            {
4522                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4523                {
4524                    r_vci_rsp_ins_error = true;
4525                    if ( p_vci_ini_d.reop.read() ) r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4526                }
4527                else                                        // no error reported
4528                {
4529                    if ( r_vci_rsp_fifo_icache.wok() )
4530                    {
4531                        assert( (r_vci_rsp_cpt.read() < m_icache_words) and
4532                        "The VCI response packet for instruction miss is too long" );
4533
4534                        r_vci_rsp_cpt                 = r_vci_rsp_cpt.read() + 1;
4535                        vci_rsp_fifo_icache_put       = true,
4536                        vci_rsp_fifo_icache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4537                        if ( p_vci_ini_d.reop.read() )
4538                        {
4539                            assert( (r_vci_rsp_cpt.read() == m_icache_words - 1) and
4540                            "The VCI response packet for instruction miss is too short");
4541
4542                            r_vci_rsp_fsm    = RSP_IDLE;
4543                        }
4544                    }
4545                }
4546            }
4547            break;
4548        }
4549        /////////////////
4550        case RSP_INS_UNC:
4551        {
4552            if (p_vci_ini_d.rspval.read() )
4553            {
4554                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
4555                "illegal VCI response packet for uncachable instruction");
4556
4557                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4558                {
4559                    r_vci_rsp_ins_error = true;
4560                    r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4561                }
4562                else                                         // no error reported
4563                {
4564                    if ( r_vci_rsp_fifo_icache.wok())
4565                    {
4566                        vci_rsp_fifo_icache_put       = true;
4567                        vci_rsp_fifo_icache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4568                        r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4569                    }
4570                }
4571            }
4572            break;
4573        }
4574        ///////////////////
4575        case RSP_DATA_MISS:
4576        {
4577            if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
4578            {
4579                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4580                {
4581                    r_vci_rsp_data_error = true;
4582                    if ( p_vci_ini_d.reop.read() ) r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4583                }
4584                else                                        // no error reported
4585                {
4586                    if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.wok() )
4587                    {
4588                        assert( (r_vci_rsp_cpt.read() < m_dcache_words) and
4589                        "The VCI response packet for data miss is too long");
4590
4591                        r_vci_rsp_cpt                 = r_vci_rsp_cpt.read() + 1;
4592                        vci_rsp_fifo_dcache_put       = true,
4593                        vci_rsp_fifo_dcache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4594                        if ( p_vci_ini_d.reop.read() )
4595                        {
4596                            assert( (r_vci_rsp_cpt.read() == m_dcache_words - 1) and
4597                            "The VCI response packet for data miss is too short");
4598
4599                            r_vci_rsp_fsm     = RSP_IDLE;
4600                        }
4601                    }
4602                }
4603            }
4604            break;
4605        }
4606        //////////////////
4607        case RSP_DATA_UNC:
4608        {
4609            if (p_vci_ini_d.rspval.read() )
4610            {
4611                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
4612                "illegal VCI response packet for uncachable read data");
4613
4614                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4615                {
4616                    r_vci_rsp_data_error = true;
4617                    r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4618                }
4619                else                                         // no error reported
4620                {
4621                    if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.wok())
4622                    {
4623                        vci_rsp_fifo_dcache_put       = true;
4624                        vci_rsp_fifo_dcache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4625                        r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4626                    }
4627                }
4628            }
4629            break;
4630        }
4631        ////////////////////
4632        case RSP_DATA_WRITE:
4633        {
4634            if (p_vci_ini_d.rspval.read())
4635            {
4636                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
4637                "a VCI response packet must contain one flit for a write transaction");
4638
4639                r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4640                uint32_t   wbuf_index = p_vci_ini_d.rtrdid.read() - (1<<(vci_param::T-1));
4641                bool       cacheable  = r_wbuf.completed(wbuf_index);
4642                if ( not cacheable ) r_dcache_pending_unc_write = false;
4643                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 ) r_iss.setWriteBerr();
4644            }
4645            break;
4646        }
4647    } // end switch r_vci_rsp_fsm
4648
4649    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4650    // The CLEANUP FSM send the cleanup commands on the coherence network,
4651    // and supports simultaneous cleanup transactions, but two simultaneous
4652    // transactions mut address different cache lines.
4653    // Therefore, the line number is registered in an associative
4654    // registration buffer (Content Adressable Memory) by the CLEANUP FSM,
4655    // and the corresponding slot (identified by the VCI TRDID field) is cleared
4656    // when the cleanup transaction response is received.
4657    // It handles cleanup requests from both the DCACHE FSM & ICACHE FSM
4658    // with a round robin priority, and can support up to 4 simultaneous
4659    // cleanup transactions (4 slots in the registration buffer).
