source: trunk/modules/vci_cc_vcache_wrapper_v4/caba/source/src/vci_cc_vcache_wrapper_v4.cpp @ 229

Last change on this file since 229 was 229, checked in by alain, 12 years ago

bug fix

File size: 187.6 KB
Line 
1/* i*- 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  &mtd,
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_c,
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(mtd.getCacheabilityTable()),
180      m_segment(mtc.getSegment(target_index_c)),
181      m_srcid_d(mtd.indexForId(initiator_index_d)),
182      m_srcid_c(mtc.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 = " << std::dec << 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
1425#ifdef INSTRUMENTATION
1426m_cpt_icache_miss++;
1427#endif
1428                    r_icache_fsm      = ICACHE_MISS_VICTIM;
1429                    r_icache_miss_req = true;
1430                }
1431                else                    // cache hit
1432                {
1433     
1434#ifdef INSTRUMENTATION
1435m_cpt_ins_read++; 
1436#endif
1437                    m_irsp.valid       = true;
1438                    m_irsp.instruction = cache_inst;
1439                }
1440            }
1441            else                // non cacheable read
1442            {
1443                r_icache_unc_req  = true;
1444                r_icache_fsm      = ICACHE_UNC_WAIT;
1445            }
1446        }    // end if m_ireq.valid
1447        break;
1448    }
1449    /////////////////////
1450    case ICACHE_TLB_WAIT:       // Waiting the itlb update by the DCACHE FSM after a tlb miss
1451                                // the itlb is udated by the DCACHE FSM, as well as the
1452                                // r_mmu_ietr and r_mmu_ibvar registers in case of error.
1453                                // the itlb is not accessed by ICACHE FSM until DCACHE FSM
1454                                // reset the r_icache_tlb_miss_req flip-flop
1455                                // external coherence request are accepted in this state.
1456    {
1457        // external coherence request
1458        if ( r_tgt_icache_req.read() )
1459        {
1460            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
1461            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1462            break;
1463        }
1464
1465        if ( m_ireq.valid ) m_cost_ins_tlb_miss_frz++;
1466
1467        // DCACHE FSM signals response by reseting the request flip-flop
1468        if ( not r_icache_tlb_miss_req.read() )
1469        {
1470            if ( r_icache_tlb_rsp_error.read() ) // error reported : tlb not updated
1471            {
1472                r_icache_tlb_rsp_error = false;
1473                m_irsp.error             = true;
1474                m_irsp.valid             = true;
1475                r_icache_fsm           = ICACHE_IDLE;
1476            }
1477            else                                // tlb updated : return to IDLE state
1478            {
1479                r_icache_fsm  = ICACHE_IDLE;
1480            }
1481        }
1482        break;
1483    }
1484    //////////////////////////
1485    case ICACHE_XTN_TLB_FLUSH:          // invalidate in one cycle all non global TLB entries
1486    {   
1487        r_itlb.flush();   
1488        r_dcache_xtn_req     = false;
1489        r_icache_fsm         = ICACHE_IDLE;
1490        break;
1491    }
1492    ////////////////////////////
1493    case ICACHE_XTN_CACHE_FLUSH:        // Invalidate sequencially all cache lines using
1494                                        // the r_icache_flush_count register as a slot counter.
1495                                        // We loop in this state until all slots have been visited.
1496                                        // A cleanup request is generated for each valid line
1497                                        // and we are blocked until the previous cleanup is completed
1498    {
1499        if ( not r_icache_cleanup_req.read() )
1500        {
1501            size_t      way = r_icache_flush_count.read()/m_icache_sets;
1502            size_t      set = r_icache_flush_count.read()%m_icache_sets;
1503            paddr_t     nline;
1504            bool        cleanup_req = r_icache.inval( way, 
1505                                                      set, 
1506                                                      &nline );
1507            if ( cleanup_req )
1508            {
1509                r_icache_cleanup_req  = true;
1510                r_icache_cleanup_line = nline;
1511            }
1512            r_icache_flush_count = r_icache_flush_count.read() + 1;
1513        }
1514       
1515        if ( r_icache_flush_count.read() == (m_icache_sets*m_icache_ways - 1) )
1516        {
1517            r_dcache_xtn_req    = false;
1518            r_icache_fsm        = ICACHE_IDLE;
1519        }
1520        break;
1521    }
1522    //////////////////////////
1523    case ICACHE_XTN_TLB_INVAL:          // invalidate one TLB entry selected by the virtual address
1524                                        // stored in the r_dcache_p0_wdata register
1525    {
1526        r_itlb.inval(r_dcache_p0_wdata.read());
1527        r_dcache_xtn_req     = false;
1528        r_icache_fsm         = ICACHE_IDLE;
1529        break;
1530    }
1531    ///////////////////////////////
1532    case ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_VA:     // Selective cache line invalidate with virtual address
1533                                        // requires 3 cycles (in case of hit on itlb and icache).
1534                                        // In this state, we access TLB to translate virtual address
1535                                        // stored in the r_dcache_p0_wdata register.
1536    {
1537        paddr_t         paddr;                     
1538        bool            hit;
1539
1540        // read physical address in TLB when MMU activated
1541        if ( r_mmu_mode.read() & INS_TLB_MASK )         // itlb activated
1542        {
1543
1544#ifdef INSTRUMENTATION
1545m_cpt_itlb_read++;
1546#endif
1547            hit = r_itlb.translate(r_dcache_p0_wdata.read(), 
1548                                   &paddr); 
1549        } 
1550        else                                            // itlb not activated
1551        {
1552            paddr       = (paddr_t)r_dcache_p0_wdata.read();
1553            hit         = true;
1554        }
1555
1556        if ( hit )              // continue the selective inval process
1557        {
1558            r_icache_vci_paddr    = paddr;               
1559            r_icache_fsm          = ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_PA;
1560        }
1561        else                    // miss : send a request to DCACHE FSM
1562        {
1563
1564#ifdef INSTRUMENTATION
1565m_cpt_itlb_miss++;
1566#endif
1567            r_icache_tlb_miss_req = true;
1568            r_icache_fsm          = ICACHE_TLB_WAIT;
1569        }
1570        break;
1571    }
1572    ///////////////////////////////
1573    case ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_PA:     // selective invalidate cache line with physical address
1574                                        // require 2 cycles. In this state, we read dcache,
1575                                        // with address stored in r_icache_vci_paddr register.
1576    {
1577        uint32_t        data;
1578        size_t          way;
1579        size_t          set;
1580        size_t          word;
1581        bool            hit = r_icache.read(r_icache_vci_paddr.read(),
1582                                            &data,
1583                                            &way,
1584                                            &set,
1585                                            &word);
1586        if ( hit )      // inval to be done
1587        {
1588                r_icache_miss_way = way;
1589                r_icache_miss_set = set;
1590                r_icache_fsm      = ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_GO;
1591        }
1592        else            // miss : acknowlege the XTN request and return
1593        {
1594            r_dcache_xtn_req = false; 
1595            r_icache_fsm     = ICACHE_IDLE;
1596        }
1597        break;
1598    }
1599    ///////////////////////////////
1600    case ICACHE_XTN_CACHE_INVAL_GO:     // In this state, we invalidate the cache line & cleanup.
1601                                        // We are blocked if the previous cleanup is not completed
1602    {
1603        paddr_t nline;
1604
1605        if ( not r_icache_cleanup_req.read() )
1606        {
1607            bool hit;
1608            hit = r_icache.inval( r_icache_miss_way.read(),
1609                                  r_icache_miss_set.read(),
1610                                  &nline );
1611            assert(hit && "XTN_ICACHE_INVAL way/set should still be in icache");
1612 
1613            // request cleanup
1614            r_icache_cleanup_req  = true;
1615            r_icache_cleanup_line = nline;
1616            // acknowledge the XTN request and return
1617            r_dcache_xtn_req      = false; 
1618            r_icache_fsm          = ICACHE_IDLE;
1619        }
1620        break;
1621    }
1622
1623    ////////////////////////
1624    case ICACHE_MISS_VICTIM:               // Selects a victim line
1625                                           // Set the r_icache_cleanup_req flip-flop
1626                                           // when the selected slot is not empty
1627    {
1628        m_cost_ins_miss_frz++;
1629
1630        size_t index;   // unused
1631        bool hit = r_cleanup_buffer.hit( r_icache_vci_paddr.read()>>(uint32_log2(m_icache_words)+2), &index );
1632        if ( not hit and not r_icache_cleanup_req.read() )
1633        {
1634            bool        valid;
1635            size_t      way;
1636            size_t      set;
1637            paddr_t     victim;
1638
1639            valid = r_icache.victim_select(r_icache_vci_paddr.read(),
1640                                           &victim, 
1641                                           &way, 
1642                                           &set);
1643            r_icache_miss_way     = way;
1644            r_icache_miss_set     = set;
1645
1646            if ( valid )
1647            {
1648                r_icache_cleanup_req  = true;
1649                r_icache_cleanup_line = victim;
1650                r_icache_fsm          = ICACHE_MISS_INVAL;
1651            }
1652            else
1653            {
1654                r_icache_fsm          = ICACHE_MISS_WAIT;
1655            }
1656        }
1657        break;
1658    }
1659    ///////////////////////
1660    case ICACHE_MISS_INVAL:     // invalidate the victim line
1661    {
1662        paddr_t nline;
1663        bool hit;
1664
1665        hit = r_icache.inval( r_icache_miss_way.read(),
1666                        r_icache_miss_set.read(),
1667                        &nline );       // unused
1668        assert(hit && "selected way/set line should be in icache");
1669
1670        r_icache_fsm = ICACHE_MISS_WAIT;
1671        break;
1672    }
1673    //////////////////////
1674    case ICACHE_MISS_WAIT:      // waiting a response to a miss request from VCI_RSP FSM
1675    {
1676        if ( m_ireq.valid ) m_cost_ins_miss_frz++;
1677
1678        // external coherence request
1679        if ( r_tgt_icache_req.read() )     
1680        {
1681            r_icache_fsm = ICACHE_CC_CHECK;
1682            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1683            break;
1684        }
1685
1686        if ( r_vci_rsp_ins_error.read() ) // bus error
1687        {
1688            r_mmu_ietr = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS; 
1689            r_mmu_ibvar  = r_icache_vaddr_save.read();
1690            m_irsp.valid           = true;
1691            m_irsp.error           = true;
1692            r_vci_rsp_ins_error  = false;
1693            r_icache_fsm = ICACHE_IDLE;
1694        }
1695        else if ( r_vci_rsp_fifo_icache.rok() ) // response available
1696        {
1697            r_icache_miss_word = 0;
1698            r_icache_fsm       = ICACHE_MISS_UPDT; 
1699        }       
1700        break;
1701    }
1702    //////////////////////
1703    case ICACHE_MISS_UPDT:      // update the cache (one word per cycle)
1704    {
1705        if ( m_ireq.valid ) m_cost_ins_miss_frz++;
1706
1707        if ( r_vci_rsp_fifo_icache.rok() )      // response available
1708        {
1709            if ( r_icache_miss_inval )  // Matching coherence request
1710                                        // We pop the response FIFO, without updating the cache
1711                                        // We send a cleanup for the missing line at the last word
1712                                        // Blocked if the previous cleanup is not completed
1713            {
1714                if ( r_icache_miss_word.read() < m_icache_words-1 )     // not the last word
1715                {
1716                    vci_rsp_fifo_icache_get = true;
1717                    r_icache_miss_word = r_icache_miss_word.read() + 1;
1718                }
1719                else                                                    // last word
1720                {
1721                    if ( not r_icache_cleanup_req.read() )      // no pending cleanup
1722                    {
1723                        vci_rsp_fifo_icache_get = true;
1724                        r_icache_cleanup_req    = true;
1725                        r_icache_cleanup_line   = r_icache_vci_paddr.read() >> (uint32_log2(m_icache_words<<2));
1726                        r_icache_miss_inval     = false;
1727                        r_icache_fsm            = ICACHE_IDLE;
1728                    }
1729                }
1730            }
1731            else                        // No matching coherence request
1732                                        // We pop the FIFO and update the cache
1733                                        // We update the directory at the last word
1734            {
1735
1736#ifdef INSTRUMENTATION
1737m_cpt_icache_data_write++;
1738#endif
1739                r_icache.write( r_icache_miss_way.read(),
1740                                r_icache_miss_set.read(),
1741                                r_icache_miss_word.read(),
1742                                r_vci_rsp_fifo_icache.read() );
1743                vci_rsp_fifo_icache_get = true;
1744                r_icache_miss_word = r_icache_miss_word.read() + 1;
1745                if ( r_icache_miss_word.read() == m_icache_words-1 )  // last word
1746                {
1747
1748#ifdef INSTRUMENTATION
1749m_cpt_icache_dir_write++;
1750#endif
1751                    r_icache.victim_update_tag( r_icache_vci_paddr.read(),
1752                                                r_icache_miss_way.read(),
1753                                                r_icache_miss_set.read() );
1754                    r_icache_fsm = ICACHE_IDLE;
1755                }
1756            }
1757        }
1758        break;
1759    }
1760    ////////////////////
1761    case ICACHE_UNC_WAIT:       // waiting a response to an uncacheable read from VCI_RSP FSM
1762                                //
1763    {
1764        // external coherence request
1765        if ( r_tgt_icache_req.read() ) 
1766        {
1767            r_icache_fsm      = ICACHE_CC_CHECK;
1768            r_icache_fsm_save = r_icache_fsm.read();
1769            break;
1770        }
1771
1772        if ( r_vci_rsp_ins_error.read() ) // bus error
1773        {
1774            r_mmu_ietr          = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS;   
1775            r_mmu_ibvar         = m_ireq.addr;
1776            r_vci_rsp_ins_error = false;
1777            m_irsp.valid        = true;
1778            m_irsp.error        = true;
1779            r_icache_fsm        = ICACHE_IDLE;
1780        }
1781        else if (r_vci_rsp_fifo_icache.rok() ) // instruction available
1782        {
1783            vci_rsp_fifo_icache_get = true;
1784            r_icache_fsm            = ICACHE_IDLE;
1785            if ( m_ireq.valid and (m_ireq.addr == r_icache_vaddr_save.read()) )  // request not modified
1786            {
1787                m_irsp.valid       = true;
1788                m_irsp.instruction = r_vci_rsp_fifo_icache.read();
1789            }
1790        }       
1791        break;
1792    }
1793    /////////////////////
1794    case ICACHE_CC_CHECK:       // This state is the entry point of a sub-fsm
1795                                // handling coherence requests.
