source: trunk/modules/vci_cc_vcache_wrapper_v4/caba/source/src/vci_cc_vcache_wrapper_v4.cpp @ 233

Last change on this file since 233 was 233, checked in by alain, 12 years ago

Fixing a bug in the DCACHE_IDLE state: The coherence request were not
taken in case of blocking write caused by write buffer full.
This is a dead-lock case.

File size: 188.5 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        bool tlb_inval_required = false;
1989        bool write_pipe_frozen  = false;
1990
1991        ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1992        // Handling P2 pipe-line stage
1993        // Inputs are r_dcache_p1_* registers.
1994        // If r_dcache_p1_valid is true, we update the local copy in dcache.
1995        // If the modified cache line has copies in TLBs, we launch a TLB invalidate
1996        // operation, going to DCACHE_INVAL_TLB_SCAN state.
1997
1998        if ( r_dcache_p1_valid.read() )         // P2 stage activated
1999        {
2000            size_t   way        = r_dcache_p1_cache_way.read();
2001            size_t   set        = r_dcache_p1_cache_set.read();
2002            size_t   word       = r_dcache_p1_cache_word.read();
2003            uint32_t wdata      = r_dcache_p1_wdata.read();
2004            vci_be_t be         = r_dcache_p1_be.read();
2005
2006            r_dcache.write( way,
2007                            set,
2008                            word,
2009                            wdata,
2010                            be );
2011#ifdef INSTRUMENTATION
2012m_cpt_dcache_data_write++; 
2013#endif
2014            // cache update after a WRITE hit can require itlb & dtlb inval or flush
2015            if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )
2016            {
2017                tlb_inval_required       = true;
2018                r_dcache_tlb_inval_count = 0;
2019                r_dcache_tlb_inval_line  = r_dcache_p1_paddr.read()>>
2020                                             (uint32_log2(m_dcache_words<<2)); 
2021                r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
2022            }
2023            else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )
2024            {
2025                r_itlb.reset();
2026                r_dtlb.reset();
2027                r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
2028            }
2029
2030#if DEBUG_DCACHE
2031if ( m_debug_dcache_fsm )
2032{
2033    std::cout << "  <PROC.DCACHE_IDLE> Cache update in P2 stage" << std::dec
2034              << " / WAY = " << way
2035              << " / SET = " << set
2036              << " / WORD = " << word << std::hex
2037              << " / DATA = " << wdata
2038              << " / BE = " << be << std::endl;
2039}
2040#endif
2041        } // end P2 stage
2042
2043        ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2044        // Handling P1 pipe-line stage
2045        // Inputs are r_dcache_p0_* registers.
2046        // We must write into wbuf and test the hit in dcache.
2047        // If the write request is non cacheable, and there is a pending
2048        // non cacheable write, or if the write buffer is full, the P0 and P1 stages
2049        // are frozen until the write request registration is possible,
2050        // while the P2 stage is not frozen.
2051        // The r_dcache_p1_valid bit must be computed at all cycles, and
2052        // the P2 stage must be activated if there is a local copy in dcache.
2053
2054        if ( r_dcache_p0_valid.read() )  // P1 stage activated
2055        {
2056            // frozen if write not cacheable, and previous non cacheable write registered
2057            if ( not r_dcache_p0_cacheable.read() and r_dcache_pending_unc_write.read() ) 
2058            {
2059                r_dcache_p1_valid = false;
2060                write_pipe_frozen = true;
2061            }
2062            else                // try a registration into write buffer
2063            {
2064
2065                bool wok = r_wbuf.write( r_dcache_p0_paddr.read(),
2066                                         r_dcache_p0_be.read(),
2067                                         r_dcache_p0_wdata.read(),
2068                                         r_dcache_p0_cacheable.read() );
2069#ifdef INSTRUMENTATION
2070m_cpt_wbuf_write++;
2071#endif
2072                if ( not wok ) // frozen if write buffer full
2073                {
2074                    r_dcache_p1_valid = false;
2075                    write_pipe_frozen = true;
2076                }
2077                else          // update the write_buffer state extension
2078                {
2079                    r_dcache_pending_unc_write = not r_dcache_p0_cacheable.read();
2080
2081                    // read directory to check local copy
2082                    size_t  cache_way;
2083                    size_t  cache_set;
2084                    size_t  cache_word;
2085                    bool    local_copy;
2086                    if ( r_mmu_mode.read() & DATA_CACHE_MASK)   // cache activated
2087                    {
2088                        local_copy = r_dcache.hit( r_dcache_p0_paddr.read(),
2089                                                   &cache_way,
2090                                                   &cache_set,
2091                                                   &cache_word );
2092#ifdef INSTRUMENTATION
2093m_cpt_dcache_dir_read++; 
2094#endif
2095                    }
2096                    else
2097                    {
2098                        local_copy = false;
2099                    }
2100
2101                    // store values for P2 pipe stage
2102                    if ( local_copy )
2103                    {
2104                        r_dcache_p1_valid       = true;
2105                        r_dcache_p1_wdata       = r_dcache_p0_wdata.read();
2106                        r_dcache_p1_be          = r_dcache_p0_be.read();
2107                        r_dcache_p1_paddr       = r_dcache_p0_paddr.read();
2108                        r_dcache_p1_cache_way   = cache_way;
2109                        r_dcache_p1_cache_set   = cache_set;
2110                        r_dcache_p1_cache_word  = cache_word;
2111                    }
2112                    else
2113                    {
2114                        r_dcache_p1_valid       = false;
2115                    }
2116                }
2117            }
2118        }
2119        else  // P1 stage not activated
2120        {
2121            r_dcache_p1_valid = false; 
2122        } // end P1 stage
2123
2124        /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2125        // handling P0 pipe-line stage
2126        // This stage is controlling r_dcache_fsm and r_dcache_p0_* registers.
2127        // The r_dcache_p0_valid flip-flop is only set in case of a WRITE request.
2128        // - the TLB invalidate requests have the highest priority,
2129        // - then the external coherence requests,
2130        // - then the itlb miss requests,
2131        // - and finally the processor requests.
2132        // If dtlb is activated, there is an unconditionnal access to dtlb,
2133        // for address translation.
2134        // 1) A processor WRITE request is blocked if the Dirty bit mus be set, or if
2135        //    dtlb miss. If dtlb is OK, It enters the three stage pipe-line (fully
2136        //    handled by the IDLE state), and the processor request is acknowledged.
2137        // 2) A processor READ or LL request generate a simultaneouss access to
2138        //    both dcache data and dcache directoty, using speculative PPN, but
2139        //    is delayed if the write pipe-line is not empty.
2140        //    In case of miss, we wait the VCI response in DCACHE_UNC_WAIT or
2141        //    DCACHE_MISS_WAIT states.
2142        // 3) A processor SC request is delayed until the write pipe-line is empty.
2143        //    A VCI SC transaction is launched, and we wait the VCI response in
2144        //    DCACHE_SC_WAIT state. It can be completed by a "long write" if the
2145        //    PTE dirty bit must be updated in dtlb, dcache, and RAM.
2146        //    The data is not modified in dcache, as it will be done by the
2147        //    coherence transaction.   
2148
2149        // TLB inval required after a write hit
2150        if ( tlb_inval_required )
2151        {
2152            r_dcache_fsm_scan_save = r_dcache_fsm.read();
2153            r_dcache_fsm           = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
2154            r_dcache_p0_valid      = false;
2155        }
2156        // external coherence request
2157        else if ( r_tgt_dcache_req.read() )   
2158        {
2159            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
2160            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
2161            r_dcache_p0_valid    = false;
2162        }       
2163
2164        // itlb miss request
2165        else if ( r_icache_tlb_miss_req.read() )
2166        {
2167            r_dcache_tlb_ins    = true;
2168            r_dcache_tlb_vaddr  = r_icache_vaddr_save.read();
2169            r_dcache_fsm        = DCACHE_TLB_MISS;
2170            r_dcache_p0_valid = false;
2171        }
2172
2173        // processor request
2174        else if ( m_dreq.valid and not write_pipe_frozen )
2175        {
2176            // dcache access using speculative PPN only if pipe-line empty
2177            paddr_t             cache_paddr;
2178            size_t              cache_way;
2179            size_t              cache_set;
2180            size_t              cache_word;
2181            uint32_t    cache_rdata;
2182            bool            cache_hit;
2183
2184            if ( (r_mmu_mode.read() & DATA_CACHE_MASK) and      // cache activated
2185                 not r_dcache_p0_valid.read() and
2186                 not r_dcache_p1_valid.read() )                 // pipe-line empty
2187            {
2188                cache_paddr = (r_dcache_p0_paddr.read() & ~PAGE_K_MASK) | 
2189                              ((paddr_t)m_dreq.addr & PAGE_K_MASK);
2190
2191                cache_hit = r_dcache.read( cache_paddr,
2192                                           &cache_rdata,
2193                                           &cache_way,
2194                                           &cache_set,
2195                                           &cache_word );
2196#ifdef INSTRUMENTATION
2197m_cpt_dcache_dir_read++;
2198m_cpt_dcache_data_read++;
2199#endif
2200            }
2201            else
2202            {
2203                cache_hit = false;
2204            } // end dcache access   
2205
2206            // systematic dtlb access using virtual address
2207            paddr_t     tlb_paddr;
2208            pte_info_t  tlb_flags; 
2209            size_t      tlb_way; 
2210            size_t      tlb_set; 
2211            paddr_t     tlb_nline; 
2212            bool        tlb_hit;       
2213
2214            if ( r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK )    // DTLB activated
2215            {
2216                tlb_hit = r_dtlb.translate( m_dreq.addr,
2217                                            &tlb_paddr,
2218                                            &tlb_flags,
2219                                            &tlb_nline,
2220                                            &tlb_way,   
2221                                            &tlb_set ); 
2222#ifdef INSTRUMENTATION
2223m_cpt_dtlb_read++;
2224#endif
2225            }
2226            else
2227            {
2228                tlb_hit = false;
2229            } // end dtlb access
2230
2231            // register the processor request
2232            r_dcache_p0_vaddr = m_dreq.addr;
2233            r_dcache_p0_be    = m_dreq.be;
2234            r_dcache_p0_wdata = m_dreq.wdata;
2235
2236            // Handling READ XTN requests from processor
2237            // They are executed in this DCACHE_IDLE state.
2238            // The processor must not be in user mode
2239            if (m_dreq.type == iss_t::XTN_READ) 
2240            {
2241                int xtn_opcode = (int)m_dreq.addr/4;
2242
2243                // checking processor mode:
2244                if (m_dreq.mode  == iss_t::MODE_USER)
2245                {
2246                    r_mmu_detr = MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION; 
2247                    r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2248                    m_drsp.valid            = true;
2249                    m_drsp.error            = true;
2250                    r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
2251                }
2252                else 
2253                {
2254                    switch( xtn_opcode ) 
2255                    {
2256                    case iss_t::XTN_INS_ERROR_TYPE:
2257                        m_drsp.rdata = r_mmu_ietr.read();
2258                        m_drsp.valid = true;
2259                        break;
2260
2261                    case iss_t::XTN_DATA_ERROR_TYPE:
2262                        m_drsp.rdata = r_mmu_detr.read();
2263                        m_drsp.valid = true;
2264                        break;
2265
2266                    case iss_t::XTN_INS_BAD_VADDR:
2267                        m_drsp.rdata = r_mmu_ibvar.read();       
2268                        m_drsp.valid = true;
2269                        break;
2270
2271                    case iss_t::XTN_DATA_BAD_VADDR:
2272                        m_drsp.rdata = r_mmu_dbvar.read();       
2273                        m_drsp.valid = true;
2274                        break;
2275
2276                    case iss_t::XTN_PTPR:
2277                        m_drsp.rdata = r_mmu_ptpr.read();
2278                        m_drsp.valid = true;
2279                        break;
2280
2281                    case iss_t::XTN_TLB_MODE:
2282                        m_drsp.rdata = r_mmu_mode.read();
2283                        m_drsp.valid = true;
2284                        break;
2285
2286                    case iss_t::XTN_MMU_PARAMS:
2287                        m_drsp.rdata = r_mmu_params;
2288                        m_drsp.valid = true;
2289                        break;
2290
2291                    case iss_t::XTN_MMU_RELEASE:
2292                        m_drsp.rdata = r_mmu_release;
2293                        m_drsp.valid = true;
2294                        break;
2295
2296                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_LO:
2297                        m_drsp.rdata = r_mmu_word_lo.read();
2298                        m_drsp.valid = true;
2299                        break;
2300
2301                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_HI:
2302                        m_drsp.rdata = r_mmu_word_hi.read();
2303                        m_drsp.valid = true;
2304                        break;
2305
2306                    default:
2307                        r_mmu_detr = MMU_READ_UNDEFINED_XTN; 
2308                        r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2309                        m_drsp.valid = true;
2310                        m_drsp.error = true;
2311                        break;
2312                    } // end switch xtn_opcode
2313                } // end else
2314                r_dcache_p0_valid = false;
2315            } // end if XTN_READ
2316
2317            // Handling WRITE XTN requests from processor.
2318            // They are not executed in this DCACHE_IDLE state,
2319            // if they require access to the caches or the TLBs
2320            // that are already accessed for speculative read.