4660    // The r_dcache_cleanup_req (or r_icache_cleanup_req) flip-flops are reset
4661    // when the command has been sent.
4662    // The VCI TRDID field is used to distinguish data/instruction cleanups:
4663    // - if data cleanup        : TRDID = 2*index + 0
4664    // - if instruction cleanup : TRDID = 2*index + 1
4665    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4666
4667    switch ( r_cleanup_fsm.read() ) 
4668    {
4669        ///////////////////////
4670        case CLEANUP_DATA_IDLE:     // dcache has highest priority
4671        {
4672            size_t  index = 0;
4673            bool    ok;
4674            if ( r_dcache_cleanup_req.read() )      // dcache request
4675            {
4676                ok = r_cleanup_buffer.register_value( r_dcache_cleanup_line.read(), 
4677                                                      &index );   
4678                if ( ok )   // successful registration
4679                {
4680                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_DATA_GO; 
4681                    r_cleanup_trdid = index<<1;
4682                }
4683            }
4684            else if ( r_icache_cleanup_req.read() ) // icache request
4685            {
4686                ok = r_cleanup_buffer.register_value( r_icache_cleanup_line.read(), 
4687                                                      &index );   
4688                if ( ok )   // successful registration
4689                {
4690                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_INS_GO; 
4691                    r_cleanup_trdid = (index<<1) + 1;
4692                }
4693            }
4694            break;
4695        }
4696        //////////////////////
4697        case CLEANUP_INS_IDLE:     // icache has highest priority
4698        {
4699            size_t  index = 0;
4700            bool    ok;
4701            if ( r_icache_cleanup_req.read() )      // icache request
4702            {
4703                ok = r_cleanup_buffer.register_value( r_icache_cleanup_line.read(),
4704                                                      &index );   
4705                if ( ok )   // successful registration
4706                {
4707                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_INS_GO;
4708                    r_cleanup_trdid = (index<<1) + 1;
4709                }
4710            }
4711            else if ( r_dcache_cleanup_req.read() ) // dcache request
4712            {
4713                ok = r_cleanup_buffer.register_value( r_dcache_cleanup_line.read(),
4714                                                      &index );   
4715                if ( ok )   // successful registration
4716                {
4717                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_DATA_GO;
4718                    r_cleanup_trdid = index<<1;
4719                }
4720            }
4721            break;
4722        }
4723        /////////////////////
4724        case CLEANUP_DATA_GO:
4725        {
4726            if ( p_vci_ini_c.cmdack.read() )
4727            {
4728                r_dcache_cleanup_req = false;
4729                r_cleanup_fsm        = CLEANUP_INS_IDLE;
4730
4731#if DEBUG_CLEANUP
4732if ( m_debug_cleanup_fsm )
4733{
4734    std::cout << "  <PROC.CLEANUP_DATA_GO> Cleanup request for icache:" << std::hex
4735              << " address = " << (r_dcache_cleanup_line.read()*m_dcache_words*4)
4736              << " / trdid = " << r_cleanup_trdid.read() << std::endl;
4737}
4738#endif
4739            }
4740            break;
4741        }
4742        ////////////////////////
4743        case CLEANUP_INS_GO:
4744        {
4745            if ( p_vci_ini_c.cmdack.read() )
4746            {
4747                r_icache_cleanup_req = false;
4748                r_cleanup_fsm        = CLEANUP_DATA_IDLE;
4749
4750#if DEBUG_CLEANUP
4751if ( m_debug_cleanup_fsm )
4752{
4753    std::cout << "  <PROC.CLEANUP_INS_GO> Cleanup request for dcache:" << std::hex
4754              << " address = " << (r_icache_cleanup_line.read()*m_icache_words*4)
4755              << " / trdid = " << r_cleanup_trdid.read() << std::endl;
4756}
4757#endif
4758            }
4759            break;
4760        }
4761    } // end switch CLEANUP FSM
4762
4763    //////////////// Handling  cleanup responses //////////////////
4764    if ( p_vci_ini_c.rspval.read() )    // valid response
4765    {
4766        r_cleanup_buffer.cancel_index( p_vci_ini_c.rtrdid.read() >> 1);
4767    }
4768
4769    ///////////////// Response FIFOs update  //////////////////////
4770    r_vci_rsp_fifo_icache.update(vci_rsp_fifo_icache_get,
4771                                 vci_rsp_fifo_icache_put,
4772                                 vci_rsp_fifo_icache_data);
4773
4774    r_vci_rsp_fifo_dcache.update(vci_rsp_fifo_dcache_get,
4775                                 vci_rsp_fifo_dcache_put,