1796                                // the return state is defined in r_icache_fsm_save.
1797    {
1798        paddr_t  paddr = r_tgt_paddr.read();
1799        paddr_t  mask  = ~((m_icache_words<<2)-1);
1800
1801        if( (r_icache_fsm_save.read() == ICACHE_MISS_WAIT) and
1802                ((r_icache_vci_paddr.read() & mask) == (paddr & mask)))         // matching a pending miss
1803        {
1804            r_icache_miss_inval = true;                         // signaling the matching
1805            r_tgt_icache_req    = false;                        // coherence request completed
1806            r_tgt_icache_rsp    = r_tgt_update.read();          // response required if update
1807            r_icache_fsm        = r_icache_fsm_save.read();
1808        }
1809        else                                                            // no match
1810        {
1811
1812#ifdef INSTRUMENTATION
1813m_cpt_icache_dir_read++;
1814#endif
1815            uint32_t    inst;
1816            size_t      way;
1817            size_t      set;
1818            size_t      word;
1819            bool        hit = r_icache.read(paddr, 
1820                                            &inst,
1821                                            &way, 
1822                                            &set, 
1823                                            &word);
1824            r_icache_cc_way = way;
1825            r_icache_cc_set = set;
1826
1827            if ( hit and r_tgt_update.read() )           // hit update
1828            {
1829                r_icache_fsm         = ICACHE_CC_UPDT;
1830                r_icache_cc_word     = r_tgt_word_min.read();
1831            }
1832            else if ( hit and not r_tgt_update.read() )  // hit inval
1833            {
1834                r_icache_fsm           = ICACHE_CC_INVAL;
1835            }
1836            else                                         // miss can happen
1837            {
1838                r_tgt_icache_req = false;
1839                r_tgt_icache_rsp = r_tgt_update.read();
1840                r_icache_fsm     = r_icache_fsm_save.read();
1841            }
1842        }
1843        break;
1844    }
1845
1846    /////////////////////
1847    case ICACHE_CC_INVAL:       // invalidate a cache line
1848    {                       
1849        paddr_t nline;
1850        bool hit;
1851        hit = r_icache.inval( r_icache_cc_way.read(),
1852                              r_icache_cc_set.read(), 
1853                              &nline );
1854        assert (hit && "ICACHE_CC_INVAL way/set should still be in icache");
1855        r_tgt_icache_req = false;
1856        r_tgt_icache_rsp = true;
1857        r_icache_fsm     = r_icache_fsm_save.read();
1858        break;
1859    }
1860    ////////////////////
1861    case ICACHE_CC_UPDT:        // write one word per cycle (from word_min to word_max)
1862    {
1863        size_t  word  = r_icache_cc_word.read();
1864        size_t  way   = r_icache_cc_way.read();
1865        size_t  set   = r_icache_cc_set.read();
1866
1867        r_icache.write( way,
1868                        set,
1869                        word,
1870                        r_tgt_buf[word],
1871                        r_tgt_be[word] );
1872
1873        r_icache_cc_word = word+1;
1874
1875        if ( word == r_tgt_word_max.read() )    // last word
1876        {
1877            r_tgt_icache_req = false;
1878            r_tgt_icache_rsp = true;
1879            r_icache_fsm     = r_icache_fsm_save.read();
1880        }
1881        break;
1882    }
1883
1884    } // end switch r_icache_fsm
1885
1886    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1887    //      DCACHE FSM
1888    //
1889    // Both the Cacheability Table, and the MMU cacheable bit are used to define
1890    // the cacheability, depending on the MMU mode.
1891    //
1892    // 1/ Coherence requests :
1893    //    There is a coherence request when the tgt_dcache_req flip-flop is set,
1894    //    requesting a line invalidation or a line update.
1895    //    Coherence requests are taken into account in IDLE, UNC_WAIT, MISS_WAIT states.
1896    //    The actions associated to the pre-empted state are not executed, the DCACHE FSM
1897    //    goes to the CC_CHECK state to execute the requested action, and returns to the
1898    //    pre-empted state.
1899    //
1900    // 2/ TLB miss
1901    //    The page tables can be cacheable.
1902    //    In case of miss in itlb or dtlb, the tlb miss is handled by a dedicated
1903    //    sub-fsm (DCACHE_TLB_MISS state), that handle possible miss in DCACHE,
1904    //    this sub-fsm implement the table-walk...
1905    //
1906    // 3/ processor requests :
1907    //    Processor READ, WRITE, LL or SC requests are taken in IDLE state only.
1908    //    The IDLE state implements a three stages pipe-line to handle write bursts:
1909    //    - The physical address is computed by dtlb in stage P0.
1910    //    - The registration in wbuf and the dcache hit are computed in stage P1.
1911    //    - The dcache update is done in stage P2. 
1912    //    WRITE or SC requests can require a PTE Dirty bit update (in memory),
1913    //    that is done (before handling the processor request) by a dedicated sub-fsm
1914    //    (DCACHE_DIRTY_TLB_SET state).
1915    //    If a PTE is modified, both the itlb and dtlb are selectively, but sequencially
1916    //    cleared by a dedicated sub_fsm (DCACHE_INVAL_TLB_SCAN state).
1917    //    If there is no write in the pipe, dcache and dtlb are accessed in parallel,
1918    //    (virtual address for itlb, and speculative physical address computed during
1919    //    previous cycle for dcache) in order to return the data in one cycle for a READ
1920    //    request. We just pay an extra cycle when the speculative access is failing.
1921    //
1922    // 4/ Atomic instructions LL/SC
1923    //    The LL/SC address can be cacheable or non cacheable.
1924    //    The reservation registers (r_dcache_ll_valid, r_dcache_ll_vaddr and
1925    //    r_dcache_ll_data are stored in the L1 cache controller, and not in the
1926    //    memory controller.
1927    //    - LL requests from the processor are transmitted as standard VCI
1928    //      READ transactions (one word / one line, depending on the cacheability).
1929    //    - SC requests from the processor are systematically transmitted to the
1930    //      memory cache as Compare&swap requests (both the data value stored in the
1931    //      r_dcache_ll_data register and the new value).
1932    //      The cache is not updated, as this is done in case of success by the
1933    //      coherence transaction.
1934    //
1935    // 5/ Non cacheable access:
1936    //    This component implement a strong order between non cacheable access
1937    //    (read or write) : A new non cacheable VCI transaction starts only when
1938    //    the previous non cacheable transaction is completed. Both cacheable and
1939    //    non cacheable transactions use the write buffer, but the DCACHE FSM registers
1940    //    a non cacheable write transaction posted in the write buffer by setting the
1941    //    r_dcache_pending_unc_write flip_flop. All other non cacheable requests
1942    //    are stalled until this flip-flop is reset by the VCI_RSP_FSM (when the
1943    //    pending non cacheable write transaction completes).
1944    //
1945    // 6/ Error handling: 
1946    //    When the MMU is not activated, Read Bus Errors are synchronous events,
1947    //    but Write Bus Errors are asynchronous events (processor is not frozen).
1948    //    - If a Read Bus Error is detected, the VCI_RSP FSM sets the
1949    //      r_vci_rsp_data_error flip-flop, without writing any data in the
1950    //      r_vci_rsp_fifo_dcache FIFO, and the synchronous error is signaled
1951    //      by the DCACHE FSM.
1952    //    - If a Write Bus Error is detected, the VCI_RSP FSM  signals
1953    //      the asynchronous error using the setWriteBerr() method.
1954    //    When the MMU is activated bus error are rare events, as the MMU
1955    //    checks the physical address before the VCI transaction starts.
1956    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1957
1958    // default value for m_drsp
1959    m_drsp.valid = false;
1960    m_drsp.error = false;
1961    m_drsp.rdata = 0;
1962
1963    switch ( r_dcache_fsm.read() ) 
1964    {
1965    case DCACHE_IDLE:   // There is 8 conditions to exit the IDLE state :
1966                        // 1) Dirty bit update (processor)      => DCACHE_DIRTY_GET_PTE
1967                        // 2) Coherence request (TGT FSM)       => DCACHE_CC_CHECK
1968                        // 3) ITLB miss request (ICACHE FSM)    => DCACHE_TLB_MISS
1969                        // 4) XTN request (processor)           => DCACHE_XTN_*
1970                        // 5) DTLB miss (processor)             => DCACHE_TLB_MISS
1971                        // 6) Cacheable read miss (processor)   => DCACHE_MISS_VICTIM
1972                        // 7) Uncacheable read (processor)      => DCACHE_UNC_WAIT
1973                        // 8) SC access (processor)             => DCACHE_SC_WAIT
1974                        //
1975                        // The dtlb is unconditionally accessed to translate the
1976                        // virtual adress from processor.
1977                        //
1978                        // There is 4 configurations to access the cache,
1979                        // depending on the pipe-line state, defined
1980                        // by the r_dcache_p0_valid (V0) flip-flop : P1 stage activated
1981                        // and    r_dcache_p1_valid (V1) flip-flop : P2 stage activated
1982                        //  V0 / V1 / Data      / Directory / comment                   
1983                        //  0  / 0  / read(A0)  / read(A0)  / read speculative access 
1984                        //  0  / 1  / write(A2) / nop       / read request delayed
1985                        //  1  / 0  / nop       / read(A1)  / read request delayed
1986                        //  1  / 1  / write(A2) / read(A1)  / read request delayed
1987    { 
1988        ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1989        // Handling P2 pipe-line stage
1990        // Inputs are r_dcache_p1_* registers.
1991        // If r_dcache_p1_valid is true, we update the local copy in dcache.
1992        // If the modified cache line has copies in TLBs, we launch a TLB invalidate
1993        // operation, going to DCACHE_INVAL_TLB_SCAN state.
1994
1995        bool tlb_inval_required = false;
1996
1997        if ( r_dcache_p1_valid.read() )         // P2 stage activated
1998        {
1999            size_t   way        = r_dcache_p1_cache_way.read();
2000            size_t   set        = r_dcache_p1_cache_set.read();
2001            size_t   word       = r_dcache_p1_cache_word.read();
2002            uint32_t wdata      = r_dcache_p1_wdata.read();
2003            vci_be_t be         = r_dcache_p1_be.read();
2004
2005            r_dcache.write( way,
2006                            set,
2007                            word,
2008                            wdata,
2009                            be );
2010#ifdef INSTRUMENTATION
2011m_cpt_dcache_data_write++; 
2012#endif
2013            // cache update after a WRITE hit can require itlb & dtlb inval or flush
2014            if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )
2015            {
2016                tlb_inval_required       = true;
2017                r_dcache_tlb_inval_count = 0;
2018                r_dcache_tlb_inval_line  = r_dcache_p1_paddr.read()>>
2019                                             (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 after a write hit
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#if DEBUG_DCACHE
2547if ( m_debug_dcache_fsm )
2548{
2549    std::cout << "  <PROC.DCACHE_IDLE> Speculative access miss" << std::endl;
2550}
2551#endif
2552                            }
2553                            // if cache miss, try to get the missing line
2554                            else if ( not cache_hit )
2555                            {
2556#ifdef INSTRUMENTATION
2557m_cpt_dcache_miss++;
2558#endif
2559                                r_dcache_vci_paddr    = paddr;
2560                                r_dcache_vci_miss_req = true;
2561                                r_dcache_miss_type    = PROC_MISS;
2562                                r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_VICTIM;
2563                            }
2564                            // if cache hit return the data
2565                            else                   
2566                            {
2567#ifdef INSTRUMENTATION
2568m_cpt_data_read++;
2569#endif
2570                                m_drsp.valid   = true;
2571                                m_drsp.rdata   = cache_rdata;
2572#if DEBUG_DCACHE
2573if ( m_debug_dcache_fsm )
2574{
2575    std::cout << "  <PROC.DCACHE_IDLE> HIT in dcache" << std::endl;
2576}
2577#endif
2578                            }
2579                        }
2580                        else                                    // uncacheable read
2581                        {
2582                            r_dcache_vci_paddr    = paddr;
2583                            r_dcache_vci_unc_be   = m_dreq.be;
2584                            r_dcache_vci_unc_req  = true;
2585                            r_dcache_fsm          = DCACHE_UNC_WAIT;
2586                        }
2587
2588                        // makes reservation in case of LL
2589                        if ( m_dreq.type == iss_t::DATA_LL )
2590                        {
2591                            r_dcache_ll_valid = true;
2592                            r_dcache_ll_data  = cache_rdata;
2593                            r_dcache_ll_vaddr = m_dreq.addr;
2594                        }
2595                        r_dcache_p0_valid = false;
2596                    } // end READ or LL
2597
2598                    // WRITE request:
2599                    // If the TLB is activated and the PTE Dirty bit is not set, we stall
2600                    // the processor and set the Dirty bit before handling the write request.