2321            // Caches can be invalidated or flushed in user mode,
2322            // and the sync instruction can be executed in user mode
2323            else if (m_dreq.type == iss_t::XTN_WRITE) 
2324            {
2325                int xtn_opcode      = (int)m_dreq.addr/4;
2326                r_dcache_xtn_opcode = xtn_opcode;
2327
2328                // checking processor mode:
2329                if ( (m_dreq.mode  == iss_t::MODE_USER) &&
2330                     (xtn_opcode != iss_t:: XTN_SYNC) &&
2331                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_DCACHE_INVAL) &&
2332                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_DCACHE_FLUSH) &&
2333                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_ICACHE_INVAL) &&
2334                     (xtn_opcode != iss_t::XTN_ICACHE_FLUSH) )
2335                {
2336                    r_mmu_detr = MMU_WRITE_PRIVILEGE_VIOLATION; 
2337                    r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2338                    m_drsp.valid          = true;
2339                    m_drsp.error          = true;
2340                    r_dcache_fsm        = DCACHE_IDLE;
2341                }
2342                else
2343                {
2344                    switch( xtn_opcode ) 
2345                    {     
2346                    case iss_t::XTN_PTPR:                       // itlb & dtlb must be flushed
2347                        r_mmu_ptpr       = m_dreq.wdata;
2348                        r_dcache_xtn_req = true;
2349                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_SWITCH;
2350                        break;
2351
2352                    case iss_t::XTN_TLB_MODE:                   // no cache or tlb access
2353                        r_mmu_mode = m_dreq.wdata;
2354                        m_drsp.valid = true;
2355                        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
2356                        break;
2357
2358                    case iss_t::XTN_DTLB_INVAL:                 // dtlb access
2359                        r_dcache_fsm = DCACHE_XTN_DT_INVAL; 
2360                        break;
2361
2362                    case iss_t::XTN_ITLB_INVAL:                 // itlb access
2363                        r_dcache_xtn_req = true;
2364                        r_dcache_fsm = DCACHE_XTN_IT_INVAL; 
2365                        break;
2366
2367                    case iss_t::XTN_DCACHE_INVAL:               // dcache, dtlb & itlb access
2368                        r_dcache_fsm = DCACHE_XTN_DC_INVAL_VA;
2369                        break;
2370
2371                    case iss_t::XTN_MMU_DCACHE_PA_INV:          // dcache, dtlb & itlb access
2372                        r_dcache_fsm   = DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA;
2373                        if (sizeof(paddr_t) <= 32) {
2374                                assert(r_mmu_word_hi.read() == 0 &&
2375                                    "high bits should be 0 for 32bit paddr");
2376                                r_dcache_p0_paddr =
2377                                        (paddr_t)r_mmu_word_lo.read();
2378                        } else {
2379                                r_dcache_p0_paddr =
2380                                        (paddr_t)r_mmu_word_hi.read() << 32 | 
2381                                        (paddr_t)r_mmu_word_lo.read();
2382                        }
2383                        break;
2384
2385                    case iss_t::XTN_DCACHE_FLUSH:              // itlb and dtlb must be reset 
2386                        r_dcache_flush_count = 0;
2387                        r_dcache_fsm         = DCACHE_XTN_DC_FLUSH; 
2388                        break;
2389
2390                    case iss_t::XTN_ICACHE_INVAL:               // icache and itlb access
2391                        r_dcache_xtn_req = true;
2392                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_IC_INVAL_VA; 
2393                        break;
2394
2395                    case iss_t::XTN_MMU_ICACHE_PA_INV:          // icache access
2396                        r_dcache_xtn_req = true;
2397                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_IC_INVAL_PA; 
2398                        break;
2399
2400                    case iss_t::XTN_ICACHE_FLUSH:               // icache access
2401                        r_dcache_xtn_req = true; 
2402                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_IC_FLUSH;
2403                        break;
2404
2405                    case iss_t::XTN_SYNC:                       // wait until write buffer empty
2406                        r_dcache_fsm     = DCACHE_XTN_SYNC;
2407                        break;
2408
2409                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_LO:                // no cache or tlb access
2410                        r_mmu_word_lo = m_dreq.wdata;
2411                        m_drsp.valid    = true;
2412                        r_dcache_fsm  = DCACHE_IDLE;
2413                        break;
2414
2415                    case iss_t::XTN_MMU_WORD_HI:                // no cache or tlb access
2416                        r_mmu_word_hi = m_dreq.wdata;
2417                        m_drsp.valid    = true;
2418                        r_dcache_fsm  = DCACHE_IDLE;
2419                        break;
2420
2421                    case iss_t::XTN_ICACHE_PREFETCH:            // not implemented : no action
2422                    case iss_t::XTN_DCACHE_PREFETCH:            // not implemented : no action
2423                        m_drsp.valid   = true;
2424                        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
2425                        break;
2426       
2427                    default:
2428                        r_mmu_detr = MMU_WRITE_UNDEFINED_XTN; 
2429                        r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2430                        m_drsp.valid = true;
2431                        m_drsp.error = true;
2432                        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
2433                        break;
2434                    } // end switch xtn_opcode
2435                } // end else
2436                r_dcache_p0_valid = false;
2437            } // end if XTN_WRITE
2438
2439            // Handling read/write/ll/sc processor requests.
2440            // The dtlb and dcache can be activated or not.
2441            // We compute the physical address, the cacheability, and check processor request.
2442            // - If DTLB not activated : cacheability is defined by the segment table,
2443            //   the physical address is equal to the virtual address (identity mapping)
2444            // - If DTLB activated : cacheability is defined by the C bit in the PTE,
2445            //   the physical address is obtained from the TLB, and the U & W bits
2446            //   of the PTE are checked.
2447            // The processor request is decoded only if the TLB is not activated or if
2448            // the virtual address hits in tLB and access rights are OK.
2449            // We call the TLB_MISS sub-fsm in case of dtlb miss.
2450            else
2451            {
2452                bool    valid_req = false;
2453                bool    cacheable = false;
2454                paddr_t paddr     = 0;
2455
2456                if ( not (r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK) )          // dtlb not activated
2457                {
2458                    valid_req     = true;
2459
2460                    // cacheability
2461                    if ( not (r_mmu_mode.read() & DATA_CACHE_MASK) ) cacheable = false;
2462                    else cacheable = m_cacheability_table[m_dreq.addr];
2463
2464                    // physical address
2465                    paddr       = (paddr_t)m_dreq.addr;
2466                }
2467                else                                                    // dtlb activated
2468                {
2469                    if ( tlb_hit )                                      // tlb hit
2470                    {
2471                        // cacheability
2472                        if ( not (r_mmu_mode.read() & DATA_CACHE_MASK) ) cacheable = false;
2473                        else cacheable = tlb_flags.c;
2474
2475                        // access rights checking
2476                        if ( not tlb_flags.u and (m_dreq.mode == iss_t::MODE_USER)) 
2477                        {
2478                            if ( (m_dreq.type == iss_t::DATA_READ) or (m_dreq.type == iss_t::DATA_LL) )
2479                                r_mmu_detr = MMU_READ_PRIVILEGE_VIOLATION;
2480                            else 
2481                                r_mmu_detr = MMU_WRITE_PRIVILEGE_VIOLATION;
2482
2483                            r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2484                            m_drsp.valid   = true;
2485                            m_drsp.error   = true;
2486                            m_drsp.rdata   = 0;
2487#if DEBUG_DCACHE
2488if ( m_debug_dcache_fsm )
2489{
2490    std::cout << "  <PROC.DCACHE_IDLE> HIT in dtlb, but privilege violation" << std::endl;
2491}
2492#endif
2493                        }
2494                        else if ( not tlb_flags.w and
2495                                  ((m_dreq.type == iss_t::DATA_WRITE) or
2496                                   (m_dreq.type == iss_t::DATA_SC)) ) 
2497                        {
2498                            r_mmu_detr   = MMU_WRITE_ACCES_VIOLATION; 
2499                            r_mmu_dbvar  = m_dreq.addr;
2500                            m_drsp.valid   = true;
2501                            m_drsp.error   = true;
2502                            m_drsp.rdata   = 0;
2503#if DEBUG_DCACHE
2504if ( m_debug_dcache_fsm )
2505{
2506    std::cout << "  <PROC.DCACHE_IDLE> HIT in dtlb, but writable violation" << std::endl;
2507}
2508#endif
2509                        }
2510                        else
2511                        {
2512                            valid_req    = true;
2513                        }
2514
2515                        // physical address
2516                        paddr = tlb_paddr;
2517                    }
2518                    else                                                // tlb miss
2519                    {
2520                        r_dcache_tlb_vaddr   = m_dreq.addr;
2521                        r_dcache_tlb_ins     = false; 
2522                        r_dcache_fsm         = DCACHE_TLB_MISS;
2523                    }
2524                }    // end DTLB activated
2525
2526                if ( valid_req )        // processor request is valid after TLB check
2527                {
2528                    // physical address and cacheability registration
2529                    r_dcache_p0_paddr          = paddr;
2530                    r_dcache_p0_cacheable      = cacheable;
2531
2532                    // READ or LL request
2533                    // The read requests are taken only if the write pipe-line is empty.
2534                    // If dcache hit, dtlb hit, and speculative PPN OK, data in one cycle.
2535                    // If speculative access is KO we just pay one extra cycle.
2536                    // If dcache miss, we go to DCACHE_MISS_VICTIM state.
2537                    // If uncacheable, we go to DCACHE_UNC_WAIT state.
2538                    // In case of LL, the LL registration is done when the data is returned:
2539                    // in DCACHE_IDLE if cacheable / in DCACHE_UNC_WAIT if uncacheable
2540                    if ( ((m_dreq.type == iss_t::DATA_READ) or (m_dreq.type == iss_t::DATA_LL)) 
2541                        and not r_dcache_p0_valid.read() and not r_dcache_p1_valid.read() )
2542                    { 
2543                        if ( cacheable )                        // cacheable read
2544                        {
2545                            // if the speculative access is illegal, we pay an extra cycle
2546                            if ( (r_dcache_p0_paddr.read() & ~PAGE_K_MASK) 
2547                                 != (paddr & ~PAGE_K_MASK))
2548                            {
2549#ifdef INSTRUMENTATION
2550m_cpt_dcache_spec_miss++;
2551#endif
2552#if DEBUG_DCACHE
2553if ( m_debug_dcache_fsm )
2554{
2555    std::cout << "  <PROC.DCACHE_IDLE> Speculative access miss" << std::endl;
2556}
2557#endif
2558                            }
2559                            // if cache miss, try to get the missing line
2560                            else if ( not cache_hit )
2561                            {
2562#ifdef INSTRUMENTATION
2563m_cpt_dcache_miss++;
2564#endif
2565                                r_dcache_vci_paddr    = paddr;
2566                                r_dcache_vci_miss_req = true;
2567                                r_dcache_miss_type    = PROC_MISS;
2568                                r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_VICTIM;
2569                            }
2570                            // if cache hit return the data
2571                            else                   
2572                            {
2573#ifdef INSTRUMENTATION
2574m_cpt_data_read++;
2575#endif
2576                                m_drsp.valid   = true;
2577                                m_drsp.rdata   = cache_rdata;
2578
2579                                // makes reservation in case of LL
2580                                if ( m_dreq.type == iss_t::DATA_LL )
2581                                {
2582                                    r_dcache_ll_valid = true;
2583                                    r_dcache_ll_vaddr = m_dreq.addr;
2584                                    r_dcache_ll_data  = cache_rdata;
2585                                }
2586#if DEBUG_DCACHE
2587if ( m_debug_dcache_fsm )
2588{
2589    std::cout << "  <PROC.DCACHE_IDLE> HIT in dcache" << std::endl;
2590}
2591#endif
2592                            }
2593                        }
2594                        else                                    // uncacheable read
2595                        {
2596                            r_dcache_vci_paddr    = paddr;
2597                            r_dcache_vci_unc_be   = m_dreq.be;
2598                            r_dcache_vci_unc_req  = true;
2599                            r_dcache_fsm          = DCACHE_UNC_WAIT;
2600                        }
2601
2602                        r_dcache_p0_valid = false;
2603                    } // end READ or LL
2604
2605                    // WRITE request:
2606                    // If the TLB is activated and the PTE Dirty bit is not set, we stall
2607                    // the processor and set the Dirty bit before handling the write request.
2608                    // If we don't need to set the Dirty bit, we can acknowledge
2609                    // the processor request, as the write arguments (including the
2610                    // physical address) are registered in r_dcache_p0 registers:
2611                    // We simply activate the P1 pipeline stage.