4776                                 vci_rsp_fifo_dcache_data);
4777} // end transition()
4778
4779///////////////////////
4780tmpl(void)::genMoore()
4781///////////////////////
4782{
4783    ////////////////////////////////////////////////////////////////
4784    // VCI initiator command on the coherence network (cleanup)
4785    // it depends on the CLEANUP FSM state
4786
4787    paddr_t  address;
4788
4789    if ( r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_DATA_GO )
4790        address = r_dcache_cleanup_line.read()*m_dcache_words*4;
4791    else if ( r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_INS_GO )
4792        address = r_icache_cleanup_line.read()*m_icache_words*4;
4793    else
4794        address = 0;
4795
4796    p_vci_ini_c.cmdval  = ((r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_DATA_GO) or
4797                           (r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_INS_GO) );
4798    p_vci_ini_c.address = address;
4799    p_vci_ini_c.wdata   = 0;
4800    p_vci_ini_c.be      = 0xF;
4801    p_vci_ini_c.plen    = 4;
4802    p_vci_ini_c.cmd     = vci_param::CMD_WRITE;
4803    p_vci_ini_c.trdid   = r_cleanup_trdid.read();
4804    p_vci_ini_c.pktid   = 0;
4805    p_vci_ini_c.srcid   = m_srcid_c;
4806    p_vci_ini_c.cons    = false;
4807    p_vci_ini_c.wrap    = false;
4808    p_vci_ini_c.contig  = false;
4809    p_vci_ini_c.clen    = 0;
4810    p_vci_ini_c.cfixed  = false;
4811    p_vci_ini_c.eop     = true;
4812
4813    /////////////////////////////////////////////////////////////////
4814    // VCI initiator response on the coherence network (cleanup)
4815    // We always consume the response, and we don't use it.
4816
4817    p_vci_ini_c.rspack  = true;
4818
4819    /////////////////////////////////////////////////////////////////
4820    // VCI initiator command on the direct network
4821    // it depends on the CMD FSM state
4822
4823    p_vci_ini_d.pktid  = 0;
4824    p_vci_ini_d.srcid  = m_srcid_d;
4825    p_vci_ini_d.cons   = (r_vci_cmd_fsm.read() == CMD_DATA_SC);
4826    p_vci_ini_d.contig = not (r_vci_cmd_fsm.read() == CMD_DATA_SC);
4827    p_vci_ini_d.wrap   = false;
4828    p_vci_ini_d.clen   = 0;
4829    p_vci_ini_d.cfixed = false;
4830
4831    switch ( r_vci_cmd_fsm.read() ) {
4832
4833    case CMD_IDLE:
4834        p_vci_ini_d.cmdval  = false;
4835        p_vci_ini_d.address = 0;
4836        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4837        p_vci_ini_d.be      = 0;
4838        p_vci_ini_d.trdid   = 0;
4839        p_vci_ini_d.plen    = 0;
4840        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_NOP;
4841        p_vci_ini_d.eop     = false;
4842        break;
4843
4844    case CMD_INS_MISS:
4845        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4846        p_vci_ini_d.address = r_icache_vci_paddr.read() & m_icache_yzmask;
4847        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4848        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4849        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_INS_MISS;
4850        p_vci_ini_d.plen    = m_icache_words<<2;
4851        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4852        p_vci_ini_d.eop     = true;
4853        break;
4854
4855    case CMD_INS_UNC:
4856        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4857        p_vci_ini_d.address = r_icache_vci_paddr.read() & ~0x3;
4858        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4859        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4860        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_INS_UNC;
4861        p_vci_ini_d.plen    = 4;
4862        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4863        p_vci_ini_d.eop     = true;
4864        break;
4865
4866    case CMD_DATA_MISS:
4867        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4868        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & m_dcache_yzmask;
4869        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4870        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4871        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_DATA_MISS;
4872        p_vci_ini_d.plen    = m_dcache_words << 2;
4873        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4874        p_vci_ini_d.eop     = true;
4875        break;
4876
4877    case CMD_DATA_UNC:
4878        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4879        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & ~0x3;
4880        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4881        p_vci_ini_d.be      = r_dcache_vci_unc_be.read();
4882        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_DATA_UNC;
4883        p_vci_ini_d.plen    = 4;
4884        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4885        p_vci_ini_d.eop     = true;