2601                    // If we don't need to set the Dirty bit, we can acknowledge
2602                    // the processor request, as the write arguments (including the
2603                    // physical address) are registered in r_dcache_p0 registers:
2604                    // We simply activate the P1 pipeline stage.
2605                    else if ( m_dreq.type == iss_t::DATA_WRITE )
2606                    {
2607                        if ( (r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK ) 
2608                              and not tlb_flags.d )             // Dirty bit must be set
2609                        {
2610                            // The PTE physical address is obtained from the nline value (dtlb),
2611                            // and the word index (proper bits of the virtual address)
2612                            if ( tlb_flags.b )  // PTE1
2613                            {
2614                                r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2615                                                       (paddr_t)((m_dreq.addr>>19) & 0x3c);
2616                            }
2617                            else                // PTE2
2618                            {
2619                                r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2620                                                       (paddr_t)((m_dreq.addr>>9) & 0x38);
2621                            }
2622                            r_dcache_fsm      = DCACHE_DIRTY_GET_PTE;
2623                            r_dcache_p0_valid = false;
2624                        }
2625                        else                                    // Write request accepted
2626                        {
2627#ifdef INSTRUMENTATION
2628m_cpt_data_write++;
2629#endif
2630                            m_drsp.valid      = true;
2631                            m_drsp.rdata      = 0;
2632                            r_dcache_p0_valid = true;
2633                        }
2634                    } // end WRITE
2635 
2636                    // SC request:
2637                    // The SC requests are taken only if the write pipe-line is empty.
2638                    // - if there is no valid registered LL, we just return rdata = 1
2639                    //   (atomic access failed) and the SC transaction is completed.
2640                    // - if a valid LL reservation (with the same address) is registered,
2641                    //   we test if a DIRTY bit update is required.
2642                    //   If the TLB is activated and the PTE Dirty bit is not set, we stall
2643                    //   the processor and set the Dirty bit before handling the write request.
2644                    //   If we don't need to set the Dirty bit, we request a SC transaction
2645                    //   to CMD FSM and go to DCACHE_SC_WAIT state, that will return
2646                    //   the response to the processor.
2647                    //   We don't check a possible write hit in dcache, as the cache update
2648                    //   is done by the coherence transaction induced by the SC...
2649                    else if ( ( m_dreq.type == iss_t::DATA_SC )
2650                        and not r_dcache_p0_valid.read() and not r_dcache_p1_valid.read() )
2651                    {
2652                        if ( (r_dcache_ll_vaddr.read() != m_dreq.addr)
2653                             or not r_dcache_ll_valid.read() )  // no valid registered LL
2654                        { 
2655#ifdef INSTRUMENTATION
2656m_cpt_data_sc++;
2657#endif
2658                            m_drsp.valid        = true;
2659                            m_drsp.rdata        = 1;
2660                            r_dcache_ll_valid   = false;
2661                        }
2662                        else                                    // valid registered LL
2663                        {
2664                            if ( (r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK ) 
2665                                  and not tlb_flags.d )                 // Dirty bit must be set
2666                            {
2667                                // The PTE physical address is obtained from the nline value (dtlb),
2668                                // and the word index (proper bits of the virtual address)
2669                                if ( tlb_flags.b )      // PTE1
2670                                {
2671                                    r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2672                                                           (paddr_t)((m_dreq.addr>>19) & 0x3c);
2673                                }
2674                                else                    // PTE2
2675                                {
2676                                    r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2677                                                           (paddr_t)((m_dreq.addr>>9) & 0x38);
2678                                }
2679                                r_dcache_fsm           = DCACHE_DIRTY_GET_PTE;
2680                            }
2681                            else                                        // SC request accepted
2682                            {
2683#ifdef INSTRUMENTATION
2684m_cpt_data_sc++;
2685#endif
2686     
2687                                r_dcache_vci_paddr  = paddr;
2688                                r_dcache_vci_sc_req = true;
2689                                r_dcache_vci_sc_old = r_dcache_ll_data.read();
2690                                r_dcache_vci_sc_new = m_dreq.wdata;
2691                                r_dcache_ll_valid   = false;
2692                                r_dcache_fsm        = DCACHE_SC_WAIT;
2693                            }
2694                        }
2695                        r_dcache_p0_valid = false;
2696                    } // end SC
2697                    else
2698                    {
2699                        r_dcache_p0_valid = false;
2700                    }
2701                } // end valid_req
2702                else
2703                {
2704                    r_dcache_p0_valid = false;
2705                }
2706            }  // end if read/write/ll/sc request       
2707        } // end dreq.valid
2708        else
2709        {
2710            r_dcache_p0_valid = false;
2711        } // end P0 pipe stage
2712        break;
2713    } 
2714    /////////////////////
2715    case DCACHE_TLB_MISS: // This is the entry point for the sub-fsm handling all tlb miss.
2716                          // Input arguments are:
2717                          // - r_dcache_tlb_vaddr
2718                          // - r_dcache_tlb_ins (true when itlb miss)
2719                          // The sub-fsm access the dcache to find the missing TLB entry,
2720                          // and activates the cache miss procedure in case of miss.
2721                          // It bypass the first level page table access if possible.
2722                          // It uses atomic access to update the R/L access bits
2723                          // in the page table if required.
2724                          // It directly updates the itlb or dtlb, and writes into the
2725                          // r_mmu_ins_* or r_mmu_data* error reporting registers.
2726    {
2727        uint32_t        ptba = 0;
2728        bool            bypass;
2729        paddr_t         pte_paddr;
2730
2731        // evaluate bypass in order to skip first level page table access
2732        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )                          // itlb miss
2733        {
2734            bypass = r_itlb.get_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(), &ptba);
2735        }
2736        else                                                    // dtlb miss
2737        {
2738            bypass = r_dtlb.get_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(), &ptba);
2739        }
2740
2741        if ( not bypass )     // Try to read PTE1/PTD1 in dcache
2742        {
2743            pte_paddr = (paddr_t)r_mmu_ptpr.read() << (INDEX1_NBITS+2) |
2744                        (paddr_t)((r_dcache_tlb_vaddr.read() >> PAGE_M_NBITS) << 2);
2745            r_dcache_tlb_paddr = pte_paddr;
2746            r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE1_GET;
2747        }
2748        else                  // Try to read PTE2 in dcache
2749        {
2750            pte_paddr = (paddr_t)ptba << PAGE_K_NBITS |
2751                        (paddr_t)(r_dcache_tlb_vaddr.read()&PTD_ID2_MASK)>>(PAGE_K_NBITS-3);
2752            r_dcache_tlb_paddr = pte_paddr;
2753            r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
2754        }
2755
2756#if DEBUG_DCACHE
2757if ( m_debug_dcache_fsm )
2758{
2759    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2760    {
2761        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_MISS> ITLB miss";
2762    }
2763    else
2764    {                           
2765        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_MISS> DTLB miss";
2766    }
2767    std::cout << " / VADDR = " << std::hex << r_dcache_tlb_vaddr.read()
2768              << " / BYPASS = " << bypass
2769              << " / PTE_ADR = " << pte_paddr << std::endl;
2770}
2771#endif
2772 
2773        break;
2774    }
2775    ///////////////////////// 
2776    case DCACHE_TLB_PTE1_GET:   // try to read a PT1 entry in dcache
2777    {
2778        uint32_t        entry;
2779        size_t          way;
2780        size_t          set;
2781        size_t          word;
2782
2783        bool     hit = r_dcache.read( r_dcache_tlb_paddr.read(),
2784                                      &entry,
2785                                      &way,
2786                                      &set,
2787                                      &word );
2788#ifdef INSTRUMENTATION
2789m_cpt_dcache_data_read++;
2790m_cpt_dcache_dir_read++;
2791#endif
2792        if ( hit )      //  hit in dcache
2793        {
2794            if ( not (entry & PTE_V_MASK) )     // unmapped
2795            {
2796                if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2797                {
2798                    r_mmu_ietr             = MMU_READ_PT1_UNMAPPED;
2799                    r_mmu_ibvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
2800                    r_icache_tlb_miss_req  = false;
2801                    r_icache_tlb_rsp_error = true;
2802                }
2803                else
2804                {
2805                    r_mmu_detr             = MMU_READ_PT1_UNMAPPED;
2806                    r_mmu_dbvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
2807                    m_drsp.valid             = true;
2808                    m_drsp.error             = true;
2809                }
2810                r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
2811
2812#if DEBUG_DCACHE
2813if ( m_debug_dcache_fsm )
2814{
2815    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache, but unmapped"
2816              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2817              << std::dec << " / way = " << way
2818              << std::dec << " / set = " << set
2819              << std::dec << " / word = " << word
2820              << std::hex << " / PTE1 = " << entry << std::endl;
2821}
2822#endif
2823 
2824            }
2825            else if( entry & PTE_T_MASK )       //  PTD : me must access PT2
2826            {
2827                // mark the cache line ac containing a PTD
2828                r_dcache_contains_ptd[m_dcache_sets*way+set] = true;
2829
2830                // register bypass
2831                if ( r_dcache_tlb_ins.read() )          // itlb
2832                {
2833                    r_itlb.set_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2834                                      entry & ((1 << (m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS)) - 1), 
2835                                      r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_icache_words<<2))); 
2836                }
2837                else                                    // dtlb
2838                {
2839                    r_dtlb.set_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2840                                      entry & ((1 << (m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS)) - 1),
2841                                      r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2));
2842                }
2843                r_dcache_tlb_paddr = (paddr_t)(entry & ((1<<(m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS))-1)) << PAGE_K_NBITS |
2844                                     (paddr_t)(((r_dcache_tlb_vaddr.read() & PTD_ID2_MASK) >> PAGE_K_NBITS) << 3);
2845                r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
2846
2847#if DEBUG_DCACHE
2848if ( m_debug_dcache_fsm )
2849{
2850    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache"
2851              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2852              << std::dec << " / way = " << way
2853              << std::dec << " / set = " << set
2854              << std::dec << " / word = " << word
2855              << std::hex << " / PTD = " << entry << std::endl;
2856}
2857#endif
2858            }
2859            else                        //  PTE1 :  we must update the TLB
2860            {
2861                r_dcache_in_tlb[m_icache_sets*way+set] = true;
2862                r_dcache_tlb_pte_flags  = entry;
2863                r_dcache_tlb_cache_way  = way;
2864                r_dcache_tlb_cache_set  = set;
2865                r_dcache_tlb_cache_word = word;
2866                r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_PTE1_SELECT;
2867
2868#if DEBUG_DCACHE
2869if ( m_debug_dcache_fsm )
2870{
2871    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache"
2872              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2873              << std::dec << " / way = " << way
2874              << std::dec << " / set = " << set
2875              << std::dec << " / word = " << word
2876              << std::hex << " / PTE1 = " << entry << std::endl;
2877}
2878#endif
2879            }
2880        }
2881        else            // we must load the missing cache line in dcache
2882        {
2883            r_dcache_vci_miss_req  = true;             
2884            r_dcache_vci_paddr     = r_dcache_tlb_paddr.read(); 
2885            r_dcache_miss_type     = PTE1_MISS;
2886            r_dcache_fsm           = DCACHE_MISS_VICTIM;         
2887
2888#if DEBUG_DCACHE
2889if ( m_debug_dcache_fsm )
2890{
2891    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> MISS in dcache:"
2892              << " PTE1 address = " << std::hex << r_dcache_tlb_paddr.read() << std::endl;
2893}
2894#endif
2895        }
2896        break;
2897    }
2898    ////////////////////////////
2899    case DCACHE_TLB_PTE1_SELECT:        // select a slot for PTE1
2900    {
2901        size_t  way;
2902        size_t  set;
2903
2904        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
2905        {
2906            r_itlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2907                           true,  // PTE1
2908                           &way,
2909                           &set );
2910#ifdef INSTRUMENTATION
2911m_cpt_itlb_read++;
2912#endif
2913        }
2914        else
2915        {
2916            r_dtlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2917                           true,  // PTE1
2918                           &way,
2919                           &set );
2920#ifdef INSTRUMENTATION
2921m_cpt_dtlb_read++;
2922#endif
2923        }
2924        r_dcache_tlb_way = way;
2925        r_dcache_tlb_set = set;
2926        r_dcache_fsm     = DCACHE_TLB_PTE1_UPDT;
2927
2928#if DEBUG_DCACHE
2929if ( m_debug_dcache_fsm )
2930{
2931    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2932        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_SELECT> Select a slot in ITLB:";
2933    else                           
2934        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_SELECT> Select a slot in DTLB:";
2935        std::cout << " way = " << std::dec << way
2936                  << " / set = " << set << std::endl;
2937}
2938#endif
2939        break;
2940    }
2941    //////////////////////////
2942    case DCACHE_TLB_PTE1_UPDT:  // write a new PTE1 in tlb after testing the L/R bit
2943                                // if L/R bit already set, exit the sub-fsm
2944                                // if not, the page table must be updated
2945    {
2946        paddr_t   nline = r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2);   
2947        uint32_t  pte   = r_dcache_tlb_pte_flags.read();
2948        bool      updt  = false;
2949        bool      local = true;
2950
2951        // We should compute the access locality:
2952        // The PPN MSB bits define the destination cluster index.
2953        // The m_srcid_d MSB bits define the source cluster index.
2954        // The number of bits to compare depends on the number of clusters,
2955        // and can be obtained in the mapping table.
2956        // As long as this computation is not done, all access are local.