2612                    else if ( m_dreq.type == iss_t::DATA_WRITE )
2613                    {
2614                        if ( (r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK ) 
2615                              and not tlb_flags.d )             // Dirty bit must be set
2616                        {
2617                            // The PTE physical address is obtained from the nline value (dtlb),
2618                            // and the word index (proper bits of the virtual address)
2619                            if ( tlb_flags.b )  // PTE1
2620                            {
2621                                r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2622                                                       (paddr_t)((m_dreq.addr>>19) & 0x3c);
2623                            }
2624                            else                // PTE2
2625                            {
2626                                r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2627                                                       (paddr_t)((m_dreq.addr>>9) & 0x38);
2628                            }
2629                            r_dcache_fsm      = DCACHE_DIRTY_GET_PTE;
2630                            r_dcache_p0_valid = false;
2631                        }
2632                        else                                    // Write request accepted
2633                        {
2634#ifdef INSTRUMENTATION
2635m_cpt_data_write++;
2636#endif
2637                            m_drsp.valid      = true;
2638                            m_drsp.rdata      = 0;
2639                            r_dcache_p0_valid = true;
2640                        }
2641                    } // end WRITE
2642 
2643                    // SC request:
2644                    // The SC requests are taken only if the write pipe-line is empty.
2645                    // - if there is no valid registered LL, we just return rdata = 1
2646                    //   (atomic access failed) and the SC transaction is completed.
2647                    // - if a valid LL reservation (with the same address) is registered,
2648                    //   we test if a DIRTY bit update is required.
2649                    //   If the TLB is activated and the PTE Dirty bit is not set, we stall
2650                    //   the processor and set the Dirty bit before handling the write request.
2651                    //   If we don't need to set the Dirty bit, we request a SC transaction
2652                    //   to CMD FSM and go to DCACHE_SC_WAIT state, that will return
2653                    //   the response to the processor.
2654                    //   We don't check a possible write hit in dcache, as the cache update
2655                    //   is done by the coherence transaction induced by the SC...
2656                    else if ( ( m_dreq.type == iss_t::DATA_SC )
2657                        and not r_dcache_p0_valid.read() and not r_dcache_p1_valid.read() )
2658                    {
2659                        if ( (r_dcache_ll_vaddr.read() != m_dreq.addr)
2660                             or not r_dcache_ll_valid.read() )  // no valid registered LL
2661                        { 
2662#ifdef INSTRUMENTATION
2663m_cpt_data_sc++;
2664#endif
2665                            m_drsp.valid        = true;
2666                            m_drsp.rdata        = 1;
2667                            r_dcache_ll_valid   = false;
2668                        }
2669                        else                                    // valid registered LL
2670                        {
2671                            if ( (r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK ) 
2672                                  and not tlb_flags.d )                 // Dirty bit must be set
2673                            {
2674                                // The PTE physical address is obtained from the nline value (dtlb),
2675                                // and the word index (virtual address)
2676                                if ( tlb_flags.b )      // PTE1
2677                                {
2678                                    r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2679                                                           (paddr_t)((m_dreq.addr>>19) & 0x3c);
2680                                }
2681                                else                    // PTE2
2682                                {
2683                                    r_dcache_dirty_paddr = (paddr_t)(tlb_nline*(m_dcache_words<<2)) |
2684                                                           (paddr_t)((m_dreq.addr>>9) & 0x38);
2685                                }
2686                                r_dcache_fsm           = DCACHE_DIRTY_GET_PTE;
2687                            }
2688                            else                                        // SC request accepted
2689                            {
2690#ifdef INSTRUMENTATION
2691m_cpt_data_sc++;
2692#endif
2693     
2694                                r_dcache_vci_paddr  = paddr;
2695                                r_dcache_vci_sc_req = true;
2696                                r_dcache_vci_sc_old = r_dcache_ll_data.read();
2697                                r_dcache_vci_sc_new = m_dreq.wdata;
2698                                r_dcache_ll_valid   = false;
2699                                r_dcache_fsm        = DCACHE_SC_WAIT;
2700                            }
2701                        }
2702                        r_dcache_p0_valid = false;
2703                    } // end SC
2704                    else
2705                    {
2706                        r_dcache_p0_valid = false;
2707                    }
2708                } // end valid_req
2709                else
2710                {
2711                    r_dcache_p0_valid = false;
2712                }
2713            }  // end if read/write/ll/sc request       
2714        } // end dreq.valid
2715        else
2716        {
2717            r_dcache_p0_valid = false;
2718        } // end P0 pipe stage
2719        break;
2720    } 
2721    /////////////////////
2722    case DCACHE_TLB_MISS: // This is the entry point for the sub-fsm handling all tlb miss.
2723                          // Input arguments are:
2724                          // - r_dcache_tlb_vaddr
2725                          // - r_dcache_tlb_ins (true when itlb miss)
2726                          // The sub-fsm access the dcache to find the missing TLB entry,
2727                          // and activates the cache miss procedure in case of miss.
2728                          // It bypass the first level page table access if possible.
2729                          // It uses atomic access to update the R/L access bits
2730                          // in the page table if required.
2731                          // It directly updates the itlb or dtlb, and writes into the
2732                          // r_mmu_ins_* or r_mmu_data* error reporting registers.
2733    {
2734        uint32_t        ptba = 0;
2735        bool            bypass;
2736        paddr_t         pte_paddr;
2737
2738        // evaluate bypass in order to skip first level page table access
2739        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )                          // itlb miss
2740        {
2741            bypass = r_itlb.get_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(), &ptba);
2742        }
2743        else                                                    // dtlb miss
2744        {
2745            bypass = r_dtlb.get_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(), &ptba);
2746        }
2747
2748        if ( not bypass )     // Try to read PTE1/PTD1 in dcache
2749        {
2750            pte_paddr = (paddr_t)r_mmu_ptpr.read() << (INDEX1_NBITS+2) |
2751                        (paddr_t)((r_dcache_tlb_vaddr.read() >> PAGE_M_NBITS) << 2);
2752            r_dcache_tlb_paddr = pte_paddr;
2753            r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE1_GET;
2754        }
2755        else                  // Try to read PTE2 in dcache
2756        {
2757            pte_paddr = (paddr_t)ptba << PAGE_K_NBITS |
2758                        (paddr_t)(r_dcache_tlb_vaddr.read()&PTD_ID2_MASK)>>(PAGE_K_NBITS-3);
2759            r_dcache_tlb_paddr = pte_paddr;
2760            r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
2761        }
2762
2763#if DEBUG_DCACHE
2764if ( m_debug_dcache_fsm )
2765{
2766    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2767    {
2768        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_MISS> ITLB miss";
2769    }
2770    else
2771    {                           
2772        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_MISS> DTLB miss";
2773    }
2774    std::cout << " / VADDR = " << std::hex << r_dcache_tlb_vaddr.read()
2775              << " / BYPASS = " << bypass
2776              << " / PTE_ADR = " << pte_paddr << std::endl;
2777}
2778#endif
2779 
2780        break;
2781    }
2782    ///////////////////////// 
2783    case DCACHE_TLB_PTE1_GET:   // try to read a PT1 entry in dcache
2784    {
2785        uint32_t        entry;
2786        size_t          way;
2787        size_t          set;
2788        size_t          word;
2789
2790        bool     hit = r_dcache.read( r_dcache_tlb_paddr.read(),
2791                                      &entry,
2792                                      &way,
2793                                      &set,
2794                                      &word );
2795#ifdef INSTRUMENTATION
2796m_cpt_dcache_data_read++;
2797m_cpt_dcache_dir_read++;
2798#endif
2799        if ( hit )      //  hit in dcache
2800        {
2801            if ( not (entry & PTE_V_MASK) )     // unmapped
2802            {
2803                if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2804                {
2805                    r_mmu_ietr             = MMU_READ_PT1_UNMAPPED;
2806                    r_mmu_ibvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
2807                    r_icache_tlb_miss_req  = false;
2808                    r_icache_tlb_rsp_error = true;
2809                }
2810                else
2811                {
2812                    r_mmu_detr             = MMU_READ_PT1_UNMAPPED;
2813                    r_mmu_dbvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
2814                    m_drsp.valid             = true;
2815                    m_drsp.error             = true;
2816                }
2817                r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
2818
2819#if DEBUG_DCACHE
2820if ( m_debug_dcache_fsm )
2821{
2822    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache, but unmapped"
2823              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2824              << std::dec << " / way = " << way
2825              << std::dec << " / set = " << set
2826              << std::dec << " / word = " << word
2827              << std::hex << " / PTE1 = " << entry << std::endl;
2828}
2829#endif
2830 
2831            }
2832            else if( entry & PTE_T_MASK )       //  PTD : me must access PT2
2833            {
2834                // mark the cache line ac containing a PTD
2835                r_dcache_contains_ptd[m_dcache_sets*way+set] = true;
2836
2837                // register bypass
2838                if ( r_dcache_tlb_ins.read() )          // itlb
2839                {
2840                    r_itlb.set_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2841                                      entry & ((1 << (m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS)) - 1), 
2842                                      r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_icache_words<<2))); 
2843                }
2844                else                                    // dtlb
2845                {
2846                    r_dtlb.set_bypass(r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2847                                      entry & ((1 << (m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS)) - 1),
2848                                      r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2));
2849                }
2850                r_dcache_tlb_paddr = (paddr_t)(entry & ((1<<(m_paddr_nbits-PAGE_K_NBITS))-1)) << PAGE_K_NBITS |
2851                                     (paddr_t)(((r_dcache_tlb_vaddr.read() & PTD_ID2_MASK) >> PAGE_K_NBITS) << 3);
2852                r_dcache_fsm       = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
2853
2854#if DEBUG_DCACHE
2855if ( m_debug_dcache_fsm )
2856{
2857    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache"
2858              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2859              << std::dec << " / way = " << way
2860              << std::dec << " / set = " << set
2861              << std::dec << " / word = " << word
2862              << std::hex << " / PTD = " << entry << std::endl;
2863}
2864#endif
2865            }
2866            else                        //  PTE1 :  we must update the TLB
2867            {
2868                r_dcache_in_tlb[m_icache_sets*way+set] = true;
2869                r_dcache_tlb_pte_flags  = entry;
2870                r_dcache_tlb_cache_way  = way;
2871                r_dcache_tlb_cache_set  = set;
2872                r_dcache_tlb_cache_word = word;
2873                r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_PTE1_SELECT;
2874
2875#if DEBUG_DCACHE
2876if ( m_debug_dcache_fsm )
2877{
2878    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> HIT in dcache"
2879              << std::hex << " / paddr = " << r_dcache_tlb_paddr.read()
2880              << std::dec << " / way = " << way
2881              << std::dec << " / set = " << set
2882              << std::dec << " / word = " << word
2883              << std::hex << " / PTE1 = " << entry << std::endl;
2884}
2885#endif
2886            }
2887        }
2888        else            // we must load the missing cache line in dcache
2889        {
2890            r_dcache_vci_miss_req  = true;             
2891            r_dcache_vci_paddr     = r_dcache_tlb_paddr.read(); 
2892            r_dcache_miss_type     = PTE1_MISS;
2893            r_dcache_fsm           = DCACHE_MISS_VICTIM;         
2894
2895#if DEBUG_DCACHE
2896if ( m_debug_dcache_fsm )
2897{
2898    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_GET> MISS in dcache:"
2899              << " PTE1 address = " << std::hex << r_dcache_tlb_paddr.read() << std::endl;
2900}
2901#endif
2902        }
2903        break;
2904    }
2905    ////////////////////////////
2906    case DCACHE_TLB_PTE1_SELECT:        // select a slot for PTE1
2907    {
2908        size_t  way;
2909        size_t  set;
2910
2911        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
2912        {
2913            r_itlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2914                           true,  // PTE1
2915                           &way,
2916                           &set );
2917#ifdef INSTRUMENTATION
2918m_cpt_itlb_read++;
2919#endif
2920        }
2921        else
2922        {
2923            r_dtlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
2924                           true,  // PTE1
2925                           &way,
2926                           &set );
2927#ifdef INSTRUMENTATION
2928m_cpt_dtlb_read++;
2929#endif
2930        }
2931        r_dcache_tlb_way = way;
2932        r_dcache_tlb_set = set;
2933        r_dcache_fsm     = DCACHE_TLB_PTE1_UPDT;
2934
2935#if DEBUG_DCACHE
2936if ( m_debug_dcache_fsm )
2937{
2938    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2939        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_SELECT> Select a slot in ITLB:";
2940    else                           
2941        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_SELECT> Select a slot in DTLB:";
2942        std::cout << " way = " << std::dec << way
2943                  << " / set = " << set << std::endl;
2944}
2945#endif
2946        break;
2947    }
2948    //////////////////////////
2949    case DCACHE_TLB_PTE1_UPDT:  // write a new PTE1 in tlb after testing the L/R bit
2950                                // if L/R bit already set, exit the sub-fsm
2951                                // if not, the page table must be updated
2952    {
2953        paddr_t   nline = r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2);   
2954        uint32_t  pte   = r_dcache_tlb_pte_flags.read();
2955        bool      updt  = false;
2956        bool      local = true;
2957
2958        // We should compute the access locality:
2959        // The PPN MSB bits define the destination cluster index.
2960        // The m_srcid_d MSB bits define the source cluster index.
2961        // The number of bits to compare depends on the number of clusters,
2962        // and can be obtained in the mapping table.
2963        // As long as this computation is not done, all access are local.