4886        break;
4887
4888    case CMD_DATA_WRITE:
4889        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4890        p_vci_ini_d.address = r_wbuf.getAddress(r_vci_cmd_cpt.read()) & ~0x3;
4891        p_vci_ini_d.wdata   = r_wbuf.getData(r_vci_cmd_cpt.read());
4892        p_vci_ini_d.be      = r_wbuf.getBe(r_vci_cmd_cpt.read());
4893        p_vci_ini_d.trdid   = r_wbuf.getIndex() + (1<<(vci_param::T-1));
4894        p_vci_ini_d.plen    = (r_vci_cmd_max.read() - r_vci_cmd_min.read() + 1) << 2;
4895        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_WRITE;
4896        p_vci_ini_d.eop     = (r_vci_cmd_cpt.read() == r_vci_cmd_max.read());
4897        break;
4898
4899    case CMD_DATA_SC:
4900        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4901        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & ~0x3;
4902        if ( r_vci_cmd_cpt.read() == 0 ) p_vci_ini_d.wdata = r_dcache_vci_sc_old.read();
4903        else                             p_vci_ini_d.wdata = r_dcache_vci_sc_new.read();
4904        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4905        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_DATA_UNC; 
4906        p_vci_ini_d.plen    = 8;
4907        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_STORE_COND;
4908        p_vci_ini_d.eop     = (r_vci_cmd_cpt.read() == 1);
4909        break;     
4910    } // end switch r_vci_cmd_fsm
4911
4912    //////////////////////////////////////////////////////////
4913    // VCI initiator response on the direct network
4914    // it depends on the VCI RSP state
4915
4916    switch (r_vci_rsp_fsm.read() )
4917    {
4918        case RSP_DATA_WRITE : p_vci_ini_d.rspack = true; break;
4919        case RSP_INS_MISS   : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_icache.wok(); break;
4920        case RSP_INS_UNC    : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_icache.wok(); break;
4921        case RSP_DATA_MISS  : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_dcache.wok(); break;
4922        case RSP_DATA_UNC   : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_dcache.wok(); break;
4923        case RSP_IDLE       : p_vci_ini_d.rspack = false; break;
4924    } // end switch r_vci_rsp_fsm
4925
4926    ////////////////////////////////////////////////////////////////
4927    // VCI target command and response on the coherence network
4928    switch ( r_tgt_fsm.read() ) 
4929    {
4930    case TGT_IDLE:
4931    case TGT_UPDT_WORD:
4932    case TGT_UPDT_DATA:
4933        p_vci_tgt_c.cmdack  = true;
4934        p_vci_tgt_c.rspval  = false;
4935        break;
4936
4937    case TGT_RSP_BROADCAST:
4938        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4939        p_vci_tgt_c.rspval  = not r_tgt_icache_req.read() and not r_tgt_dcache_req.read()
4940                              and ( r_tgt_icache_rsp.read() or r_tgt_dcache_rsp.read() );
4941        p_vci_tgt_c.rsrcid  = r_tgt_srcid.read();
4942        p_vci_tgt_c.rpktid  = r_tgt_pktid.read();
4943        p_vci_tgt_c.rtrdid  = r_tgt_trdid.read();
4944        p_vci_tgt_c.rdata   = 0;
4945        p_vci_tgt_c.rerror  = 0;
4946        p_vci_tgt_c.reop    = true;
4947        break;
4948
4949    case TGT_RSP_ICACHE:
4950        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4951        p_vci_tgt_c.rspval  = not r_tgt_icache_req.read() and r_tgt_icache_rsp.read();
4952        p_vci_tgt_c.rsrcid  = r_tgt_srcid.read();
4953        p_vci_tgt_c.rpktid  = r_tgt_pktid.read();
4954        p_vci_tgt_c.rtrdid  = r_tgt_trdid.read();
4955        p_vci_tgt_c.rdata   = 0;
4956        p_vci_tgt_c.rerror  = 0;
4957        p_vci_tgt_c.reop    = true;
4958        break;
4959
4960    case TGT_RSP_DCACHE:
4961        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4962        p_vci_tgt_c.rspval  = not r_tgt_dcache_req.read() and r_tgt_dcache_rsp.read();
4963        p_vci_tgt_c.rsrcid  = r_tgt_srcid.read();
4964        p_vci_tgt_c.rpktid  = r_tgt_pktid.read();
4965        p_vci_tgt_c.rtrdid  = r_tgt_trdid.read();
4966        p_vci_tgt_c.rdata   = 0;
4967        p_vci_tgt_c.rerror  = 0;
4968        p_vci_tgt_c.reop    = true;
4969        break;
4970
4971    case TGT_REQ_BROADCAST:
4972    case TGT_REQ_ICACHE:
4973    case TGT_REQ_DCACHE:
4974        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4975        p_vci_tgt_c.rspval  = false;
4976        break;
4977
4978    } // end switch TGT_FSM
4979} // end genMoore
4980
4981}}
4982
4983// Local Variables:
4984// tab-width: 4
4985// c-basic-offset: 4
4986// c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
4987// indent-tabs-mode: nil
4988// End:
4989
4990// vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4
4991
4992
4993
4994
4995
4996
4997
4998
4999
5000
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.