2957
2958        if ( local )                                            // local access
2959        {
2960            if ( not ((pte & PTE_L_MASK) == PTE_L_MASK) ) // we must set the L bit
2961            {
2962                updt                = true;
2963                r_dcache_vci_sc_old = pte;
2964                r_dcache_vci_sc_new = pte | PTE_L_MASK;
2965                pte                 = pte | PTE_L_MASK;
2966            }
2967        }
2968        else                                                    // remote access
2969        {
2970            if ( not ((pte & PTE_R_MASK) == PTE_R_MASK) ) // we must set the R bit
2971            {
2972                updt                = true;
2973                r_dcache_vci_sc_old = pte;
2974                r_dcache_vci_sc_new = pte | PTE_R_MASK;
2975                pte                 = pte | PTE_R_MASK;
2976            }
2977        }
2978
2979        // update TLB
2980        if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2981        {
2982            r_itlb.write( true,         // 2M page
2983                          pte,
2984                          0,            // argument unused for a PTE1
2985                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
2986                          r_dcache_tlb_way.read(), 
2987                          r_dcache_tlb_set.read(),
2988                          nline );
2989#ifdef INSTRUMENTATION
2990m_cpt_itlb_write++;
2991#endif
2992        }
2993        else
2994        {
2995            r_dtlb.write( true,         // 2M page
2996                          pte,
2997                          0,            // argument unused for a PTE1
2998                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
2999                          r_dcache_tlb_way.read(), 
3000                          r_dcache_tlb_set.read(),
3001                          nline );
3002#ifdef INSTRUMENTATION
3003m_cpt_dtlb_write++;
3004#endif
3005        }
3006        // next state
3007        if ( updt ) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_LR_UPDT;  // dcache and page table update
3008        else        r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_RETURN;   // exit sub-fsm
3009
3010#if DEBUG_DCACHE
3011if ( m_debug_dcache_fsm )
3012{
3013    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3014    {
3015        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_UPDT> write PTE1 in ITLB";
3016        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3017                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3018        r_itlb.printTrace();
3019    }
3020    else                           
3021    {
3022        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_UPDT> write PTE1 in DTLB";
3023        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3024                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3025        r_dtlb.printTrace();
3026    }
3027   
3028}
3029#endif
3030        break;
3031    }
3032    /////////////////////////
3033    case DCACHE_TLB_PTE2_GET:   // Try to get a PTE2 (64 bits) in the dcache
3034    {
3035        uint32_t        pte_flags;
3036        uint32_t        pte_ppn;
3037        size_t          way;
3038        size_t          set;
3039        size_t          word; 
3040 
3041        bool     hit = r_dcache.read( r_dcache_tlb_paddr.read(),
3042                                      &pte_flags,
3043                                      &pte_ppn,
3044                                      &way,
3045                                      &set,
3046                                      &word );
3047#ifdef INSTRUMENTATION
3048m_cpt_dcache_data_read++;
3049m_cpt_dcache_dir_read++;
3050#endif
3051        if ( hit )      // request hits in dcache
3052        {
3053            if ( not (pte_flags & PTE_V_MASK) ) // unmapped
3054            {
3055                if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3056                {
3057                    r_mmu_ietr             = MMU_READ_PT2_UNMAPPED;
3058                    r_mmu_ibvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3059                    r_icache_tlb_miss_req  = false;
3060                    r_icache_tlb_rsp_error = true;
3061                }
3062                else
3063                {
3064                    r_mmu_detr             = MMU_READ_PT2_UNMAPPED;
3065                    r_mmu_dbvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3066                    m_drsp.valid             = true;
3067                    m_drsp.error             = true;
3068                }
3069                r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
3070
3071#if DEBUG_DCACHE
3072if ( m_debug_dcache_fsm )
3073{
3074    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_GET> HIT in dcache, but PTE is unmapped"
3075              << " PTE_FLAGS = " << std::hex << pte_flags
3076              << " PTE_PPN = " << std::hex << pte_ppn << std::endl;
3077}
3078#endif
3079            }
3080            else                                // mapped : we must update the TLB
3081            {
3082                r_dcache_in_tlb[m_dcache_sets*way+set] = true;
3083                r_dcache_tlb_pte_flags  = pte_flags;
3084                r_dcache_tlb_pte_ppn    = pte_ppn;
3085                r_dcache_tlb_cache_way  = way;
3086                r_dcache_tlb_cache_set  = set;
3087                r_dcache_tlb_cache_word = word;
3088                r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_PTE2_SELECT;
3089
3090#if DEBUG_DCACHE
3091if ( m_debug_dcache_fsm )
3092{
3093    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_GET> HIT in dcache:"
3094              << " PTE_FLAGS = " << std::hex << pte_flags
3095              << " PTE_PPN = " << std::hex << pte_ppn << std::endl;
3096}
3097#endif
3098             }
3099        }
3100        else            // we must load the missing cache line in dcache
3101        {
3102            r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_VICTIM; 
3103            r_dcache_vci_miss_req = true;
3104            r_dcache_vci_paddr    = r_dcache_tlb_paddr.read();
3105            r_dcache_miss_type    = PTE2_MISS;
3106
3107#if DEBUG_DCACHE
3108if ( m_debug_dcache_fsm )
3109{
3110    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_GET> MISS in dcache:"
3111              << " PTE address = " << std::hex << r_dcache_tlb_paddr.read() << std::endl;
3112}
3113#endif
3114        }
3115        break;
3116    }
3117    ////////////////////////////
3118    case DCACHE_TLB_PTE2_SELECT:    // select a slot for PTE2
3119    {
3120        size_t way;
3121        size_t set;
3122
3123        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3124        {
3125            r_itlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3126                           false,       // PTE2
3127                           &way,
3128                           &set );
3129#ifdef INSTRUMENTATION
3130m_cpt_itlb_read++;
3131#endif
3132        }
3133        else
3134        {
3135            r_dtlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3136                           false,       // PTE2
3137                           &way,
3138                           &set );
3139#ifdef INSTRUMENTATION
3140m_cpt_dtlb_read++;
3141#endif
3142        }
3143
3144#if DEBUG_DCACHE
3145if ( m_debug_dcache_fsm )
3146{
3147    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3148        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_SELECT> Select a slot in ITLB:";
3149    else                           
3150        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_SELECT> Select a slot in DTLB:";
3151        std::cout << " way = " << std::dec << way
3152                  << " / set = " << set << std::endl;
3153}
3154#endif
3155        r_dcache_tlb_way = way;
3156        r_dcache_tlb_set = set;
3157        r_dcache_fsm     = DCACHE_TLB_PTE2_UPDT;
3158        break;
3159    }
3160    //////////////////////////
3161    case DCACHE_TLB_PTE2_UPDT:          // write a new PTE2 in tlb after testing the L/R bit
3162                                        // if L/R bit already set, exit the sub-fsm
3163                                        // if not, the page table must be updated by an atomic access
3164    {
3165        paddr_t         nline     = r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2);   
3166        uint32_t        pte_flags = r_dcache_tlb_pte_flags.read();
3167        uint32_t        pte_ppn   = r_dcache_tlb_pte_ppn.read();
3168        bool            updt      = false;
3169        bool            local     = true;
3170
3171        // We should compute the access locality:
3172        // The PPN MSB bits define the destination cluster index.
3173        // The m_srcid_d MSB bits define the source cluster index.
3174        // The number of bits to compare depends on the number of clusters,
3175        // and can be obtained in the mapping table.
3176        // As long as this computation is not done, all access are local.
3177
3178        if ( local )                                            // local access
3179        {
3180            if ( not ((pte_flags & PTE_L_MASK) == PTE_L_MASK) ) // we must set the L bit
3181            {
3182                updt                = true;
3183                r_dcache_vci_sc_old = pte_flags;
3184                r_dcache_vci_sc_new = pte_flags | PTE_L_MASK;
3185                pte_flags           = pte_flags | PTE_L_MASK;
3186            }
3187        }
3188        else                                                    // remote access
3189        {
3190            if ( not ((pte_flags & PTE_R_MASK) == PTE_R_MASK) ) // we must set the R bit
3191            {
3192                updt                   = true;
3193                r_dcache_vci_sc_old = pte_flags;
3194                r_dcache_vci_sc_new = pte_flags | PTE_R_MASK;
3195                pte_flags           = pte_flags | PTE_R_MASK;
3196            }
3197        }
3198       
3199        // update TLB for a PTE2
3200        if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3201        {
3202            r_itlb.write( false,        // 4K page
3203                          pte_flags,
3204                          pte_ppn,
3205                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
3206                          r_dcache_tlb_way.read(), 
3207                          r_dcache_tlb_set.read(),
3208                          nline );
3209#ifdef INSTRUMENTATION
3210m_cpt_itlb_write++;
3211#endif
3212        }
3213        else
3214        {
3215            r_dtlb.write( false,        // 4K page
3216                          pte_flags,
3217                          pte_ppn,
3218                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
3219                          r_dcache_tlb_way.read(), 
3220                          r_dcache_tlb_set.read(),
3221                          nline );
3222#ifdef INSTRUMENTATION
3223m_cpt_dtlb_write++;
3224#endif
3225        }
3226
3227#if DEBUG_DCACHE
3228if ( m_debug_dcache_fsm )
3229{
3230    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3231    {
3232        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_UPDT> write PTE2 in ITLB";
3233        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3234                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3235        r_itlb.printTrace();
3236    }
3237    else                           
3238    {
3239        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_UPDT> write PTE2 in DTLB";
3240        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3241                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3242        r_dtlb.printTrace();
3243    }
3244}
3245#endif
3246        // next state
3247        if ( updt ) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_LR_UPDT;  // dcache and page table update
3248        else        r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_RETURN;   // exit sub-fsm
3249        break;
3250    }
3251    ////////////////////////
3252    case DCACHE_TLB_LR_UPDT:            // update the dcache after a tlb miss (L/R bit),
3253                                        // request a SC transaction to CMD FSM
3254    {
3255#if DEBUG_DCACHE
3256if ( m_debug_dcache_fsm )
3257{
3258    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_LR_UPDT> Update dcache: (L/R) bit" << std::endl;
3259}
3260#endif
3261        r_dcache.write(r_dcache_tlb_cache_way.read(),
3262                       r_dcache_tlb_cache_set.read(),
3263                       r_dcache_tlb_cache_word.read(),
3264                       r_dcache_tlb_pte_flags.read());
3265#ifdef INSTRUMENTATION
3266m_cpt_dcache_data_write++;
3267#endif
3268        // r_dcache_vci_sc_old & r_dcache_vci_sc_new registers are already set
3269        r_dcache_vci_paddr   = r_dcache_tlb_paddr.read();
3270        r_dcache_vci_sc_req  = true;
3271        r_dcache_fsm         = DCACHE_TLB_LR_WAIT;
3272        break;
3273    }
3274    ////////////////////////
3275    case DCACHE_TLB_LR_WAIT:            // Waiting a response to SC transaction.
3276                                        // We consume the response in rsp FIFO,
3277                                        // and exit the sub-fsm, but we don't
3278                                        // analyse the response, because we don't
3279                                        // care if the L/R bit update is not done.
3280                                        // We must take the coherence requests because
3281                                        // there is a risk of dead-lock
3282
3283    {
3284        // external coherence request
3285        if ( r_tgt_dcache_req )
3286        {
3287            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3288            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3289            break;
3290        }
3291
3292        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
3293        {
3294            std::cout << "BUS ERROR in DCACHE_TLB_LR_WAIT state" << std::endl;
3295            std::cout << "This should not happen in this state" << std::endl;
3296            exit(0);
3297        }
3298        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() ) // response available
3299        {
3300#if DEBUG_DCACHE
3301if ( m_debug_dcache_fsm )
3302{
3303    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_LR_WAIT> SC response received" << std::endl;
3304}
3305#endif
3306            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;     
3307            r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_RETURN;
3308        }
3309        break;
3310    }
3311    ///////////////////////
3312    case DCACHE_TLB_RETURN:             // return to caller depending on tlb miss type
3313    {
3314#if DEBUG_DCACHE
3315if ( m_debug_dcache_fsm )
3316{
3317    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_RETURN> TLB MISS completed" << std::endl;
3318}
3319#endif
3320        if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) r_icache_tlb_miss_req = false;
3321        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3322        break;
3323    }
3324    ///////////////////////
3325    case DCACHE_XTN_SWITCH:             // Both itlb and dtlb must be flushed
3326    {
3327        if ( not r_dcache_xtn_req.read() )
3328        {
3329            r_dtlb.flush();
3330            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3331            m_drsp.valid = true;
3332        }
3333        break;
3334    }
3335    /////////////////////
3336    case DCACHE_XTN_SYNC:               // waiting until write buffer empty
3337                                        // The coherence request must be taken
3338                                        // as there is a risk of dead-lock
3339    {
3340        // external coherence request
3341        if ( r_tgt_dcache_req.read() )   
3342        {
3343            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3344            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3345        }       
3346
3347        if ( r_wbuf.empty() )
3348        {
3349            m_drsp.valid   = true;
3350            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3351        }
3352        break;
3353    }
3354    ////////////////////////
3355    case DCACHE_XTN_IC_FLUSH:           // Waiting completion of an XTN request to the ICACHE FSM
3356    case DCACHE_XTN_IC_INVAL_VA:        // Caution : the itlb miss requests must be taken
3357    case DCACHE_XTN_IC_INVAL_PA:        // because the XTN_ICACHE_INVAL request to icache
3358    case DCACHE_XTN_IT_INVAL:           // can generate an itlb miss...