2964
2965        if ( local )                                            // local access
2966        {
2967            if ( not ((pte & PTE_L_MASK) == PTE_L_MASK) ) // we must set the L bit
2968            {
2969                updt                = true;
2970                r_dcache_vci_sc_old = pte;
2971                r_dcache_vci_sc_new = pte | PTE_L_MASK;
2972                pte                 = pte | PTE_L_MASK;
2973            }
2974        }
2975        else                                                    // remote access
2976        {
2977            if ( not ((pte & PTE_R_MASK) == PTE_R_MASK) ) // we must set the R bit
2978            {
2979                updt                = true;
2980                r_dcache_vci_sc_old = pte;
2981                r_dcache_vci_sc_new = pte | PTE_R_MASK;
2982                pte                 = pte | PTE_R_MASK;
2983            }
2984        }
2985
2986        // update TLB
2987        if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
2988        {
2989            r_itlb.write( true,         // 2M page
2990                          pte,
2991                          0,            // argument unused for a PTE1
2992                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
2993                          r_dcache_tlb_way.read(), 
2994                          r_dcache_tlb_set.read(),
2995                          nline );
2996#ifdef INSTRUMENTATION
2997m_cpt_itlb_write++;
2998#endif
2999        }
3000        else
3001        {
3002            r_dtlb.write( true,         // 2M page
3003                          pte,
3004                          0,            // argument unused for a PTE1
3005                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
3006                          r_dcache_tlb_way.read(), 
3007                          r_dcache_tlb_set.read(),
3008                          nline );
3009#ifdef INSTRUMENTATION
3010m_cpt_dtlb_write++;
3011#endif
3012        }
3013        // next state
3014        if ( updt ) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_LR_UPDT;  // dcache and page table update
3015        else        r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_RETURN;   // exit sub-fsm
3016
3017#if DEBUG_DCACHE
3018if ( m_debug_dcache_fsm )
3019{
3020    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3021    {
3022        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_UPDT> write PTE1 in ITLB";
3023        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3024                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3025        r_itlb.printTrace();
3026    }
3027    else                           
3028    {
3029        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE1_UPDT> write PTE1 in DTLB";
3030        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3031                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3032        r_dtlb.printTrace();
3033    }
3034   
3035}
3036#endif
3037        break;
3038    }
3039    /////////////////////////
3040    case DCACHE_TLB_PTE2_GET:   // Try to get a PTE2 (64 bits) in the dcache
3041    {
3042        uint32_t        pte_flags;
3043        uint32_t        pte_ppn;
3044        size_t          way;
3045        size_t          set;
3046        size_t          word; 
3047 
3048        bool     hit = r_dcache.read( r_dcache_tlb_paddr.read(),
3049                                      &pte_flags,
3050                                      &pte_ppn,
3051                                      &way,
3052                                      &set,
3053                                      &word );
3054#ifdef INSTRUMENTATION
3055m_cpt_dcache_data_read++;
3056m_cpt_dcache_dir_read++;
3057#endif
3058        if ( hit )      // request hits in dcache
3059        {
3060            if ( not (pte_flags & PTE_V_MASK) ) // unmapped
3061            {
3062                if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3063                {
3064                    r_mmu_ietr             = MMU_READ_PT2_UNMAPPED;
3065                    r_mmu_ibvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3066                    r_icache_tlb_miss_req  = false;
3067                    r_icache_tlb_rsp_error = true;
3068                }
3069                else
3070                {
3071                    r_mmu_detr             = MMU_READ_PT2_UNMAPPED;
3072                    r_mmu_dbvar            = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3073                    m_drsp.valid             = true;
3074                    m_drsp.error             = true;
3075                }
3076                r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
3077
3078#if DEBUG_DCACHE
3079if ( m_debug_dcache_fsm )
3080{
3081    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_GET> HIT in dcache, but PTE is unmapped"
3082              << " PTE_FLAGS = " << std::hex << pte_flags
3083              << " PTE_PPN = " << std::hex << pte_ppn << std::endl;
3084}
3085#endif
3086            }
3087            else                                // mapped : we must update the TLB
3088            {
3089                r_dcache_in_tlb[m_dcache_sets*way+set] = true;
3090                r_dcache_tlb_pte_flags  = pte_flags;
3091                r_dcache_tlb_pte_ppn    = pte_ppn;
3092                r_dcache_tlb_cache_way  = way;
3093                r_dcache_tlb_cache_set  = set;
3094                r_dcache_tlb_cache_word = word;
3095                r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_PTE2_SELECT;
3096
3097#if DEBUG_DCACHE
3098if ( m_debug_dcache_fsm )
3099{
3100    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_GET> HIT in dcache:"
3101              << " PTE_FLAGS = " << std::hex << pte_flags
3102              << " PTE_PPN = " << std::hex << pte_ppn << std::endl;
3103}
3104#endif
3105             }
3106        }
3107        else            // we must load the missing cache line in dcache
3108        {
3109            r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_VICTIM; 
3110            r_dcache_vci_miss_req = true;
3111            r_dcache_vci_paddr    = r_dcache_tlb_paddr.read();
3112            r_dcache_miss_type    = PTE2_MISS;
3113
3114#if DEBUG_DCACHE
3115if ( m_debug_dcache_fsm )
3116{
3117    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_GET> MISS in dcache:"
3118              << " PTE address = " << std::hex << r_dcache_tlb_paddr.read() << std::endl;
3119}
3120#endif
3121        }
3122        break;
3123    }
3124    ////////////////////////////
3125    case DCACHE_TLB_PTE2_SELECT:    // select a slot for PTE2
3126    {
3127        size_t way;
3128        size_t set;
3129
3130        if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3131        {
3132            r_itlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3133                           false,       // PTE2
3134                           &way,
3135                           &set );
3136#ifdef INSTRUMENTATION
3137m_cpt_itlb_read++;
3138#endif
3139        }
3140        else
3141        {
3142            r_dtlb.select( r_dcache_tlb_vaddr.read(),
3143                           false,       // PTE2
3144                           &way,
3145                           &set );
3146#ifdef INSTRUMENTATION
3147m_cpt_dtlb_read++;
3148#endif
3149        }
3150
3151#if DEBUG_DCACHE
3152if ( m_debug_dcache_fsm )
3153{
3154    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3155        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_SELECT> Select a slot in ITLB:";
3156    else                           
3157        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_SELECT> Select a slot in DTLB:";
3158        std::cout << " way = " << std::dec << way
3159                  << " / set = " << set << std::endl;
3160}
3161#endif
3162        r_dcache_tlb_way = way;
3163        r_dcache_tlb_set = set;
3164        r_dcache_fsm     = DCACHE_TLB_PTE2_UPDT;
3165        break;
3166    }
3167    //////////////////////////
3168    case DCACHE_TLB_PTE2_UPDT:          // write a new PTE2 in tlb after testing the L/R bit
3169                                        // if L/R bit already set, exit the sub-fsm
3170                                        // if not, the page table must be updated by an atomic access
3171    {
3172        paddr_t         nline     = r_dcache_tlb_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2);   
3173        uint32_t        pte_flags = r_dcache_tlb_pte_flags.read();
3174        uint32_t        pte_ppn   = r_dcache_tlb_pte_ppn.read();
3175        bool            updt      = false;
3176        bool            local     = true;
3177
3178        // We should compute the access locality:
3179        // The PPN MSB bits define the destination cluster index.
3180        // The m_srcid_d MSB bits define the source cluster index.
3181        // The number of bits to compare depends on the number of clusters,
3182        // and can be obtained in the mapping table.
3183        // As long as this computation is not done, all access are local.
3184
3185        if ( local )                                            // local access
3186        {
3187            if ( not ((pte_flags & PTE_L_MASK) == PTE_L_MASK) ) // we must set the L bit
3188            {
3189                updt                = true;
3190                r_dcache_vci_sc_old = pte_flags;
3191                r_dcache_vci_sc_new = pte_flags | PTE_L_MASK;
3192                pte_flags           = pte_flags | PTE_L_MASK;
3193            }
3194        }
3195        else                                                    // remote access
3196        {
3197            if ( not ((pte_flags & PTE_R_MASK) == PTE_R_MASK) ) // we must set the R bit
3198            {
3199                updt                   = true;
3200                r_dcache_vci_sc_old = pte_flags;
3201                r_dcache_vci_sc_new = pte_flags | PTE_R_MASK;
3202                pte_flags           = pte_flags | PTE_R_MASK;
3203            }
3204        }
3205       
3206        // update TLB for a PTE2
3207        if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3208        {
3209            r_itlb.write( false,        // 4K page
3210                          pte_flags,
3211                          pte_ppn,
3212                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
3213                          r_dcache_tlb_way.read(), 
3214                          r_dcache_tlb_set.read(),
3215                          nline );
3216#ifdef INSTRUMENTATION
3217m_cpt_itlb_write++;
3218#endif
3219        }
3220        else
3221        {
3222            r_dtlb.write( false,        // 4K page
3223                          pte_flags,
3224                          pte_ppn,
3225                          r_dcache_tlb_vaddr.read(),   
3226                          r_dcache_tlb_way.read(), 
3227                          r_dcache_tlb_set.read(),
3228                          nline );
3229#ifdef INSTRUMENTATION
3230m_cpt_dtlb_write++;
3231#endif
3232        }
3233
3234#if DEBUG_DCACHE
3235if ( m_debug_dcache_fsm )
3236{
3237    if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) 
3238    {
3239        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_UPDT> write PTE2 in ITLB";
3240        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3241                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3242        r_itlb.printTrace();
3243    }
3244    else                           
3245    {
3246        std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_PTE2_UPDT> write PTE2 in DTLB";
3247        std::cout << " / set = " << std::dec << r_dcache_tlb_set.read()
3248                  << " / way = " << r_dcache_tlb_way.read() << std::endl;
3249        r_dtlb.printTrace();
3250    }
3251}
3252#endif
3253        // next state
3254        if ( updt ) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_LR_UPDT;  // dcache and page table update
3255        else        r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_RETURN;   // exit sub-fsm
3256        break;
3257    }
3258    ////////////////////////
3259    case DCACHE_TLB_LR_UPDT:            // update the dcache after a tlb miss (L/R bit),
3260                                        // request a SC transaction to CMD FSM
3261    {
3262#if DEBUG_DCACHE
3263if ( m_debug_dcache_fsm )
3264{
3265    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_LR_UPDT> Update dcache: (L/R) bit" << std::endl;
3266}
3267#endif
3268        r_dcache.write(r_dcache_tlb_cache_way.read(),
3269                       r_dcache_tlb_cache_set.read(),
3270                       r_dcache_tlb_cache_word.read(),
3271                       r_dcache_tlb_pte_flags.read());
3272#ifdef INSTRUMENTATION
3273m_cpt_dcache_data_write++;
3274#endif
3275        // r_dcache_vci_sc_old & r_dcache_vci_sc_new registers are already set
3276        r_dcache_vci_paddr   = r_dcache_tlb_paddr.read();
3277        r_dcache_vci_sc_req  = true;
3278        r_dcache_fsm         = DCACHE_TLB_LR_WAIT;
3279        break;
3280    }
3281    ////////////////////////
3282    case DCACHE_TLB_LR_WAIT:            // Waiting a response to SC transaction.
3283                                        // We consume the response in rsp FIFO,
3284                                        // and exit the sub-fsm, but we don't
3285                                        // analyse the response, because we don't
3286                                        // care if the L/R bit update is not done.
3287                                        // We must take the coherence requests because
3288                                        // there is a risk of dead-lock
3289
3290    {
3291        // external coherence request
3292        if ( r_tgt_dcache_req )
3293        {
3294            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3295            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3296            break;
3297        }
3298
3299        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
3300        {
3301            std::cout << "BUS ERROR in DCACHE_TLB_LR_WAIT state" << std::endl;
3302            std::cout << "This should not happen in this state" << std::endl;
3303            exit(0);
3304        }
3305        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() ) // response available
3306        {
3307#if DEBUG_DCACHE
3308if ( m_debug_dcache_fsm )
3309{
3310    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_LR_WAIT> SC response received" << std::endl;
3311}
3312#endif
3313            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;     
3314            r_dcache_fsm            = DCACHE_TLB_RETURN;
3315        }
3316        break;
3317    }
3318    ///////////////////////
3319    case DCACHE_TLB_RETURN:             // return to caller depending on tlb miss type
3320    {
3321#if DEBUG_DCACHE
3322if ( m_debug_dcache_fsm )
3323{
3324    std::cout << "  <PROC.DCACHE_TLB_RETURN> TLB MISS completed" << std::endl;
3325}
3326#endif
3327        if ( r_dcache_tlb_ins.read() ) r_icache_tlb_miss_req = false;
3328        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3329        break;
3330    }
3331    ///////////////////////
3332    case DCACHE_XTN_SWITCH:             // Both itlb and dtlb must be flushed
3333    {
3334        if ( not r_dcache_xtn_req.read() )
3335        {
3336            r_dtlb.flush();
3337            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3338            m_drsp.valid = true;
3339        }
3340        break;
3341    }
3342    /////////////////////
3343    case DCACHE_XTN_SYNC:               // waiting until write buffer empty
3344                                        // The coherence request must be taken
3345                                        // as there is a risk of dead-lock
3346    {
3347        // external coherence request
3348        if ( r_tgt_dcache_req.read() )   
3349        {
3350            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3351            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3352        }       
3353
3354        if ( r_wbuf.empty() )
3355        {
3356            m_drsp.valid   = true;
3357            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3358        }
3359        break;
3360    }
3361    ////////////////////////
3362    case DCACHE_XTN_IC_FLUSH:           // Waiting completion of an XTN request to the ICACHE FSM
3363    case DCACHE_XTN_IC_INVAL_VA:        // Caution : the itlb miss requests must be taken
3364    case DCACHE_XTN_IC_INVAL_PA:        // because the XTN_ICACHE_INVAL request to icache
3365    case DCACHE_XTN_IT_INVAL:           // can generate an itlb miss...