3359    {
3360        // external coherence request
3361        if ( r_tgt_dcache_req )   
3362        {
3363            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3364            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3365            break;
3366        } 
3367
3368        // itlb miss request
3369        if ( r_icache_tlb_miss_req.read() )
3370        {
3371            r_dcache_tlb_ins    = true;
3372            r_dcache_tlb_vaddr  = r_icache_vaddr_save.read();
3373            r_dcache_fsm        = DCACHE_TLB_MISS;
3374            break;
3375        }
3376
3377        // test if XTN request to icache completed
3378        if ( not r_dcache_xtn_req.read() ) 
3379        {
3380            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3381            m_drsp.valid = true;
3382        }
3383        break;
3384    }
3385    /////////////////////////
3386    case DCACHE_XTN_DC_FLUSH:   // Invalidate sequencially all cache lines, using
3387                                // the r_dcache_flush counter as a slot counter.
3388                                // We loop in this state until all slots have been visited.
3389                                // A cleanup request is generated for each valid line
3390                                // and we are blocked until the previous cleanup is completed
3391                                // Finally, both the itlb and dtlb are flushed
3392                                // (including global entries)
3393    {
3394        if ( not r_dcache_cleanup_req )
3395        {
3396            paddr_t     nline;
3397            size_t      way = r_dcache_flush_count.read()/m_icache_sets;
3398            size_t      set = r_dcache_flush_count.read()%m_icache_sets;
3399
3400            bool        cleanup_req = r_dcache.inval( way,
3401                                                      set,
3402                                                      &nline );
3403            if ( cleanup_req ) 
3404            {
3405                r_dcache_cleanup_req  = true;
3406                r_dcache_cleanup_line = nline;
3407            }
3408
3409            r_dcache_in_tlb[m_dcache_sets*way+set]       = false;
3410            r_dcache_contains_ptd[m_dcache_sets*way+set] = false;
3411
3412            r_dcache_flush_count = r_dcache_flush_count.read() + 1;
3413
3414            if ( r_dcache_flush_count.read() == (m_dcache_sets*m_dcache_ways - 1) ) // last
3415            {
3416                r_dtlb.reset();   
3417                r_itlb.reset(); 
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 if there is no pending cleanup
3585                                        // on the missing line, and if a new cleanup can be posted.
3586                                        // Set the r_dcache_cleanup_req flip-flop if required
3587    {
3588        size_t index;   // unused
3589        bool hit = r_cleanup_buffer.hit( r_dcache_vci_paddr.read()>>(uint32_log2(m_dcache_words)+2), &index );
3590        if ( not hit and not r_dcache_cleanup_req.read() )
3591        {
3592            bool      valid;
3593            size_t    way;
3594            size_t    set;
3595            paddr_t   victim;
3596
3597            valid = r_dcache.victim_select( r_dcache_vci_paddr.read(),
3598                                            &victim,
3599                                            &way,
3600                                            &set );
3601            r_dcache_miss_way = way;
3602            r_dcache_miss_set = set;
3603
3604            if ( valid )
3605            {
3606                r_dcache_cleanup_req  = true;
3607                r_dcache_cleanup_line = victim;
3608                r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_INVAL;
3609            }
3610            else
3611            {
3612                r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_WAIT;
3613            }
3614
3615#if DEBUG_DCACHE
3616if ( m_debug_dcache_fsm )
3617{
3618    std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_VICTIM> Select a slot:" << std::dec
3619              << " / WAY = "   << way
3620              << " / SET = "   << set
3621              << " / VALID = "  << valid
3622              << " / LINE = " << std::hex << victim << std::endl; 
3623}
3624#endif
3625        }
3626        break;
3627    }
3628    ///////////////////////
3629    case DCACHE_MISS_INVAL:             // invalidate the victim line
3630                                        // and possibly request itlb or dtlb invalidate
3631    {
3632        paddr_t nline;
3633        size_t  way        = r_dcache_miss_way.read();
3634        size_t  set        = r_dcache_miss_set.read();
3635        bool hit;
3636
3637        hit = r_dcache.inval( way, 
3638                        set,
3639                        &nline );
3640
3641        assert(hit && "selected way/set line should be in dcache");
3642
3643#if DEBUG_DCACHE
3644if ( m_debug_dcache_fsm )
3645{
3646    std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_INVAL> inval line:" << std::dec
3647              << " / way = "   << way
3648              << " / set = "   << set
3649              << " / nline = "  << std::hex << nline << std::endl; 
3650}
3651#endif
3652        // if selective itlb & dtlb invalidate are required
3653        // the miss response is not handled before invalidate completed
3654        if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] ) 
3655        {
3656            r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
3657            r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
3658            r_dcache_tlb_inval_count = 0;
3659            r_dcache_fsm_scan_save   = DCACHE_MISS_WAIT;
3660            r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
3661        }
3662        else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] ) 
3663        {
3664            r_itlb.reset();
3665            r_dtlb.reset();
3666            r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
3667            r_dcache_fsm = DCACHE_MISS_WAIT;
3668        }
3669        else
3670        {
3671            r_dcache_fsm = DCACHE_MISS_WAIT;
3672        }
3673        break;
3674    }
3675    //////////////////////
3676    case DCACHE_MISS_WAIT:      // waiting the response to a miss request from VCI_RSP FSM
3677                                // This state is in charge of error signaling
3678                                // There is 5 types of error depending on the requester
3679    {
3680        // external coherence request
3681        if ( r_tgt_dcache_req ) 
3682        {
3683            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3684            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3685            break;
3686        }
3687
3688        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )                      // bus error
3689        {
3690            switch ( r_dcache_miss_type.read() )
3691            {
3692                case PROC_MISS: 
3693                {
3694                    r_mmu_detr            = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS; 
3695                    r_mmu_dbvar           = r_dcache_p0_vaddr.read();
3696                    m_drsp.valid            = true;
3697                    m_drsp.error            = true;
3698                    r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
3699                    break;
3700                }
3701                case PTE1_MISS:
3702                {
3703                    if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3704                    {
3705                        r_mmu_ietr              = MMU_READ_PT1_ILLEGAL_ACCESS;
3706                        r_mmu_ibvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3707                        r_icache_tlb_miss_req   = false;
3708                        r_icache_tlb_rsp_error  = true;
3709                    }
3710                    else
3711                    {
3712                        r_mmu_detr              = MMU_READ_PT1_ILLEGAL_ACCESS;
3713                        r_mmu_dbvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3714                        m_drsp.valid              = true;
3715                        m_drsp.error              = true;
3716                    }
3717                    r_dcache_fsm                = DCACHE_IDLE;
3718                    break;
3719                }
3720                case PTE2_MISS: 
3721                {
3722                    if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3723                    {
3724                        r_mmu_ietr              = MMU_READ_PT2_ILLEGAL_ACCESS;
3725                        r_mmu_ibvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3726                        r_icache_tlb_miss_req   = false;
3727                        r_icache_tlb_rsp_error  = true;
3728                    }
3729                    else
3730                    {
3731                        r_mmu_detr              = MMU_READ_PT2_ILLEGAL_ACCESS;
3732                        r_mmu_dbvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3733                        m_drsp.valid              = true;
3734                        m_drsp.error              = true;
3735                    }
3736                    r_dcache_fsm                = DCACHE_IDLE;
3737                    break;
3738                }
3739            } // end switch type
3740            r_vci_rsp_data_error = false;
3741        }
3742        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )         // valid response available
3743        {
3744            r_dcache_miss_word = 0;
3745            r_dcache_fsm       = DCACHE_MISS_UPDT;
3746        }       
3747        break;
3748    }
3749    //////////////////////
3750    case DCACHE_MISS_UPDT:      // update the dcache (one word per cycle)
3751                                // returns the response depending on the miss type
3752    {
3753        if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )      // one word available
3754        {
3755            if ( r_dcache_miss_inval.read() )   // Matching coherence request
3756                                                // pop the FIFO, without cache update
3757                                                // send a cleanup for the missing line
3758                                                // if the previous cleanup is completed
3759            {
3760                if ( r_dcache_miss_word.read() < (m_dcache_words - 1) )     // not the last
3761                {
3762                    vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3763                    r_dcache_miss_word = r_dcache_miss_word.read() + 1;
3764                }
3765                else                                                    // last word
3766                {
3767                    if ( not r_dcache_cleanup_req.read() )      // no pending cleanup
3768                    {
3769                        vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3770                        r_dcache_cleanup_req    = true;
3771                        r_dcache_cleanup_line   = r_dcache_vci_paddr.read() >> 
3772                                                     (uint32_log2(m_dcache_words)+2);
3773                        r_dcache_miss_inval     = false;
3774                        r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
3775                    }
3776                }
3777            }
3778            else                                // No matching coherence request
3779                                                // pop the FIFO and update the cache
3780                                                // update the directory at the last word
3781            {
3782                 size_t way  = r_dcache_miss_way.read();
3783                 size_t set  = r_dcache_miss_set.read();
3784                 size_t word = r_dcache_miss_word.read();
3785
3786#ifdef INSTRUMENTATION
3787m_cpt_dcache_data_write++;
3788#endif
3789                r_dcache.write( way,
3790                                set,
3791                                word,
3792                                r_vci_rsp_fifo_dcache.read());
3793
3794                vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3795                r_dcache_miss_word = r_dcache_miss_word.read() + 1;
3796               
3797                // if last word, update directory, set in_tlb & contains_ptd bits
3798                if ( r_dcache_miss_word.read() == (m_dcache_words - 1) ) 
3799                {
3800
3801#ifdef INSTRUMENTATION
3802m_cpt_dcache_dir_write++;
3803#endif
3804                    r_dcache.victim_update_tag( r_dcache_vci_paddr.read(),
3805                                                r_dcache_miss_way.read(),
3806                                                r_dcache_miss_set.read() );
3807
3808                    r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
3809                    r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
3810                   
3811                    if      (r_dcache_miss_type.read()==PTE1_MISS) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_PTE1_GET; 
3812                    else if (r_dcache_miss_type.read()==PTE2_MISS) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
3813                    else                                           r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3814                }
3815            }
3816
3817#if DEBUG_DCACHE
3818if ( m_debug_dcache_fsm )
3819{
3820    if ( r_dcache_miss_inval.read() )
3821    {
3822        if ( r_dcache_miss_word.read() < m_dcache_words-1 ) 
3823        {
3824            std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_UPDT> Matching coherence request:"
3825                      << "  pop the FIFO, don't update the cache" << std::endl;
3826        }
3827        else
3828        {
3829            std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_UPDT> Matching coherence request:"
3830                      << " last word : send a cleanup request " << std::endl;
3831        }
3832    }
3833    else
3834    {
3835        std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_UPDT> Write one word:"
3836                  << " address = " << std::hex << r_dcache_vci_paddr.read() 
3837                  << " / data = "  << r_vci_rsp_fifo_dcache.read()
3838                  << " / way = "   << std::dec << r_dcache_miss_way.read() 
3839                  << " / set = "   << r_dcache_miss_set.read()
3840                  << " / word = "  << r_dcache_miss_word.read() << std::endl; 
3841    }
3842}
3843#endif
3844 
3845        } // end if rok
3846        break;
3847    }
3848    /////////////////////
3849    case DCACHE_UNC_WAIT:
3850    {
3851        // external coherence request
3852        if ( r_tgt_dcache_req.read() ) 
3853        {
3854            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3855            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3856            break;
3857        }
3858
3859        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
3860        {
3861            r_mmu_detr           = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS; 
3862            r_mmu_dbvar          = m_dreq.addr;
3863            r_vci_rsp_data_error = false;
3864            m_drsp.error           = true;
3865            m_drsp.valid           = true;
3866            r_dcache_fsm         = DCACHE_IDLE;
3867            break;
3868        }
3869        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )     // data available
3870        {
3871            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;     
3872            r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
3873            // we acknowledge the processor request if it has not been modified
3874            if ( m_dreq.valid and (m_dreq.addr == r_dcache_p0_vaddr.read()) )
3875            {
3876                m_drsp.valid          = true;
3877                m_drsp.rdata          = r_vci_rsp_fifo_dcache.read();
3878            }
3879        }       
3880        break;
3881    }
3882    ////////////////////
3883    case DCACHE_SC_WAIT:        // waiting VCI response after a processor SC request
3884    {
3885        // external coherence request
3886        if ( r_tgt_dcache_req.read() ) 
3887        {
3888            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3889            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3890            break;
3891        }
3892
3893        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )              // bus error
3894        {
3895            r_mmu_detr           = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS; 
3896            r_mmu_dbvar          = m_dreq.addr;
3897            r_vci_rsp_data_error = false;
3898            m_drsp.error         = true;
3899            m_drsp.valid         = true;
3900            r_dcache_fsm         = DCACHE_IDLE;
3901            break;
3902        }
3903        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )         // response available
3904        {
3905            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;     
3906            m_drsp.valid            = true;
3907            m_drsp.rdata            = r_vci_rsp_fifo_dcache.read();
3908            r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
3909        }       
3910        break;
3911    }
3912    //////////////////////////
3913    case DCACHE_DIRTY_GET_PTE:          // This sub_fsm set the PTE Dirty bit in memory
3914                                        // before handling a processor WRITE or SC request 
3915                                        // Input argument is r_dcache_dirty_paddr
3916                                        // In this first state, we get PTE value in dcache
3917                                        // and post a SC request to CMD FSM
3918    {
3919        // get PTE in dcache
3920        uint32_t pte;
3921        size_t   way;
3922        size_t   set;
3923        size_t   word;  // unused
3924        bool     hit = r_dcache.read( r_dcache_dirty_paddr.read(),
3925                                      &pte,
3926                                      &way,
3927                                      &set,
3928                                      &word );
3929#ifdef INSTRUMENTATION
3930m_cpt_dcache_data_read++;
3931m_cpt_dcache_dir_read++;
3932#endif
3933        assert( hit and "error in DCACHE_DIRTY_TLB_SET: the PTE should be in dcache" );
3934
3935        // request sc transaction to CMD_FSM
3936        r_dcache_dirty_way  = way; 
3937        r_dcache_dirty_set  = set; 
3938        r_dcache_vci_sc_req = true;
3939        r_dcache_vci_paddr  = r_dcache_dirty_paddr.read();
3940        r_dcache_vci_sc_old = pte;
3941        r_dcache_vci_sc_new = pte | PTE_D_MASK;
3942        r_dcache_fsm        = DCACHE_DIRTY_SC_WAIT;
3943
3944#if DEBUG_DCACHE
3945if ( m_debug_dcache_fsm )
3946{
3947    std::cout << "  <PROC.DCACHE_DIRTY_GET_PTE> Get PTE in dcache" << std::hex
3948              << " / PTE_PADDR = " << r_dcache_dirty_paddr.read() 
3949              << " / PTE_VALUE = " << pte << std::dec
3950              << " / CACHE_SET = " << set
3951              << " / CACHE_WAY = " << way << std::endl;
3952}
3953#endif
3954        break;
3955    }
3956    //////////////////////////
3957    case DCACHE_DIRTY_SC_WAIT:          // wait completion of SC for PTE Dirty bit
3958                                        // If PTE update is a success, return to IDLE state.
3959                                        // If PTE update is a failure, invalidate cache line
3960                                        // in DCACHE and invalidate the matching TLB entries.
3961    {
3962        // external coherence request
3963        if ( r_tgt_dcache_req ) 
3964        {
3965            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3966            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3967            break;
3968        }
3969
3970        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
3971        {
3972            std::cout << "BUS ERROR in DCACHE_DIRTY_SC_WAIT state" << std::endl;
3973            std::cout << "This should not happen in this state" << std::endl;
3974            exit(0);
3975        }
3976        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() ) // response available
3977        {
3978            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3979            if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.read() == 0 )    // exit if dirty bit update atomic
3980            {
3981                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3982
3983#if DEBUG_DCACHE
3984if ( m_debug_dcache_fsm )
3985{
3986    std::cout << "  <PROC.DCACHE_DIRTY_SC_WAIT> Dirty bit successfully set"
3987              << std::endl;
3988}
3989#endif
3990            }
3991            else                                        // invalidate the cache line TLBs
3992            {
3993
3994#if DEBUG_DCACHE
3995if ( m_debug_dcache_fsm )
3996{
3997    std::cout << "  <PROC.DCACHE_DIRTY_SC_WAIT> PTE modified : Inval cache line & TLBs"
3998              << std::endl;
3999}
4000#endif
4001                paddr_t nline;
4002                size_t  way = r_dcache_dirty_way.read();
4003                size_t  set = r_dcache_dirty_set.read();
4004                bool hit;
4005
4006                hit = r_dcache.inval( way, 
4007                                      set,
4008                                      &nline );
4009
4010                assert(hit && "PTE should still be in dcache");
4011
4012                // request cleanup
4013                r_dcache_cleanup_req  = true;
4014                r_dcache_cleanup_line = nline;
4015
4016                if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )           // contains PTE
4017                {
4018                    r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
4019                    r_dcache_tlb_inval_count = 0;
4020                    r_dcache_fsm_scan_save   = DCACHE_IDLE;
4021                    r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4022                    r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4023                } 
4024                else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] ) // contains PTD
4025                {
4026                    r_itlb.reset();
4027                    r_dtlb.reset();
4028                    r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4029                    r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
4030                }
4031                else
4032                {
4033                    r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
4034                }
4035            }
4036        }
4037        break;
4038    }
4039    /////////////////////
4040    case DCACHE_CC_CHECK:   // This state is the entry point for the sub-FSM
4041                            // handling coherence requests.
4042                            // If there is a matching pending miss on the modified cache
4043                            // line this is signaled in the r_dcache_miss inval flip-flop.
4044                            // If the updated (or invalidated) cache line has copies in TLBs
4045                            // these TLB copies are invalidated.
4046                            // The return state is defined in r_dcache_fsm_cc_save
4047    {
4048        paddr_t  paddr = r_tgt_paddr.read();
4049        paddr_t  mask = ~((m_dcache_words<<2)-1);
4050
4051
4052        if( (r_dcache_fsm_cc_save == DCACHE_MISS_WAIT) and
4053            ((r_dcache_vci_paddr.read() & mask) == (paddr & mask)) ) // matching pending miss
4054        {
4055            r_dcache_miss_inval = true;                 // signaling the match
4056            r_tgt_dcache_req    = false;                // coherence request completed
4057            r_tgt_dcache_rsp    = r_tgt_update.read();  // response required if update
4058            r_dcache_fsm        = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4059
4060#if DEBUG_DCACHE
4061if ( m_debug_dcache_fsm )
4062{
4063    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_CHECK> Coherence request matching a pending miss:"
4064              << " address = " << std::hex << paddr << std::endl;
4065}
4066#endif
4067 
4068        }
4069        else                                                            // no match
4070        {
4071            uint32_t    rdata;
4072            size_t      way;
4073            size_t      set;
4074            size_t      word;
4075
4076            bool        hit = r_dcache.read(paddr,
4077                                            &rdata,     // unused
4078                                            &way, 
4079                                            &set,
4080                                            &word);     // unused
4081#ifdef INSTRUMENTATION
4082m_cpt_dcache_data_read++;
4083m_cpt_dcache_dir_read++;
4084#endif
4085            r_dcache_cc_way = way;
4086            r_dcache_cc_set = set;
4087
4088            if ( hit and r_tgt_update.read() )          // hit update
4089            {
4090                r_dcache_fsm     = DCACHE_CC_UPDT;
4091                r_dcache_cc_word = r_tgt_word_min.read();
4092            }
4093            else if ( hit and not r_tgt_update.read() ) // hit inval
4094            {
4095                r_dcache_fsm     = DCACHE_CC_INVAL;
4096            }
4097            else                                        // miss can happen
4098            {
4099                r_tgt_dcache_req = false;
4100                r_tgt_dcache_rsp = r_tgt_update.read();
4101                r_dcache_fsm     = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4102            }
4103
4104#if DEBUG_DCACHE
4105if ( m_debug_dcache_fsm )
4106{
4107   
4108    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_CHECK> Coherence request received :"
4109              << " address = " << std::hex << paddr << std::dec;
4110    if ( hit ) 
4111    {
4112        std::cout << " / HIT" << " / way = " << way << " / set = " << set << std::endl;
4113    }
4114    else
4115    {
4116        std::cout << " / MISS" << std::endl;
4117    }
4118}
4119#endif
4120 
4121        }
4122        break;
4123    }
4124    /////////////////////
4125    case DCACHE_CC_INVAL:       // invalidate one cache line
4126                                // and test possible copies in TLBs
4127    {
4128        paddr_t nline;
4129        size_t  way        = r_dcache_cc_way.read();
4130        size_t  set        = r_dcache_cc_set.read();
4131        bool hit;
4132
4133        if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )                   // selective TLB inval
4134        {
4135            r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4136            r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
4137            r_dcache_tlb_inval_count = 0;
4138            r_dcache_fsm_scan_save   = r_dcache_fsm.read();
4139            r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4140        }
4141        else                                                            // actual cache line inval
4142        {
4143            if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )         // TLB flush
4144            {
4145                r_itlb.reset();
4146                r_dtlb.reset();
4147                r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4148            }
4149            r_tgt_dcache_rsp = true;
4150            r_tgt_dcache_req = false;
4151            r_dcache_fsm     = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4152 
4153            hit = r_dcache.inval( way, 
4154                                  set,
4155                                  &nline );
4156#if DEBUG_DCACHE
4157if ( m_debug_dcache_fsm )
4158{
4159    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_INVAL> Invalidate cache line" << std::dec
4160              << " / WAY = " << way
4161              << " / SET = " << set << std::endl;
4162}
4163#endif
4164 
4165            assert(hit && "CC_INVAL way/set should still be in dcache");
4166        }
4167        break;
4168    }
4169    ///////////////////
4170    case DCACHE_CC_UPDT:        // write one word per cycle (from word_min to word_max)
4171                                // and test possible copies in TLBs
4172    {
4173        size_t   word       = r_dcache_cc_word.read();
4174        size_t   way        = r_dcache_cc_way.read();
4175        size_t   set        = r_dcache_cc_set.read();
4176        paddr_t  nline      = r_tgt_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2);
4177
4178        if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )                   // selective TLB inval
4179        {
4180            r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4181            r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
4182            r_dcache_tlb_inval_count = 0;
4183            r_dcache_fsm_scan_save   = r_dcache_fsm.read();
4184            r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4185        }
4186        else                                                            // cache update
4187        {
4188            if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )         // TLB flush
4189            {
4190                r_itlb.reset();
4191                r_dtlb.reset();
4192                r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4193            } 
4194
4195            r_dcache.write( way,
4196                            set,
4197                            word,
4198                            r_tgt_buf[word],
4199                            r_tgt_be[word] );
4200#ifdef INSTRUMENTATION
4201m_cpt_dcache_data_write++;
4202#endif
4203            r_dcache_cc_word = word + 1;
4204
4205#if DEBUG_DCACHE
4206if ( m_debug_dcache_fsm )
4207{
4208    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_UPDT> Update one word" << std::dec
4209              << " / WAY = " << way
4210              << " / SET = " << set
4211              << " / WORD = " << word
4212              << " / VALUE = " << std::hex << r_tgt_buf[word] << std::endl;
4213}
4214#endif
4215            if ( word == r_tgt_word_max.read() )        // last word
4216            {
4217                r_tgt_dcache_rsp = true;
4218                r_tgt_dcache_req = false;
4219                r_dcache_fsm     = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4220            }
4221        }
4222
4223        break;
4224    }
4225    ///////////////////////////
4226    case DCACHE_INVAL_TLB_SCAN:         // Scan sequencially all TLB entries for both ITLB & DTLB
4227                                        // It makes the assumption that (m_itlb_sets == m_dtlb_sets)
4228                                        // and (m_itlb_ways == m_dtlb_ways)
4229                                        // We enter this state when a DCACHE line is modified,
4230                                        // and there is a copy in itlb or dtlb.
4231                                        // It can be caused by:
4232                                        // - a coherence inval or updt transaction,
4233                                        // - a line inval caused by a cache miss
4234                                        // - a processor XTN inval request,
4235                                        // - a WRITE hit,
4236                                        // - a Dirty bit update failure
4237                                        // Input arguments are:
4238                                        // - r_dcache_tlb_inval_line
4239                                        // - r_dcache_tlb_inval_count
4240                                        // - r_dcache_fsm_cc_save
4241    {
4242        paddr_t line = r_dcache_tlb_inval_line.read();                  // nline
4243        size_t  way  = r_dcache_tlb_inval_count.read()/m_itlb_sets;     // way
4244        size_t  set  = r_dcache_tlb_inval_count.read()%m_itlb_sets;     // set
4245        bool    ok;
4246
4247        ok = r_itlb.inval( line,
4248                            way,
4249                            set );
4250#if DEBUG_DCACHE
4251if ( m_debug_dcache_fsm and ok )
4252{
4253    std::cout << "  <PROC.DCACHE_INVAL_TLB_SCAN> Invalidate ITLB entry:" << std::hex
4254              << " line = " << line << std::dec
4255              << " / set = " << set
4256              << " / way = " << way << std::endl;
4257    r_itlb.printTrace();
4258}
4259#endif
4260        ok = r_dtlb.inval( line,
4261                           way,
4262                           set );
4263#if DEBUG_DCACHE
4264if ( m_debug_dcache_fsm and ok )
4265{
4266    std::cout << "  <PROC.DCACHE_INVAL_TLB_SCAN> Invalidate DTLB entry:" << std::hex
4267              << " line = " << line << std::dec
4268              << " / set = " << set
4269              << " / way = " << way << std::endl;
4270    r_dtlb.printTrace();
4271}
4272#endif
4273
4274        // return to the calling state when TLB inval completed
4275        if ( r_dcache_tlb_inval_count.read() == ((m_dtlb_sets*m_dtlb_ways)-1) )
4276        {
4277            r_dcache_fsm = r_dcache_fsm_scan_save.read();
4278        }
4279        r_dcache_tlb_inval_count = r_dcache_tlb_inval_count.read() + 1;
4280        break;
4281    }   
4282    } // end switch r_dcache_fsm
4283
4284    ///////////////// wbuf update //////////////////////////////////////////////////////
4285    r_wbuf.update();
4286
4287    //////////////// test processor frozen /////////////////////////////////////////////
4288    // The simulation exit if the number of consecutive frozen cycles
4289    // is larger than the m_max_frozen_cycles (constructor parameter)
4290    if ( (m_ireq.valid and not m_irsp.valid) or (m_dreq.valid and not m_drsp.valid) )       
4291    {
4292        m_cpt_frz_cycles++;             // used for instrumentation
4293        m_cpt_stop_simulation++;        // used for debug
4294        if ( m_cpt_stop_simulation > m_max_frozen_cycles )
4295        {
4296            std::cout << std::dec << "ERROR in CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl
4297                      << " stop at cycle " << m_cpt_total_cycles << std::endl
4298                      << " frozen since cycle " << m_cpt_total_cycles - m_max_frozen_cycles
4299                      << std::endl;
4300            exit(1);
4301        }
4302    }
4303    else
4304    {
4305        m_cpt_stop_simulation = 0;
4306    }
4307
4308    /////////// execute one iss cycle /////////////////////////////////
4309    {
4310    uint32_t it = 0;
4311    for (size_t i=0; i<(size_t)iss_t::n_irq; i++) if(p_irq[i].read()) it |= (1<<i);
4312    r_iss.executeNCycles(1, m_irsp, m_drsp, it);
4313    }
4314
4315    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4316    // The VCI_CMD FSM controls the following ressources:
4317    // - r_vci_cmd_fsm
4318    // - r_vci_cmd_min
4319    // - r_vci_cmd_max
4320    // - r_vci_cmd_cpt
4321    // - r_vci_cmd_imiss_prio
4322    // - wbuf (reset)
4323    // - r_icache_miss_req (reset)
4324    // - r_icache_unc_req (reset)
4325    // - r_dcache_vci_miss_req (reset)
4326    // - r_dcache_vci_unc_req (reset)
4327    // - r_dcache_vci_sc_req (reset)
4328    //
4329    // This FSM handles requests from both the DCACHE FSM & the ICACHE FSM.