3366    {
3367        // external coherence request
3368        if ( r_tgt_dcache_req )   
3369        {
3370            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm.read();
3371            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3372            break;
3373        } 
3374
3375        // itlb miss request
3376        if ( r_icache_tlb_miss_req.read() )
3377        {
3378            r_dcache_tlb_ins    = true;
3379            r_dcache_tlb_vaddr  = r_icache_vaddr_save.read();
3380            r_dcache_fsm        = DCACHE_TLB_MISS;
3381            break;
3382        }
3383
3384        // test if XTN request to icache completed
3385        if ( not r_dcache_xtn_req.read() ) 
3386        {
3387            r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3388            m_drsp.valid = true;
3389        }
3390        break;
3391    }
3392    /////////////////////////
3393    case DCACHE_XTN_DC_FLUSH:   // Invalidate sequencially all cache lines, using
3394                                // the r_dcache_flush counter as a slot counter.
3395                                // We loop in this state until all slots have been visited.
3396                                // A cleanup request is generated for each valid line
3397                                // and we are blocked until the previous cleanup is completed
3398                                // Finally, both the itlb and dtlb are flushed
3399                                // (including global entries)
3400    {
3401        if ( not r_dcache_cleanup_req )
3402        {
3403            paddr_t     nline;
3404            size_t      way = r_dcache_flush_count.read()/m_icache_sets;
3405            size_t      set = r_dcache_flush_count.read()%m_icache_sets;
3406
3407            bool        cleanup_req = r_dcache.inval( way,
3408                                                      set,
3409                                                      &nline );
3410            if ( cleanup_req ) 
3411            {
3412                r_dcache_cleanup_req  = true;
3413                r_dcache_cleanup_line = nline;
3414            }
3415
3416            r_dcache_in_tlb[m_dcache_sets*way+set]       = false;
3417            r_dcache_contains_ptd[m_dcache_sets*way+set] = false;
3418
3419            r_dcache_flush_count = r_dcache_flush_count.read() + 1;
3420
3421            if ( r_dcache_flush_count.read() == (m_dcache_sets*m_dcache_ways - 1) ) // last
3422            {
3423                r_dtlb.reset();   
3424                r_itlb.reset(); 
3425                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3426                m_drsp.valid = true;
3427            }
3428        }
3429        break;
3430    }
3431    /////////////////////////
3432    case DCACHE_XTN_DT_INVAL:   // handling processor XTN_DTLB_INVAL request
3433    {
3434        r_dtlb.inval(r_dcache_p0_wdata.read());
3435        r_dcache_fsm        = DCACHE_IDLE;
3436        m_drsp.valid          = true;
3437        break;
3438    }
3439    ////////////////////////////
3440    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_VA:  // selective cache line invalidate with virtual address
3441                                  // requires 3 cycles: access tlb, read cache, inval cache
3442                                  // we compute the physical address in this state
3443    {
3444        paddr_t paddr;
3445        bool    hit;
3446
3447        if ( r_mmu_mode.read() & DATA_TLB_MASK )        // dtlb activated
3448        {
3449#ifdef INSTRUMENTATION
3450m_cpt_dtlb_read++;
3451#endif
3452            hit = r_dtlb.translate( r_dcache_p0_wdata.read(),
3453                                    &paddr ); 
3454        }
3455        else                                            // dtlb not activated
3456        {
3457            paddr = (paddr_t)r_dcache_p0_wdata.read();
3458            hit   = true;
3459        }
3460
3461        if ( hit )              // tlb hit
3462        {
3463            r_dcache_p0_paddr = paddr;
3464            r_dcache_fsm      = DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA;
3465        }
3466        else                    // tlb miss
3467        {
3468#ifdef INSTRUMENTATION
3469m_cpt_dtlb_miss++;
3470#endif
3471            r_dcache_tlb_ins    = false;                // dtlb
3472            r_dcache_tlb_vaddr  = r_dcache_p0_wdata.read();
3473            r_dcache_fsm        = DCACHE_TLB_MISS; 
3474        } 
3475 
3476#if DEBUG_DCACHE
3477if ( m_debug_dcache_fsm )
3478{
3479    std::cout << "  <PROC.DCACHE_XTN_DC_INVAL_VA> Compute physical address" << std::hex
3480              << " / VADDR = " << r_dcache_p0_wdata.read()
3481              << " / PADDR = " << paddr << std::endl;
3482}
3483#endif
3484
3485        break;
3486    }
3487    ////////////////////////////
3488    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA:  // selective cache line invalidate with physical address
3489                                  // requires 2 cycles: read cache / inval cache
3490                                  // In this state we read dcache.
3491    {
3492        uint32_t        data;
3493        size_t          way;
3494        size_t          set;
3495        size_t          word;
3496        bool            hit = r_dcache.read( r_dcache_p0_paddr.read(),
3497                                             &data,
3498                                             &way,
3499                                             &set,
3500                                             &word );
3501#ifdef INSTRUMENTATION
3502m_cpt_dcache_data_read++;
3503m_cpt_dcache_dir_read++;
3504#endif
3505        if ( hit )      // inval to be done
3506        {
3507            r_dcache_xtn_way = way;
3508            r_dcache_xtn_set = set;
3509            r_dcache_fsm      = DCACHE_XTN_DC_INVAL_GO;
3510        }
3511        else            // miss : nothing to do
3512        {
3513            r_dcache_fsm      = DCACHE_IDLE;
3514            m_drsp.valid        = true;
3515        }
3516
3517#if DEBUG_DCACHE
3518if ( m_debug_dcache_fsm )
3519{
3520    std::cout << "  <PROC.DCACHE_XTN_DC_INVAL_PA> Test hit in dcache" << std::hex
3521              << " / PADDR = " << r_dcache_p0_paddr.read() << std::dec
3522              << " / HIT = " << hit
3523              << " / SET = " << set
3524              << " / WAY = " << way << std::endl;
3525}
3526#endif
3527        break;
3528    }
3529    ////////////////////////////
3530    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_GO:  // In this state, we invalidate the cache line
3531                                  // Blocked if previous cleanup not completed
3532                                  // Test if itlb or dtlb inval is required   
3533    {
3534        if ( not r_dcache_cleanup_req.read() )
3535        {
3536            paddr_t     nline;
3537            size_t      way        = r_dcache_xtn_way.read();
3538            size_t      set        = r_dcache_xtn_set.read();
3539            bool hit;
3540   
3541            hit = r_dcache.inval( way,
3542                                  set,
3543                                  &nline );
3544            assert(hit && "XTN_DC_INVAL way/set should still be in cache");
3545
3546            // request cleanup
3547            r_dcache_cleanup_req  = true;
3548            r_dcache_cleanup_line = nline;
3549           
3550            // possible itlb & dtlb invalidate
3551            if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] ) 
3552            {
3553                r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
3554                r_dcache_tlb_inval_count = 0;
3555                r_dcache_fsm_scan_save   = DCACHE_XTN_DC_INVAL_END;
3556                r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
3557                r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
3558            }
3559            else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] ) 
3560            {
3561                r_itlb.reset();
3562                r_dtlb.reset();
3563                r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
3564                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3565                m_drsp.valid = true;
3566            }
3567            else
3568            {
3569                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3570                m_drsp.valid = true;
3571            }
3572
3573#if DEBUG_DCACHE
3574if ( m_debug_dcache_fsm )
3575{
3576    std::cout << "  <PROC.DCACHE_XTN_DC_INVAL_GO> Actual dcache inval" << std::hex
3577              << " / NLINE = " << nline << std::endl;
3578}
3579#endif
3580        }
3581        break;
3582    }
3583    //////////////////////////////
3584    case DCACHE_XTN_DC_INVAL_END:       // send response to processor XTN request
3585    {
3586        r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3587        m_drsp.valid = true;
3588        break;
3589    }
3590    ////////////////////////
3591    case DCACHE_MISS_VICTIM:            // Selects a victim line if there is no pending cleanup
3592                                        // on the missing line, and if a new cleanup can be posted.
3593                                        // Set the r_dcache_cleanup_req flip-flop if required
3594    {
3595        size_t index;   // unused
3596        bool hit = r_cleanup_buffer.hit( r_dcache_vci_paddr.read()>>(uint32_log2(m_dcache_words)+2), &index );
3597        if ( not hit and not r_dcache_cleanup_req.read() )
3598        {
3599            bool      valid;
3600            size_t    way;
3601            size_t    set;
3602            paddr_t   victim;
3603
3604            valid = r_dcache.victim_select( r_dcache_vci_paddr.read(),
3605                                            &victim,
3606                                            &way,
3607                                            &set );
3608            r_dcache_miss_way = way;
3609            r_dcache_miss_set = set;
3610
3611            if ( valid )
3612            {
3613                r_dcache_cleanup_req  = true;
3614                r_dcache_cleanup_line = victim;
3615                r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_INVAL;
3616            }
3617            else
3618            {
3619                r_dcache_fsm          = DCACHE_MISS_WAIT;
3620            }
3621
3622#if DEBUG_DCACHE
3623if ( m_debug_dcache_fsm )
3624{
3625    std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_VICTIM> Select a slot:" << std::dec
3626              << " / WAY = "   << way
3627              << " / SET = "   << set
3628              << " / VALID = "  << valid
3629              << " / LINE = " << std::hex << victim << std::endl; 
3630}
3631#endif
3632        }
3633        break;
3634    }
3635    ///////////////////////
3636    case DCACHE_MISS_INVAL:             // invalidate the victim line
3637                                        // and possibly request itlb or dtlb invalidate
3638    {
3639        paddr_t nline;
3640        size_t  way        = r_dcache_miss_way.read();
3641        size_t  set        = r_dcache_miss_set.read();
3642        bool hit;
3643
3644        hit = r_dcache.inval( way, 
3645                        set,
3646                        &nline );
3647
3648        assert(hit && "selected way/set line should be in dcache");
3649
3650#if DEBUG_DCACHE
3651if ( m_debug_dcache_fsm )
3652{
3653    std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_INVAL> inval line:" << std::dec
3654              << " / way = "   << way
3655              << " / set = "   << set
3656              << " / nline = "  << std::hex << nline << std::endl; 
3657}
3658#endif
3659        // if selective itlb & dtlb invalidate are required
3660        // the miss response is not handled before invalidate completed
3661        if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] ) 
3662        {
3663            r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
3664            r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
3665            r_dcache_tlb_inval_count = 0;
3666            r_dcache_fsm_scan_save   = DCACHE_MISS_WAIT;
3667            r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
3668        }
3669        else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] ) 
3670        {
3671            r_itlb.reset();
3672            r_dtlb.reset();
3673            r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
3674            r_dcache_fsm = DCACHE_MISS_WAIT;
3675        }
3676        else
3677        {
3678            r_dcache_fsm = DCACHE_MISS_WAIT;
3679        }
3680        break;
3681    }
3682    //////////////////////
3683    case DCACHE_MISS_WAIT:      // waiting the response to a miss request from VCI_RSP FSM
3684                                // This state is in charge of error signaling
3685                                // There is 5 types of error depending on the requester
3686    {
3687        // external coherence request
3688        if ( r_tgt_dcache_req ) 
3689        {
3690            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3691            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3692            break;
3693        }
3694
3695        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )                      // bus error
3696        {
3697            switch ( r_dcache_miss_type.read() )
3698            {
3699                case PROC_MISS: 
3700                {
3701                    r_mmu_detr            = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS; 
3702                    r_mmu_dbvar           = r_dcache_p0_vaddr.read();
3703                    m_drsp.valid            = true;
3704                    m_drsp.error            = true;
3705                    r_dcache_fsm          = DCACHE_IDLE;
3706                    break;
3707                }
3708                case PTE1_MISS:
3709                {
3710                    if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3711                    {
3712                        r_mmu_ietr              = MMU_READ_PT1_ILLEGAL_ACCESS;
3713                        r_mmu_ibvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3714                        r_icache_tlb_miss_req   = false;
3715                        r_icache_tlb_rsp_error  = true;
3716                    }
3717                    else
3718                    {
3719                        r_mmu_detr              = MMU_READ_PT1_ILLEGAL_ACCESS;
3720                        r_mmu_dbvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3721                        m_drsp.valid              = true;
3722                        m_drsp.error              = true;
3723                    }
3724                    r_dcache_fsm                = DCACHE_IDLE;
3725                    break;
3726                }
3727                case PTE2_MISS: 
3728                {
3729                    if ( r_dcache_tlb_ins.read() )
3730                    {
3731                        r_mmu_ietr              = MMU_READ_PT2_ILLEGAL_ACCESS;