4330    // There is 6 request types, with the following priorities :
4331    // 1 - Data Read Miss         : r_dcache_vci_miss_req and miss in the write buffer
4332    // 2 - Data Read Uncachable   : r_dcache_vci_unc_req 
4333    // 3 - Instruction Miss       : r_icache_miss_req and miss in the write buffer
4334    // 4 - Instruction Uncachable : r_icache_unc_req
4335    // 5 - Data Write             : r_wbuf.rok()     
4336    // 6 - Data Store Conditionnal: r_dcache_vci_sc_req
4337    //
4338    // As we want to support several simultaneous VCI transactions, the VCI_CMD_FSM
4339    // and the VCI_RSP_FSM are fully desynchronized.
4340    //
4341    // VCI formats:
4342    // According to the VCI advanced specification, all read requests packets
4343    // (data Uncached, Miss data, instruction Uncached, Miss instruction)
4344    // are one word packets.
4345    // For write burst packets, all words are in the same cache line,
4346    // and addresses must be contiguous (the BE field is 0 in case of "holes").
4347    // The sc command packet implements actually a compare-and-swap mechanism
4348    // and the packet contains two flits.
4349    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4350
4351    switch ( r_vci_cmd_fsm.read() ) 
4352    {
4353        //////////////
4354        case CMD_IDLE:
4355        {
4356            // r_dcache_vci_miss_req and r_icache_miss_req require both a write_buffer access
4357            // to check a possible pending write on the same cache line.
4358            // As there is only one possible access per cycle to write buffer, we implement
4359            // a round-robin priority for this access, using the r_vci_cmd_imiss_prio flip-flop.
4360
4361            size_t      wbuf_min;
4362            size_t      wbuf_max;
4363
4364            bool dcache_miss_req = r_dcache_vci_miss_req.read()
4365                 and ( not r_icache_miss_req.read() or not r_vci_cmd_imiss_prio.read() );
4366
4367            bool icache_miss_req = r_icache_miss_req.read()
4368                 and ( not r_dcache_vci_miss_req.read() or r_vci_cmd_imiss_prio.read() );
4369
4370            // 1 - Data Read Miss
4371            if ( dcache_miss_req and r_wbuf.miss(r_dcache_vci_paddr.read()) )
4372            {
4373                r_vci_cmd_fsm         = CMD_DATA_MISS;
4374                r_dcache_vci_miss_req = false;
4375                r_vci_cmd_imiss_prio  = true;
4376//                m_cpt_dmiss_transaction++;
4377            }
4378            // 2 - Data Read Uncachable
4379            else if ( r_dcache_vci_unc_req.read() )
4380            {
4381                r_vci_cmd_fsm        = CMD_DATA_UNC;
4382                r_dcache_vci_unc_req = false;
4383//                m_cpt_dunc_transaction++;
4384            }
4385            // 3 - Instruction Miss
4386            else if ( icache_miss_req and r_wbuf.miss(r_icache_vci_paddr.read()) )
4387            {
4388                r_vci_cmd_fsm        = CMD_INS_MISS;
4389                r_icache_miss_req    = false;
4390                r_vci_cmd_imiss_prio = false;
4391//                m_cpt_imiss_transaction++;
4392            }
4393            // 4 - Instruction Uncachable
4394            else if ( r_icache_unc_req.read() )
4395            {
4396                r_vci_cmd_fsm    = CMD_INS_UNC;
4397                r_icache_unc_req = false;
4398//                m_cpt_iunc_transaction++;
4399            }
4400            // 5 - Data Write
4401            else if ( r_wbuf.rok(&wbuf_min, &wbuf_max) )
4402            {
4403                r_vci_cmd_fsm       = CMD_DATA_WRITE;
4404                r_vci_cmd_cpt       = wbuf_min;
4405                r_vci_cmd_min       = wbuf_min;
4406                r_vci_cmd_max       = wbuf_max;
4407//                m_cpt_write_transaction++;
4408//                m_length_write_transaction += (wbuf_max-wbuf_min+1);
4409            }
4410            // 6 - Data Store Conditionnal
4411            else if ( r_dcache_vci_sc_req.read() )
4412            {
4413                r_vci_cmd_fsm       = CMD_DATA_SC;
4414                r_dcache_vci_sc_req = false;
4415                r_vci_cmd_cpt       = 0;
4416//                m_cpt_sc_transaction++;
4417            }
4418            break;
4419        }
4420        ////////////////////
4421        case CMD_DATA_WRITE:
4422        {
4423            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )
4424            {
4425//                m_conso_wbuf_read++;
4426                r_vci_cmd_cpt = r_vci_cmd_cpt + 1;
4427                if (r_vci_cmd_cpt == r_vci_cmd_max) // last flit sent
4428                {
4429                    r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE ;
4430                    r_wbuf.sent() ;
4431                }
4432            }
4433            break;
4434        }
4435        /////////////////
4436        case CMD_DATA_SC:
4437        {
4438            // The SC VCI command contains two flits
4439            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )
4440            {
4441               r_vci_cmd_cpt = r_vci_cmd_cpt + 1;
4442               if (r_vci_cmd_cpt == 1) r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE ;
4443            }
4444            break;
4445        }
4446        //////////////////
4447        case CMD_INS_MISS:
4448        case CMD_INS_UNC:
4449        case CMD_DATA_MISS:
4450        case CMD_DATA_UNC:
4451        {
4452            // all read VCI commands contain one single flit
4453            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )  r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE;
4454            break;
4455        }
4456
4457    } // end  switch r_vci_cmd_fsm
4458
4459    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4460    // The VCI_RSP FSM controls the following ressources:
4461    // - r_vci_rsp_fsm:
4462    // - r_vci_rsp_fifo_icache (push)
4463    // - r_vci_rsp_fifo_dcache (push)
4464    // - r_vci_rsp_data_error (set)
4465    // - r_vci_rsp_ins_error (set)
4466    // - r_vci_rsp_cpt
4467    //
4468    // As the VCI_RSP and VCI_CMD are fully desynchronized to support several
4469    // simultaneous VCI transactions, this FSM uses the VCI TRDID field
4470    // to identify the transactions.
4471    //
4472    // VCI vormat:
4473    // This component checks the response packet length and accepts only
4474    // single word packets for write response packets.
4475    //
4476    // Error handling:
4477    // This FSM analyzes the VCI error code and signals directly the Write Bus Error.
4478    // In case of Read Data Error, the VCI_RSP FSM sets the r_vci_rsp_data_error
4479    // flip_flop and the error is signaled by the DCACHE FSM. 
4480    // In case of Instruction Error, the VCI_RSP FSM sets the r_vci_rsp_ins_error
4481    // flip_flop and the error is signaled by the ICACHE FSM. 
4482    // In case of Cleanup Error, the simulation stops with an error message...
4483    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4484
4485    switch ( r_vci_rsp_fsm.read() ) 
4486    {
4487    //////////////
4488    case RSP_IDLE:
4489    {
4490        if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
4491        {
4492            r_vci_rsp_cpt = 0;
4493
4494            if ( (p_vci_ini_d.rtrdid.read() >> (vci_param::T-1)) != 0 ) // Write transaction
4495            {
4496                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_WRITE;
4497            }
4498            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_INS_MISS )
4499            {
4500                r_vci_rsp_fsm = RSP_INS_MISS;
4501            }
4502            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_INS_UNC )
4503            {
4504                r_vci_rsp_fsm = RSP_INS_UNC;
4505            }
4506            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_DATA_MISS )
4507            {
4508                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_MISS;
4509            }
4510            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_DATA_UNC )
4511            {
4512                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_UNC;
4513            }
4514            else
4515            {
4516                assert(false and "Unexpected VCI response");
4517            }
4518        }
4519        break;
4520    }
4521        //////////////////
4522        case RSP_INS_MISS:
4523        {
4524            if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
4525            {
4526                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4527                {
4528                    r_vci_rsp_ins_error = true;
4529                    if ( p_vci_ini_d.reop.read() ) r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4530                }
4531                else                                        // no error reported
4532                {
4533                    if ( r_vci_rsp_fifo_icache.wok() )
4534                    {
4535                        assert( (r_vci_rsp_cpt.read() < m_icache_words) and
4536                        "The VCI response packet for instruction miss is too long" );
4537
4538                        r_vci_rsp_cpt                 = r_vci_rsp_cpt.read() + 1;
4539                        vci_rsp_fifo_icache_put       = true,
4540                        vci_rsp_fifo_icache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4541                        if ( p_vci_ini_d.reop.read() )
4542                        {
4543                            assert( (r_vci_rsp_cpt.read() == m_icache_words - 1) and
4544                            "The VCI response packet for instruction miss is too short");
4545
4546                            r_vci_rsp_fsm    = RSP_IDLE;
4547                        }
4548                    }
4549                }
4550            }
4551            break;
4552        }
4553        /////////////////
4554        case RSP_INS_UNC:
4555        {
4556            if (p_vci_ini_d.rspval.read() )
4557            {
4558                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
4559                "illegal VCI response packet for uncachable instruction");
4560
4561                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4562                {
4563                    r_vci_rsp_ins_error = true;
4564                    r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4565                }
4566                else                                         // no error reported
4567                {
4568                    if ( r_vci_rsp_fifo_icache.wok())
4569                    {
4570                        vci_rsp_fifo_icache_put       = true;
4571                        vci_rsp_fifo_icache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4572                        r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4573                    }
4574                }
4575            }
4576            break;
4577        }
4578        ///////////////////
4579        case RSP_DATA_MISS:
4580        {
4581            if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
4582            {
4583                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4584                {
4585                    r_vci_rsp_data_error = true;
4586                    if ( p_vci_ini_d.reop.read() ) r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4587                }
4588                else                                        // no error reported
4589                {
4590                    if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.wok() )
4591                    {
4592                        assert( (r_vci_rsp_cpt.read() < m_dcache_words) and
4593                        "The VCI response packet for data miss is too long");
4594
4595                        r_vci_rsp_cpt                 = r_vci_rsp_cpt.read() + 1;
4596                        vci_rsp_fifo_dcache_put       = true,
4597                        vci_rsp_fifo_dcache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4598                        if ( p_vci_ini_d.reop.read() )
4599                        {
4600                            assert( (r_vci_rsp_cpt.read() == m_dcache_words - 1) and
4601                            "The VCI response packet for data miss is too short");
4602
4603                            r_vci_rsp_fsm     = RSP_IDLE;
4604                        }
4605                    }
4606                }
4607            }
4608            break;
4609        }
4610        //////////////////
4611        case RSP_DATA_UNC:
4612        {
4613            if (p_vci_ini_d.rspval.read() )
4614            {
4615                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
4616                "illegal VCI response packet for uncachable read data");
4617
4618                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4619                {
4620                    r_vci_rsp_data_error = true;
4621                    r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4622                }
4623                else                                         // no error reported
4624                {
4625                    if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.wok())
4626                    {
4627                        vci_rsp_fifo_dcache_put       = true;
4628                        vci_rsp_fifo_dcache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4629                        r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4630                    }
4631                }
4632            }
4633            break;
4634        }
4635        ////////////////////
4636        case RSP_DATA_WRITE:
4637        {
4638            if (p_vci_ini_d.rspval.read())
4639            {
4640                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
4641                "a VCI response packet must contain one flit for a write transaction");
4642
4643                r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4644                uint32_t   wbuf_index = p_vci_ini_d.rtrdid.read() - (1<<(vci_param::T-1));
4645                bool       cacheable  = r_wbuf.completed(wbuf_index);
4646                if ( not cacheable ) r_dcache_pending_unc_write = false;
4647                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 ) r_iss.setWriteBerr();
4648            }
4649            break;
4650        }
4651    } // end switch r_vci_rsp_fsm
4652
4653    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4654    // The CLEANUP FSM is in charge to send the cleanup commands on the coherence
4655    // network. It has two clients (DCACHE FSM and ICACHE FSM) that are served
4656    // with a round-robin priority. All cleanup commands are registered in the
4657    // r_cleanup_buffer, because we must avoid to send a Read Miss command
4658    // for line (X) if there is a pending cleanup for line (X): the r_cleanup_buffer
4659    // is tested by the ICACHE FSM and DCACHE FSM before posting a miss request.
4660    // The CLEANUP FSM resets the r_*cache_cleanup request flip-flops as soon as
4661    // the request has been sent and registered in the buffer.
4662    // The buffer itself is cleared when the cleanup response is received.
4663    // We use an assocative registration buffer (CAM) in order to support several
4664    // simultaneous cleanup transactions (up to 4 simultaneous clenups).