3732                        r_mmu_ibvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3733                        r_icache_tlb_miss_req   = false;
3734                        r_icache_tlb_rsp_error  = true;
3735                    }
3736                    else
3737                    {
3738                        r_mmu_detr              = MMU_READ_PT2_ILLEGAL_ACCESS;
3739                        r_mmu_dbvar             = r_dcache_tlb_vaddr.read();
3740                        m_drsp.valid              = true;
3741                        m_drsp.error              = true;
3742                    }
3743                    r_dcache_fsm                = DCACHE_IDLE;
3744                    break;
3745                }
3746            } // end switch type
3747            r_vci_rsp_data_error = false;
3748        }
3749        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )         // valid response available
3750        {
3751            r_dcache_miss_word = 0;
3752            r_dcache_fsm       = DCACHE_MISS_UPDT;
3753        }       
3754        break;
3755    }
3756    //////////////////////
3757    case DCACHE_MISS_UPDT:      // update the dcache (one word per cycle)
3758                                // returns the response depending on the miss type
3759    {
3760        if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )      // one word available
3761        {
3762            if ( r_dcache_miss_inval.read() )   // Matching coherence request
3763                                                // pop the FIFO, without cache update
3764                                                // send a cleanup for the missing line
3765                                                // if the previous cleanup is completed
3766            {
3767                if ( r_dcache_miss_word.read() < (m_dcache_words - 1) )     // not the last
3768                {
3769                    vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3770                    r_dcache_miss_word = r_dcache_miss_word.read() + 1;
3771                }
3772                else                                                    // last word
3773                {
3774                    if ( not r_dcache_cleanup_req.read() )      // no pending cleanup
3775                    {
3776                        vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3777                        r_dcache_cleanup_req    = true;
3778                        r_dcache_cleanup_line   = r_dcache_vci_paddr.read() >> 
3779                                                     (uint32_log2(m_dcache_words)+2);
3780                        r_dcache_miss_inval     = false;
3781                        r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
3782                    }
3783                }
3784            }
3785            else                                // No matching coherence request
3786                                                // pop the FIFO and update the cache
3787                                                // update the directory at the last word
3788            {
3789                 size_t way  = r_dcache_miss_way.read();
3790                 size_t set  = r_dcache_miss_set.read();
3791                 size_t word = r_dcache_miss_word.read();
3792
3793#ifdef INSTRUMENTATION
3794m_cpt_dcache_data_write++;
3795#endif
3796                r_dcache.write( way,
3797                                set,
3798                                word,
3799                                r_vci_rsp_fifo_dcache.read());
3800
3801                vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3802                r_dcache_miss_word = r_dcache_miss_word.read() + 1;
3803               
3804                // if last word, update directory, set in_tlb & contains_ptd bits
3805                if ( r_dcache_miss_word.read() == (m_dcache_words - 1) ) 
3806                {
3807
3808#ifdef INSTRUMENTATION
3809m_cpt_dcache_dir_write++;
3810#endif
3811                    r_dcache.victim_update_tag( r_dcache_vci_paddr.read(),
3812                                                r_dcache_miss_way.read(),
3813                                                r_dcache_miss_set.read() );
3814
3815                    r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
3816                    r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
3817                   
3818                    if      (r_dcache_miss_type.read()==PTE1_MISS) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_PTE1_GET; 
3819                    else if (r_dcache_miss_type.read()==PTE2_MISS) r_dcache_fsm = DCACHE_TLB_PTE2_GET;
3820                    else                                           r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3821                }
3822            }
3823
3824#if DEBUG_DCACHE
3825if ( m_debug_dcache_fsm )
3826{
3827    if ( r_dcache_miss_inval.read() )
3828    {
3829        if ( r_dcache_miss_word.read() < m_dcache_words-1 ) 
3830        {
3831            std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_UPDT> Matching coherence request:"
3832                      << "  pop the FIFO, don't update the cache" << std::endl;
3833        }
3834        else
3835        {
3836            std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_UPDT> Matching coherence request:"
3837                      << " last word : send a cleanup request " << std::endl;
3838        }
3839    }
3840    else
3841    {
3842        std::cout << "  <PROC.DCACHE_MISS_UPDT> Write one word:"
3843                  << " address = " << std::hex << r_dcache_vci_paddr.read() 
3844                  << " / data = "  << r_vci_rsp_fifo_dcache.read()
3845                  << " / way = "   << std::dec << r_dcache_miss_way.read() 
3846                  << " / set = "   << r_dcache_miss_set.read()
3847                  << " / word = "  << r_dcache_miss_word.read() << std::endl; 
3848    }
3849}
3850#endif
3851 
3852        } // end if rok
3853        break;
3854    }
3855    /////////////////////
3856    case DCACHE_UNC_WAIT:
3857    {
3858        // external coherence request
3859        if ( r_tgt_dcache_req.read() ) 
3860        {
3861            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3862            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3863            break;
3864        }
3865
3866        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
3867        {
3868            r_mmu_detr           = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS; 
3869            r_mmu_dbvar          = m_dreq.addr;
3870            r_vci_rsp_data_error = false;
3871            m_drsp.error           = true;
3872            m_drsp.valid           = true;
3873            r_dcache_fsm         = DCACHE_IDLE;
3874            break;
3875        }
3876            else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )     // data available
3877            {
3878            // consume data
3879            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;     
3880            r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
3881
3882            // acknowledge the processor request if it has not been modified
3883            if ( m_dreq.valid and (m_dreq.addr == r_dcache_p0_vaddr.read()) )
3884            {
3885                    m_drsp.valid          = true;
3886                    m_drsp.rdata          = r_vci_rsp_fifo_dcache.read();
3887
3888                // makes reservation in case of LL
3889                if ( m_dreq.type == iss_t::DATA_LL )
3890                {
3891                    r_dcache_ll_valid = true;
3892                    r_dcache_ll_data  = r_vci_rsp_fifo_dcache.read();
3893                    r_dcache_ll_vaddr = m_dreq.addr;
3894                }
3895            }
3896            }   
3897        break;
3898    }
3899    ////////////////////
3900    case DCACHE_SC_WAIT:        // waiting VCI response after a processor SC request
3901    {
3902        // external coherence request
3903        if ( r_tgt_dcache_req.read() ) 
3904        {
3905            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3906            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3907            break;
3908        }
3909
3910        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )              // bus error
3911        {
3912            r_mmu_detr           = MMU_READ_DATA_ILLEGAL_ACCESS; 
3913            r_mmu_dbvar          = m_dreq.addr;
3914            r_vci_rsp_data_error = false;
3915            m_drsp.error         = true;
3916            m_drsp.valid         = true;
3917            r_dcache_fsm         = DCACHE_IDLE;
3918            break;
3919        }
3920        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() )         // response available
3921        {
3922            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;     
3923            m_drsp.valid            = true;
3924            m_drsp.rdata            = r_vci_rsp_fifo_dcache.read();
3925            r_dcache_fsm            = DCACHE_IDLE;
3926        }       
3927        break;
3928    }
3929    //////////////////////////
3930    case DCACHE_DIRTY_GET_PTE:          // This sub_fsm set the PTE Dirty bit in memory
3931                                        // before handling a processor WRITE or SC request 
3932                                        // Input argument is r_dcache_dirty_paddr
3933                                        // In this first state, we get PTE value in dcache
3934                                        // and post a SC request to CMD FSM
3935    {
3936        // get PTE in dcache
3937        uint32_t pte;
3938        size_t   way;
3939        size_t   set;
3940        size_t   word;  // unused
3941        bool     hit = r_dcache.read( r_dcache_dirty_paddr.read(),
3942                                      &pte,
3943                                      &way,
3944                                      &set,
3945                                      &word );
3946#ifdef INSTRUMENTATION
3947m_cpt_dcache_data_read++;
3948m_cpt_dcache_dir_read++;
3949#endif
3950        assert( hit and "error in DCACHE_DIRTY_TLB_SET: the PTE should be in dcache" );
3951
3952        // request sc transaction to CMD_FSM
3953        r_dcache_dirty_way  = way; 
3954        r_dcache_dirty_set  = set; 
3955        r_dcache_vci_sc_req = true;
3956        r_dcache_vci_paddr  = r_dcache_dirty_paddr.read();
3957        r_dcache_vci_sc_old = pte;
3958        r_dcache_vci_sc_new = pte | PTE_D_MASK;
3959        r_dcache_fsm        = DCACHE_DIRTY_SC_WAIT;
3960
3961#if DEBUG_DCACHE
3962if ( m_debug_dcache_fsm )
3963{
3964    std::cout << "  <PROC.DCACHE_DIRTY_GET_PTE> Get PTE in dcache" << std::hex
3965              << " / PTE_PADDR = " << r_dcache_dirty_paddr.read() 
3966              << " / PTE_VALUE = " << pte << std::dec
3967              << " / CACHE_SET = " << set
3968              << " / CACHE_WAY = " << way << std::endl;
3969}
3970#endif
3971        break;
3972    }
3973    //////////////////////////
3974    case DCACHE_DIRTY_SC_WAIT:          // wait completion of SC for PTE Dirty bit
3975                                        // If PTE update is a success, return to IDLE state.
3976                                        // If PTE update is a failure, invalidate cache line
3977                                        // in DCACHE and invalidate the matching TLB entries.
3978    {
3979        // external coherence request
3980        if ( r_tgt_dcache_req ) 
3981        {
3982            r_dcache_fsm_cc_save = r_dcache_fsm;
3983            r_dcache_fsm         = DCACHE_CC_CHECK;
3984            break;
3985        }
3986
3987        if ( r_vci_rsp_data_error.read() )      // bus error
3988        {
3989            std::cout << "BUS ERROR in DCACHE_DIRTY_SC_WAIT state" << std::endl;
3990            std::cout << "This should not happen in this state" << std::endl;
3991            exit(0);
3992        }
3993        else if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.rok() ) // response available
3994        {
3995            vci_rsp_fifo_dcache_get = true;
3996            if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.read() == 0 )    // exit if dirty bit update atomic
3997            {
3998                r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
3999
4000#if DEBUG_DCACHE
4001if ( m_debug_dcache_fsm )
4002{
4003    std::cout << "  <PROC.DCACHE_DIRTY_SC_WAIT> Dirty bit successfully set"
4004              << std::endl;
4005}
4006#endif
4007            }
4008            else                                        // invalidate the cache line TLBs
4009            {
4010
4011#if DEBUG_DCACHE
4012if ( m_debug_dcache_fsm )
4013{
4014    std::cout << "  <PROC.DCACHE_DIRTY_SC_WAIT> PTE modified : Inval cache line & TLBs"
4015              << std::endl;
4016}
4017#endif
4018                paddr_t nline;
4019                size_t  way = r_dcache_dirty_way.read();
4020                size_t  set = r_dcache_dirty_set.read();
4021                bool hit;
4022
4023                hit = r_dcache.inval( way, 
4024                                      set,
4025                                      &nline );
4026
4027                assert(hit && "PTE should still be in dcache");
4028
4029                // request cleanup
4030                r_dcache_cleanup_req  = true;
4031                r_dcache_cleanup_line = nline;
4032
4033                if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )           // contains PTE
4034                {
4035                    r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
4036                    r_dcache_tlb_inval_count = 0;
4037                    r_dcache_fsm_scan_save   = DCACHE_IDLE;
4038                    r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4039                    r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4040                } 
4041                else if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] ) // contains PTD
4042                {
4043                    r_itlb.reset();
4044                    r_dtlb.reset();
4045                    r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4046                    r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
4047                }
4048                else
4049                {
4050                    r_dcache_fsm = DCACHE_IDLE;
4051                }
4052            }
4053        }
4054        break;
4055    }
4056    /////////////////////
4057    case DCACHE_CC_CHECK:   // This state is the entry point for the sub-FSM
4058                            // handling coherence requests.
4059                            // If there is a matching pending miss on the modified cache
4060                            // line this is signaled in the r_dcache_miss inval flip-flop.
4061                            // If the updated (or invalidated) cache line has copies in TLBs
4062                            // these TLB copies are invalidated.