4665    // The VCI TRDID field is used to distinguish data/instruction cleanups:
4666    // - if data cleanup        : TRDID = 2*index + 0
4667    // - if instruction cleanup : TRDID = 2*index + 1
4668    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4669
4670    switch ( r_cleanup_fsm.read() ) 
4671    {
4672        ///////////////////////
4673        case CLEANUP_DATA_IDLE:     // dcache has highest priority
4674        {
4675            size_t  index = 0;
4676            bool    ok;
4677            if ( r_dcache_cleanup_req.read() )      // dcache request
4678            {
4679                ok = r_cleanup_buffer.write( r_dcache_cleanup_line.read(), 
4680                                             &index );   
4681                if ( ok )   // successful registration
4682                {
4683                    r_dcache_cleanup_req = false;
4684                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_DATA_GO; 
4685                    r_cleanup_trdid = index<<1;
4686                }
4687            }
4688            else if ( r_icache_cleanup_req.read() ) // icache request
4689            {
4690                ok = r_cleanup_buffer.write( r_icache_cleanup_line.read(), 
4691                                             &index );   
4692                if ( ok )   // successful registration
4693                {
4694                    r_icache_cleanup_req = false;
4695                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_INS_GO; 
4696                    r_cleanup_trdid = (index<<1) + 1;
4697                }
4698            }
4699            break;
4700        }
4701        //////////////////////
4702        case CLEANUP_INS_IDLE:     // icache has highest priority
4703        {
4704            size_t  index = 0;
4705            bool    ok;
4706            if ( r_icache_cleanup_req.read() )      // icache request
4707            {
4708                ok = r_cleanup_buffer.write( r_icache_cleanup_line.read(),
4709                                             &index );   
4710                if ( ok )   // successful registration
4711                {
4712                    r_icache_cleanup_req = false;
4713                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_INS_GO;
4714                    r_cleanup_trdid = (index<<1) + 1;
4715                }
4716            }
4717            else if ( r_dcache_cleanup_req.read() ) // dcache request
4718            {
4719                ok = r_cleanup_buffer.write( r_dcache_cleanup_line.read(),
4720                                             &index );   
4721                if ( ok )   // successful registration
4722                {
4723                    r_dcache_cleanup_req = false;
4724                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_DATA_GO;
4725                    r_cleanup_trdid = index<<1;
4726                }
4727            }
4728            break;
4729        }
4730        /////////////////////
4731        case CLEANUP_DATA_GO:
4732        {
4733            if ( p_vci_ini_c.cmdack.read() )
4734            {
4735                r_cleanup_fsm        = CLEANUP_INS_IDLE;
4736
4737#if DEBUG_CLEANUP
4738if ( m_debug_cleanup_fsm )
4739{
4740    std::cout << "  <PROC.CLEANUP_DATA_GO> Cleanup request for icache:" << std::hex
4741              << " address = " << (r_dcache_cleanup_line.read()*m_dcache_words*4)
4742              << " / trdid = " << std::dec << r_cleanup_trdid.read() << std::endl;
4743}
4744#endif
4745            }
4746            break;
4747        }
4748        ////////////////////
4749        case CLEANUP_INS_GO:
4750        {
4751            if ( p_vci_ini_c.cmdack.read() )
4752            {
4753                r_cleanup_fsm        = CLEANUP_DATA_IDLE;
4754
4755#if DEBUG_CLEANUP
4756if ( m_debug_cleanup_fsm )
4757{
4758    std::cout << "  <PROC.CLEANUP_INS_GO> Cleanup request for dcache:" << std::hex
4759              << " address = " << (r_icache_cleanup_line.read()*m_icache_words*4)
4760              << " / trdid = " << std::dec << r_cleanup_trdid.read() << std::endl;
4761}
4762#endif
4763            }
4764            break;
4765        }
4766    } // end switch CLEANUP FSM
4767
4768    //////////////// Handling  cleanup responses //////////////////
4769    if ( p_vci_ini_c.rspval.read() )   
4770    {
4771        r_cleanup_buffer.inval( p_vci_ini_c.rtrdid.read() >> 1);
4772    }
4773
4774    ///////////////// Response FIFOs update  //////////////////////
4775    r_vci_rsp_fifo_icache.update(vci_rsp_fifo_icache_get,
4776                                 vci_rsp_fifo_icache_put,
4777                                 vci_rsp_fifo_icache_data);
4778
4779    r_vci_rsp_fifo_dcache.update(vci_rsp_fifo_dcache_get,
4780                                 vci_rsp_fifo_dcache_put,
4781                                 vci_rsp_fifo_dcache_data);
4782} // end transition()
4783
4784///////////////////////
4785tmpl(void)::genMoore()
4786///////////////////////
4787{
4788    ////////////////////////////////////////////////////////////////
4789    // VCI initiator command on the coherence network (cleanup)
4790    // it depends on the CLEANUP FSM state
4791
4792    paddr_t  address;
4793
4794    if ( r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_DATA_GO )
4795        address = r_dcache_cleanup_line.read()*m_dcache_words*4;
4796    else if ( r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_INS_GO )
4797        address = r_icache_cleanup_line.read()*m_icache_words*4;
4798    else
4799        address = 0;
4800
4801    p_vci_ini_c.cmdval  = ((r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_DATA_GO) or
4802                           (r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_INS_GO) );
4803    p_vci_ini_c.address = address;
4804    p_vci_ini_c.wdata   = 0;
4805    p_vci_ini_c.be      = 0xF;
4806    p_vci_ini_c.plen    = 4;
4807    p_vci_ini_c.cmd     = vci_param::CMD_WRITE;
4808    p_vci_ini_c.trdid   = r_cleanup_trdid.read();
4809    p_vci_ini_c.pktid   = 0;
4810    p_vci_ini_c.srcid   = m_srcid_c;
4811    p_vci_ini_c.cons    = false;
4812    p_vci_ini_c.wrap    = false;
4813    p_vci_ini_c.contig  = false;
4814    p_vci_ini_c.clen    = 0;
4815    p_vci_ini_c.cfixed  = false;
4816    p_vci_ini_c.eop     = true;
4817
4818    /////////////////////////////////////////////////////////////////
4819    // VCI initiator response on the coherence network (cleanup)
4820    // We always consume the response, and we don't use it.
4821
4822    p_vci_ini_c.rspack  = true;
4823
4824    /////////////////////////////////////////////////////////////////
4825    // VCI initiator command on the direct network
4826    // it depends on the CMD FSM state
4827
4828    p_vci_ini_d.pktid  = 0;
4829    p_vci_ini_d.srcid  = m_srcid_d;
4830    p_vci_ini_d.cons   = (r_vci_cmd_fsm.read() == CMD_DATA_SC);
4831    p_vci_ini_d.contig = not (r_vci_cmd_fsm.read() == CMD_DATA_SC);
4832    p_vci_ini_d.wrap   = false;
4833    p_vci_ini_d.clen   = 0;
4834    p_vci_ini_d.cfixed = false;
4835
4836    switch ( r_vci_cmd_fsm.read() ) {
4837
4838    case CMD_IDLE:
4839        p_vci_ini_d.cmdval  = false;
4840        p_vci_ini_d.address = 0;
4841        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4842        p_vci_ini_d.be      = 0;
4843        p_vci_ini_d.trdid   = 0;
4844        p_vci_ini_d.plen    = 0;
4845        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_NOP;
4846        p_vci_ini_d.eop     = false;
4847        break;
4848
4849    case CMD_INS_MISS:
4850        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4851        p_vci_ini_d.address = r_icache_vci_paddr.read() & m_icache_yzmask;
4852        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4853        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4854        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_INS_MISS;
4855        p_vci_ini_d.plen    = m_icache_words<<2;
4856        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4857        p_vci_ini_d.eop     = true;
4858        break;
4859
4860    case CMD_INS_UNC:
4861        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4862        p_vci_ini_d.address = r_icache_vci_paddr.read() & ~0x3;
4863        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4864        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4865        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_INS_UNC;
4866        p_vci_ini_d.plen    = 4;
4867        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4868        p_vci_ini_d.eop     = true;
4869        break;
4870
4871    case CMD_DATA_MISS:
4872        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4873        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & m_dcache_yzmask;
4874        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4875        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4876        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_DATA_MISS;
4877        p_vci_ini_d.plen    = m_dcache_words << 2;
4878        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4879        p_vci_ini_d.eop     = true;
4880        break;
4881
4882    case CMD_DATA_UNC:
4883        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4884        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & ~0x3;
4885        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4886        p_vci_ini_d.be      = r_dcache_vci_unc_be.read();
4887        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_DATA_UNC;
4888        p_vci_ini_d.plen    = 4;
4889        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4890        p_vci_ini_d.eop     = true;
4891        break;
4892
4893    case CMD_DATA_WRITE:
4894        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4895        p_vci_ini_d.address = r_wbuf.getAddress(r_vci_cmd_cpt.read()) & ~0x3;
4896        p_vci_ini_d.wdata   = r_wbuf.getData(r_vci_cmd_cpt.read());
4897        p_vci_ini_d.be      = r_wbuf.getBe(r_vci_cmd_cpt.read());
4898        p_vci_ini_d.trdid   = r_wbuf.getIndex() + (1<<(vci_param::T-1));
4899        p_vci_ini_d.plen    = (r_vci_cmd_max.read() - r_vci_cmd_min.read() + 1) << 2;
4900        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_WRITE;
4901        p_vci_ini_d.eop     = (r_vci_cmd_cpt.read() == r_vci_cmd_max.read());
4902        break;
4903
4904    case CMD_DATA_SC:
4905        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4906        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & ~0x3;
4907        if ( r_vci_cmd_cpt.read() == 0 ) p_vci_ini_d.wdata = r_dcache_vci_sc_old.read();
4908        else                             p_vci_ini_d.wdata = r_dcache_vci_sc_new.read();
4909        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4910        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_DATA_UNC; 
4911        p_vci_ini_d.plen    = 8;
4912        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_STORE_COND;
4913        p_vci_ini_d.eop     = (r_vci_cmd_cpt.read() == 1);
4914        break;     
4915    } // end switch r_vci_cmd_fsm
4916
4917    //////////////////////////////////////////////////////////
4918    // VCI initiator response on the direct network
4919    // it depends on the VCI RSP state
4920
4921    switch (r_vci_rsp_fsm.read() )
4922    {
4923        case RSP_DATA_WRITE : p_vci_ini_d.rspack = true; break;
4924        case RSP_INS_MISS   : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_icache.wok(); break;
4925        case RSP_INS_UNC    : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_icache.wok(); break;
4926        case RSP_DATA_MISS  : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_dcache.wok(); break;
4927        case RSP_DATA_UNC   : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_dcache.wok(); break;
4928        case RSP_IDLE       : p_vci_ini_d.rspack = false; break;
4929    } // end switch r_vci_rsp_fsm
4930
4931    ////////////////////////////////////////////////////////////////
4932    // VCI target command and response on the coherence network
4933    switch ( r_tgt_fsm.read() ) 
4934    {
4935    case TGT_IDLE:
4936    case TGT_UPDT_WORD:
4937    case TGT_UPDT_DATA:
4938        p_vci_tgt_c.cmdack  = true;
4939        p_vci_tgt_c.rspval  = false;
4940        break;
4941
4942    case TGT_RSP_BROADCAST:
4943        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4944        p_vci_tgt_c.rspval  = not r_tgt_icache_req.read() and not r_tgt_dcache_req.read()
4945                              and ( r_tgt_icache_rsp.read() or r_tgt_dcache_rsp.read() );
4946        p_vci_tgt_c.rsrcid  = r_tgt_srcid.read();
4947        p_vci_tgt_c.rpktid  = r_tgt_pktid.read();
4948        p_vci_tgt_c.rtrdid  = r_tgt_trdid.read();
4949        p_vci_tgt_c.rdata   = 0;
4950        p_vci_tgt_c.rerror  = 0;
4951        p_vci_tgt_c.reop    = true;
4952        break;
4953
4954    case TGT_RSP_ICACHE:
4955        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4956        p_vci_tgt_c.rspval  = not r_tgt_icache_req.read() and r_tgt_icache_rsp.read();
4957        p_vci_tgt_c.rsrcid  = r_tgt_srcid.read();
4958        p_vci_tgt_c.rpktid  = r_tgt_pktid.read();
4959        p_vci_tgt_c.rtrdid  = r_tgt_trdid.read();
4960        p_vci_tgt_c.rdata   = 0;
4961        p_vci_tgt_c.rerror  = 0;
4962        p_vci_tgt_c.reop    = true;
4963        break;
4964
4965    case TGT_RSP_DCACHE:
4966        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4967        p_vci_tgt_c.rspval  = not r_tgt_dcache_req.read() and r_tgt_dcache_rsp.read();
4968        p_vci_tgt_c.rsrcid  = r_tgt_srcid.read();
4969        p_vci_tgt_c.rpktid  = r_tgt_pktid.read();
4970        p_vci_tgt_c.rtrdid  = r_tgt_trdid.read();
4971        p_vci_tgt_c.rdata   = 0;
4972        p_vci_tgt_c.rerror  = 0;
4973        p_vci_tgt_c.reop    = true;
4974        break;
4975
4976    case TGT_REQ_BROADCAST:
4977    case TGT_REQ_ICACHE:
4978    case TGT_REQ_DCACHE:
4979        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4980        p_vci_tgt_c.rspval  = false;
4981        break;
4982
4983    } // end switch TGT_FSM
4984} // end genMoore
4985
4986}}
4987
4988// Local Variables:
4989// tab-width: 4
4990// c-basic-offset: 4
4991// c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
4992// indent-tabs-mode: nil
4993// End:
4994
4995// vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4
4996
4997
4998
4999
5000
5001
5002
5003
5004
5005
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.