4063                            // The return state is defined in r_dcache_fsm_cc_save
4064    {
4065        paddr_t  paddr = r_tgt_paddr.read();
4066        paddr_t  mask = ~((m_dcache_words<<2)-1);
4067
4068
4069        if( (r_dcache_fsm_cc_save == DCACHE_MISS_WAIT) and
4070            ((r_dcache_vci_paddr.read() & mask) == (paddr & mask)) ) // matching pending miss
4071        {
4072            r_dcache_miss_inval = true;                 // signaling the match
4073            r_tgt_dcache_req    = false;                // coherence request completed
4074            r_tgt_dcache_rsp    = r_tgt_update.read();  // response required if update
4075            r_dcache_fsm        = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4076
4077#if DEBUG_DCACHE
4078if ( m_debug_dcache_fsm )
4079{
4080    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_CHECK> Coherence request matching a pending miss:"
4081              << " address = " << std::hex << paddr << std::endl;
4082}
4083#endif
4084 
4085        }
4086        else                                                            // no match
4087        {
4088            uint32_t    rdata;
4089            size_t      way;
4090            size_t      set;
4091            size_t      word;
4092
4093            bool        hit = r_dcache.read(paddr,
4094                                            &rdata,     // unused
4095                                            &way, 
4096                                            &set,
4097                                            &word);     // unused
4098#ifdef INSTRUMENTATION
4099m_cpt_dcache_data_read++;
4100m_cpt_dcache_dir_read++;
4101#endif
4102            r_dcache_cc_way = way;
4103            r_dcache_cc_set = set;
4104
4105            if ( hit and r_tgt_update.read() )          // hit update
4106            {
4107                r_dcache_fsm     = DCACHE_CC_UPDT;
4108                r_dcache_cc_word = r_tgt_word_min.read();
4109            }
4110            else if ( hit and not r_tgt_update.read() ) // hit inval
4111            {
4112                r_dcache_fsm     = DCACHE_CC_INVAL;
4113            }
4114            else                                        // miss can happen
4115            {
4116                r_tgt_dcache_req = false;
4117                r_tgt_dcache_rsp = r_tgt_update.read();
4118                r_dcache_fsm     = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4119            }
4120
4121#if DEBUG_DCACHE
4122if ( m_debug_dcache_fsm )
4123{
4124   
4125    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_CHECK> Coherence request received :"
4126              << " address = " << std::hex << paddr << std::dec;
4127    if ( hit ) 
4128    {
4129        std::cout << " / HIT" << " / way = " << way << " / set = " << set << std::endl;
4130    }
4131    else
4132    {
4133        std::cout << " / MISS" << std::endl;
4134    }
4135}
4136#endif
4137 
4138        }
4139        break;
4140    }
4141    /////////////////////
4142    case DCACHE_CC_INVAL:       // invalidate one cache line
4143                                // and test possible copies in TLBs
4144    {
4145        paddr_t nline;
4146        size_t  way        = r_dcache_cc_way.read();
4147        size_t  set        = r_dcache_cc_set.read();
4148        bool hit;
4149
4150        if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )                   // selective TLB inval
4151        {
4152            r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4153            r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
4154            r_dcache_tlb_inval_count = 0;
4155            r_dcache_fsm_scan_save   = r_dcache_fsm.read();
4156            r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4157        }
4158        else                                                            // actual cache line inval
4159        {
4160            if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )         // TLB flush
4161            {
4162                r_itlb.reset();
4163                r_dtlb.reset();
4164                r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4165            }
4166            r_tgt_dcache_rsp = true;
4167            r_tgt_dcache_req = false;
4168            r_dcache_fsm     = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4169 
4170            hit = r_dcache.inval( way, 
4171                                  set,
4172                                  &nline );
4173#if DEBUG_DCACHE
4174if ( m_debug_dcache_fsm )
4175{
4176    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_INVAL> Invalidate cache line" << std::dec
4177              << " / WAY = " << way
4178              << " / SET = " << set << std::endl;
4179}
4180#endif
4181 
4182            assert(hit && "CC_INVAL way/set should still be in dcache");
4183        }
4184        break;
4185    }
4186    ///////////////////
4187    case DCACHE_CC_UPDT:        // write one word per cycle (from word_min to word_max)
4188                                // and test possible copies in TLBs
4189    {
4190        size_t   word       = r_dcache_cc_word.read();
4191        size_t   way        = r_dcache_cc_way.read();
4192        size_t   set        = r_dcache_cc_set.read();
4193        paddr_t  nline      = r_tgt_paddr.read() >> (uint32_log2(m_dcache_words)+2);
4194
4195        if ( r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] )                   // selective TLB inval
4196        {
4197            r_dcache_in_tlb[way*m_dcache_sets+set] = false;
4198            r_dcache_tlb_inval_line  = nline;
4199            r_dcache_tlb_inval_count = 0;
4200            r_dcache_fsm_scan_save   = r_dcache_fsm.read();
4201            r_dcache_fsm             = DCACHE_INVAL_TLB_SCAN;
4202        }
4203        else                                                            // cache update
4204        {
4205            if ( r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] )         // TLB flush
4206            {
4207                r_itlb.reset();
4208                r_dtlb.reset();
4209                r_dcache_contains_ptd[way*m_dcache_sets+set] = false;
4210            } 
4211
4212            r_dcache.write( way,
4213                            set,
4214                            word,
4215                            r_tgt_buf[word],
4216                            r_tgt_be[word] );
4217#ifdef INSTRUMENTATION
4218m_cpt_dcache_data_write++;
4219#endif
4220            r_dcache_cc_word = word + 1;
4221
4222#if DEBUG_DCACHE
4223if ( m_debug_dcache_fsm )
4224{
4225    std::cout << "  <PROC.DCACHE_CC_UPDT> Update one word" << std::dec
4226              << " / WAY = " << way
4227              << " / SET = " << set
4228              << " / WORD = " << word
4229              << " / VALUE = " << std::hex << r_tgt_buf[word] << std::endl;
4230}
4231#endif
4232            if ( word == r_tgt_word_max.read() )        // last word
4233            {
4234                r_tgt_dcache_rsp = true;
4235                r_tgt_dcache_req = false;
4236                r_dcache_fsm     = r_dcache_fsm_cc_save.read();
4237            }
4238        }
4239
4240        break;
4241    }
4242    ///////////////////////////
4243    case DCACHE_INVAL_TLB_SCAN:         // Scan sequencially all TLB entries for both ITLB & DTLB
4244                                        // It makes the assumption that (m_itlb_sets == m_dtlb_sets)
4245                                        // and (m_itlb_ways == m_dtlb_ways)
4246                                        // We enter this state when a DCACHE line is modified,
4247                                        // and there is a copy in itlb or dtlb.
4248                                        // It can be caused by:
4249                                        // - a coherence inval or updt transaction,
4250                                        // - a line inval caused by a cache miss
4251                                        // - a processor XTN inval request,
4252                                        // - a WRITE hit,
4253                                        // - a Dirty bit update failure
4254                                        // Input arguments are:
4255                                        // - r_dcache_tlb_inval_line
4256                                        // - r_dcache_tlb_inval_count
4257                                        // - r_dcache_fsm_cc_save
4258    {
4259        paddr_t line = r_dcache_tlb_inval_line.read();                  // nline
4260        size_t  way  = r_dcache_tlb_inval_count.read()/m_itlb_sets;     // way
4261        size_t  set  = r_dcache_tlb_inval_count.read()%m_itlb_sets;     // set
4262        bool    ok;
4263
4264        ok = r_itlb.inval( line,
4265                            way,
4266                            set );
4267#if DEBUG_DCACHE
4268if ( m_debug_dcache_fsm and ok )
4269{
4270    std::cout << "  <PROC.DCACHE_INVAL_TLB_SCAN> Invalidate ITLB entry:" << std::hex
4271              << " line = " << line << std::dec
4272              << " / set = " << set
4273              << " / way = " << way << std::endl;
4274    r_itlb.printTrace();
4275}
4276#endif
4277        ok = r_dtlb.inval( line,
4278                           way,
4279                           set );
4280#if DEBUG_DCACHE
4281if ( m_debug_dcache_fsm and ok )
4282{
4283    std::cout << "  <PROC.DCACHE_INVAL_TLB_SCAN> Invalidate DTLB entry:" << std::hex
4284              << " line = " << line << std::dec
4285              << " / set = " << set
4286              << " / way = " << way << std::endl;
4287    r_dtlb.printTrace();
4288}
4289#endif
4290
4291        // return to the calling state when TLB inval completed
4292        if ( r_dcache_tlb_inval_count.read() == ((m_dtlb_sets*m_dtlb_ways)-1) )
4293        {
4294            r_dcache_fsm = r_dcache_fsm_scan_save.read();
4295        }
4296        r_dcache_tlb_inval_count = r_dcache_tlb_inval_count.read() + 1;
4297        break;
4298    }   
4299    } // end switch r_dcache_fsm
4300
4301    ///////////////// wbuf update //////////////////////////////////////////////////////
4302    r_wbuf.update();
4303
4304    //////////////// test processor frozen /////////////////////////////////////////////
4305    // The simulation exit if the number of consecutive frozen cycles
4306    // is larger than the m_max_frozen_cycles (constructor parameter)
4307    if ( (m_ireq.valid and not m_irsp.valid) or (m_dreq.valid and not m_drsp.valid) )       
4308    {
4309        m_cpt_frz_cycles++;             // used for instrumentation
4310        m_cpt_stop_simulation++;        // used for debug
4311        if ( m_cpt_stop_simulation > m_max_frozen_cycles )
4312        {
4313            std::cout << std::dec << "ERROR in CC_VCACHE_WRAPPER " << name() << std::endl
4314                      << " stop at cycle " << m_cpt_total_cycles << std::endl
4315                      << " frozen since cycle " << m_cpt_total_cycles - m_max_frozen_cycles
4316                      << std::endl;
4317            exit(1);
4318        }
4319    }
4320    else
4321    {
4322        m_cpt_stop_simulation = 0;
4323    }
4324
4325    /////////// execute one iss cycle /////////////////////////////////
4326    {
4327    uint32_t it = 0;
4328    for (size_t i=0; i<(size_t)iss_t::n_irq; i++) if(p_irq[i].read()) it |= (1<<i);
4329    r_iss.executeNCycles(1, m_irsp, m_drsp, it);
4330    }
4331
4332    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4333    // The VCI_CMD FSM controls the following ressources:
4334    // - r_vci_cmd_fsm
4335    // - r_vci_cmd_min
4336    // - r_vci_cmd_max
4337    // - r_vci_cmd_cpt
4338    // - r_vci_cmd_imiss_prio
4339    // - wbuf (reset)
4340    // - r_icache_miss_req (reset)
4341    // - r_icache_unc_req (reset)
4342    // - r_dcache_vci_miss_req (reset)
4343    // - r_dcache_vci_unc_req (reset)
4344    // - r_dcache_vci_sc_req (reset)
4345    //
4346    // This FSM handles requests from both the DCACHE FSM & the ICACHE FSM.
4347    // There is 6 request types, with the following priorities :
4348    // 1 - Data Read Miss         : r_dcache_vci_miss_req and miss in the write buffer
4349    // 2 - Data Read Uncachable   : r_dcache_vci_unc_req 
4350    // 3 - Instruction Miss       : r_icache_miss_req and miss in the write buffer
4351    // 4 - Instruction Uncachable : r_icache_unc_req
4352    // 5 - Data Write             : r_wbuf.rok()     
4353    // 6 - Data Store Conditionnal: r_dcache_vci_sc_req
4354    //
4355    // As we want to support several simultaneous VCI transactions, the VCI_CMD_FSM
4356    // and the VCI_RSP_FSM are fully desynchronized.
4357    //
4358    // VCI formats:
4359    // According to the VCI advanced specification, all read requests packets
4360    // (data Uncached, Miss data, instruction Uncached, Miss instruction)
4361    // are one word packets.
4362    // For write burst packets, all words are in the same cache line,
4363    // and addresses must be contiguous (the BE field is 0 in case of "holes").
4364    // The sc command packet implements actually a compare-and-swap mechanism
4365    // and the packet contains two flits.
4366    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4367
4368    switch ( r_vci_cmd_fsm.read() ) 
4369    {
4370        //////////////
4371        case CMD_IDLE:
4372        {
4373            // r_dcache_vci_miss_req and r_icache_miss_req require both a write_buffer access
4374            // to check a possible pending write on the same cache line.
4375            // As there is only one possible access per cycle to write buffer, we implement
4376            // a round-robin priority for this access, using the r_vci_cmd_imiss_prio flip-flop.
4377
4378            size_t      wbuf_min;
4379            size_t      wbuf_max;
4380
4381            bool dcache_miss_req = r_dcache_vci_miss_req.read()
4382                 and ( not r_icache_miss_req.read() or not r_vci_cmd_imiss_prio.read() );
4383
4384            bool icache_miss_req = r_icache_miss_req.read()
4385                 and ( not r_dcache_vci_miss_req.read() or r_vci_cmd_imiss_prio.read() );
4386
4387            // 1 - Data Read Miss
4388            if ( dcache_miss_req and r_wbuf.miss(r_dcache_vci_paddr.read()) )
4389            {
4390                r_vci_cmd_fsm         = CMD_DATA_MISS;
4391                r_dcache_vci_miss_req = false;
4392                r_vci_cmd_imiss_prio  = true;
4393//                m_cpt_dmiss_transaction++;
4394            }
4395            // 2 - Data Read Uncachable
4396            else if ( r_dcache_vci_unc_req.read() )
4397            {
4398                r_vci_cmd_fsm        = CMD_DATA_UNC;
4399                r_dcache_vci_unc_req = false;
4400//                m_cpt_dunc_transaction++;
4401            }
4402            // 3 - Instruction Miss
4403            else if ( icache_miss_req and r_wbuf.miss(r_icache_vci_paddr.read()) )
4404            {
4405                r_vci_cmd_fsm        = CMD_INS_MISS;
4406                r_icache_miss_req    = false;
4407                r_vci_cmd_imiss_prio = false;
4408//                m_cpt_imiss_transaction++;
4409            }
4410            // 4 - Instruction Uncachable
4411            else if ( r_icache_unc_req.read() )
4412            {
4413                r_vci_cmd_fsm    = CMD_INS_UNC;
4414                r_icache_unc_req = false;
4415//                m_cpt_iunc_transaction++;
4416            }
4417            // 5 - Data Write
4418            else if ( r_wbuf.rok(&wbuf_min, &wbuf_max) )
4419            {
4420                r_vci_cmd_fsm       = CMD_DATA_WRITE;
4421                r_vci_cmd_cpt       = wbuf_min;
4422                r_vci_cmd_min       = wbuf_min;
4423                r_vci_cmd_max       = wbuf_max;
4424//                m_cpt_write_transaction++;
4425//                m_length_write_transaction += (wbuf_max-wbuf_min+1);
4426            }
4427            // 6 - Data Store Conditionnal
4428            else if ( r_dcache_vci_sc_req.read() )
4429            {
4430                r_vci_cmd_fsm       = CMD_DATA_SC;
4431                r_dcache_vci_sc_req = false;
4432                r_vci_cmd_cpt       = 0;
4433//                m_cpt_sc_transaction++;
4434            }
4435            break;
4436        }
4437        ////////////////////
4438        case CMD_DATA_WRITE:
4439        {
4440            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )
4441            {
4442//                m_conso_wbuf_read++;
4443                r_vci_cmd_cpt = r_vci_cmd_cpt + 1;
4444                if (r_vci_cmd_cpt == r_vci_cmd_max) // last flit sent
4445                {
4446                    r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE ;
4447                    r_wbuf.sent() ;
4448                }
4449            }
4450            break;
4451        }
4452        /////////////////
4453        case CMD_DATA_SC:
4454        {
4455            // The SC VCI command contains two flits
4456            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )
4457            {
4458               r_vci_cmd_cpt = r_vci_cmd_cpt + 1;
4459               if (r_vci_cmd_cpt == 1) r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE ;
4460            }
4461            break;
4462        }
4463        //////////////////
4464        case CMD_INS_MISS:
4465        case CMD_INS_UNC:
4466        case CMD_DATA_MISS:
4467        case CMD_DATA_UNC:
4468        {
4469            // all read VCI commands contain one single flit
4470            if ( p_vci_ini_d.cmdack.read() )  r_vci_cmd_fsm = CMD_IDLE;
4471            break;
4472        }
4473
4474    } // end  switch r_vci_cmd_fsm
4475
4476    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4477    // The VCI_RSP FSM controls the following ressources:
4478    // - r_vci_rsp_fsm:
4479    // - r_vci_rsp_fifo_icache (push)
4480    // - r_vci_rsp_fifo_dcache (push)
4481    // - r_vci_rsp_data_error (set)
4482    // - r_vci_rsp_ins_error (set)
4483    // - r_vci_rsp_cpt
4484    //
4485    // As the VCI_RSP and VCI_CMD are fully desynchronized to support several
4486    // simultaneous VCI transactions, this FSM uses the VCI TRDID field
4487    // to identify the transactions.
4488    //
4489    // VCI vormat:
4490    // This component checks the response packet length and accepts only
4491    // single word packets for write response packets.
4492    //
4493    // Error handling:
4494    // This FSM analyzes the VCI error code and signals directly the Write Bus Error.
4495    // In case of Read Data Error, the VCI_RSP FSM sets the r_vci_rsp_data_error
4496    // flip_flop and the error is signaled by the DCACHE FSM. 
4497    // In case of Instruction Error, the VCI_RSP FSM sets the r_vci_rsp_ins_error
4498    // flip_flop and the error is signaled by the ICACHE FSM. 
4499    // In case of Cleanup Error, the simulation stops with an error message...
4500    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4501
4502    switch ( r_vci_rsp_fsm.read() ) 
4503    {
4504    //////////////
4505    case RSP_IDLE:
4506    {
4507        if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
4508        {
4509            r_vci_rsp_cpt = 0;
4510
4511            if ( (p_vci_ini_d.rtrdid.read() >> (vci_param::T-1)) != 0 ) // Write transaction
4512            {
4513                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_WRITE;
4514            }
4515            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_INS_MISS )
4516            {
4517                r_vci_rsp_fsm = RSP_INS_MISS;
4518            }
4519            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_INS_UNC )
4520            {
4521                r_vci_rsp_fsm = RSP_INS_UNC;
4522            }
4523            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_DATA_MISS )
4524            {
4525                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_MISS;
4526            }
4527            else if ( p_vci_ini_d.rtrdid.read() == TYPE_DATA_UNC )
4528            {
4529                r_vci_rsp_fsm = RSP_DATA_UNC;
4530            }
4531            else
4532            {
4533                assert(false and "Unexpected VCI response");
4534            }
4535        }
4536        break;
4537    }
4538        //////////////////
4539        case RSP_INS_MISS:
4540        {
4541            if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
4542            {
4543                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4544                {
4545                    r_vci_rsp_ins_error = true;
4546                    if ( p_vci_ini_d.reop.read() ) r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4547                }
4548                else                                        // no error reported
4549                {
4550                    if ( r_vci_rsp_fifo_icache.wok() )
4551                    {
4552                        assert( (r_vci_rsp_cpt.read() < m_icache_words) and
4553                        "The VCI response packet for instruction miss is too long" );
4554
4555                        r_vci_rsp_cpt                 = r_vci_rsp_cpt.read() + 1;
4556                        vci_rsp_fifo_icache_put       = true,
4557                        vci_rsp_fifo_icache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4558                        if ( p_vci_ini_d.reop.read() )
4559                        {
4560                            assert( (r_vci_rsp_cpt.read() == m_icache_words - 1) and
4561                            "The VCI response packet for instruction miss is too short");
4562
4563                            r_vci_rsp_fsm    = RSP_IDLE;
4564                        }
4565                    }
4566                }
4567            }
4568            break;
4569        }
4570        /////////////////
4571        case RSP_INS_UNC:
4572        {
4573            if (p_vci_ini_d.rspval.read() )
4574            {
4575                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
4576                "illegal VCI response packet for uncachable instruction");
4577
4578                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4579                {
4580                    r_vci_rsp_ins_error = true;
4581                    r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4582                }
4583                else                                         // no error reported
4584                {
4585                    if ( r_vci_rsp_fifo_icache.wok())
4586                    {
4587                        vci_rsp_fifo_icache_put       = true;
4588                        vci_rsp_fifo_icache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4589                        r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4590                    }
4591                }
4592            }
4593            break;
4594        }
4595        ///////////////////
4596        case RSP_DATA_MISS:
4597        {
4598            if ( p_vci_ini_d.rspval.read() )
4599            {
4600                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4601                {
4602                    r_vci_rsp_data_error = true;
4603                    if ( p_vci_ini_d.reop.read() ) r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4604                }
4605                else                                        // no error reported
4606                {
4607                    if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.wok() )
4608                    {
4609                        assert( (r_vci_rsp_cpt.read() < m_dcache_words) and
4610                        "The VCI response packet for data miss is too long");
4611
4612                        r_vci_rsp_cpt                 = r_vci_rsp_cpt.read() + 1;
4613                        vci_rsp_fifo_dcache_put       = true,
4614                        vci_rsp_fifo_dcache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4615                        if ( p_vci_ini_d.reop.read() )
4616                        {
4617                            assert( (r_vci_rsp_cpt.read() == m_dcache_words - 1) and
4618                            "The VCI response packet for data miss is too short");
4619
4620                            r_vci_rsp_fsm     = RSP_IDLE;
4621                        }
4622                    }
4623                }
4624            }
4625            break;
4626        }
4627        //////////////////
4628        case RSP_DATA_UNC:
4629        {
4630            if (p_vci_ini_d.rspval.read() )
4631            {
4632                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
4633                "illegal VCI response packet for uncachable read data");
4634
4635                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 )  // error reported
4636                {
4637                    r_vci_rsp_data_error = true;
4638                    r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4639                }
4640                else                                         // no error reported
4641                {
4642                    if ( r_vci_rsp_fifo_dcache.wok())
4643                    {
4644                        vci_rsp_fifo_dcache_put       = true;
4645                        vci_rsp_fifo_dcache_data      = p_vci_ini_d.rdata.read();
4646                        r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4647                    }
4648                }
4649            }
4650            break;
4651        }
4652        ////////////////////
4653        case RSP_DATA_WRITE:
4654        {
4655            if (p_vci_ini_d.rspval.read())
4656            {
4657                assert( p_vci_ini_d.reop.read() and
4658                "a VCI response packet must contain one flit for a write transaction");
4659
4660                r_vci_rsp_fsm = RSP_IDLE;
4661                uint32_t   wbuf_index = p_vci_ini_d.rtrdid.read() - (1<<(vci_param::T-1));
4662                bool       cacheable  = r_wbuf.completed(wbuf_index);
4663                if ( not cacheable ) r_dcache_pending_unc_write = false;
4664                if ( (p_vci_ini_d.rerror.read()&0x1) != 0 ) r_iss.setWriteBerr();
4665            }
4666            break;
4667        }
4668    } // end switch r_vci_rsp_fsm
4669
4670    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4671    // The CLEANUP FSM is in charge to send the cleanup commands on the coherence
4672    // network. It has two clients (DCACHE FSM and ICACHE FSM) that are served
4673    // with a round-robin priority. All cleanup commands are registered in the
4674    // r_cleanup_buffer, because we must avoid to send a Read Miss command
4675    // for line (X) if there is a pending cleanup for line (X): the r_cleanup_buffer
4676    // is tested by the ICACHE FSM and DCACHE FSM before posting a miss request.
4677    // The CLEANUP FSM resets the r_*cache_cleanup request flip-flops as soon as
4678    // the request has been sent and registered in the buffer.
4679    // The buffer itself is cleared when the cleanup response is received.
4680    // We use an assocative registration buffer (CAM) in order to support several
4681    // simultaneous cleanup transactions (up to 4 simultaneous clenups).
4682    // The VCI TRDID field is used to distinguish data/instruction cleanups:
4683    // - if data cleanup        : TRDID = 2*index + 0
4684    // - if instruction cleanup : TRDID = 2*index + 1
4685    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
4686
4687    switch ( r_cleanup_fsm.read() ) 
4688    {
4689        ///////////////////////
4690        case CLEANUP_DATA_IDLE:     // dcache has highest priority
4691        {
4692            size_t  index = 0;
4693            bool    ok;
4694            if ( r_dcache_cleanup_req.read() )      // dcache request
4695            {
4696                ok = r_cleanup_buffer.write( r_dcache_cleanup_line.read(), 
4697                                             &index );   
4698                if ( ok )   // successful registration
4699                {
4700                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_DATA_GO; 
4701                    r_cleanup_trdid = index<<1;
4702                }
4703            }
4704            else if ( r_icache_cleanup_req.read() ) // icache request
4705            {
4706                ok = r_cleanup_buffer.write( r_icache_cleanup_line.read(), 
4707                                             &index );   
4708                if ( ok )   // successful registration
4709                {
4710                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_INS_GO; 
4711                    r_cleanup_trdid = (index<<1) + 1;
4712                }
4713            }
4714            break;
4715        }
4716        //////////////////////
4717        case CLEANUP_INS_IDLE:     // icache has highest priority
4718        {
4719            size_t  index = 0;
4720            bool    ok;
4721            if ( r_icache_cleanup_req.read() )      // icache request
4722            {
4723                ok = r_cleanup_buffer.write( r_icache_cleanup_line.read(),
4724                                             &index );   
4725                if ( ok )   // successful registration
4726                {
4727                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_INS_GO;
4728                    r_cleanup_trdid = (index<<1) + 1;
4729                }
4730            }
4731            else if ( r_dcache_cleanup_req.read() ) // dcache request
4732            {
4733                ok = r_cleanup_buffer.write( r_dcache_cleanup_line.read(),
4734                                             &index );   
4735                if ( ok )   // successful registration
4736                {
4737                    r_cleanup_fsm   = CLEANUP_DATA_GO;
4738                    r_cleanup_trdid = index<<1;
4739                }
4740            }
4741            break;
4742        }
4743        /////////////////////
4744        case CLEANUP_DATA_GO:
4745        {
4746            if ( p_vci_ini_c.cmdack.read() )
4747            {
4748                r_cleanup_fsm        = CLEANUP_INS_IDLE;
4749                r_dcache_cleanup_req = false;
4750
4751#if DEBUG_CLEANUP
4752if ( m_debug_cleanup_fsm )
4753{
4754    std::cout << "  <PROC.CLEANUP_DATA_GO> Cleanup request for icache:" << std::hex
4755              << " address = " << (r_dcache_cleanup_line.read()*m_dcache_words*4)
4756              << " / trdid = " << std::dec << r_cleanup_trdid.read() << std::endl;
4757}
4758#endif
4759            }
4760            break;
4761        }
4762        ////////////////////
4763        case CLEANUP_INS_GO:
4764        {
4765            if ( p_vci_ini_c.cmdack.read() )
4766            {
4767                r_cleanup_fsm        = CLEANUP_DATA_IDLE;
4768                r_icache_cleanup_req = false;
4769
4770#if DEBUG_CLEANUP
4771if ( m_debug_cleanup_fsm )
4772{
4773    std::cout << "  <PROC.CLEANUP_INS_GO> Cleanup request for dcache:" << std::hex
4774              << " address = " << (r_icache_cleanup_line.read()*m_icache_words*4)
4775              << " / trdid = " << std::dec << r_cleanup_trdid.read() << std::endl;
4776}
4777#endif
4778            }
4779            break;
4780        }
4781    } // end switch CLEANUP FSM
4782
4783    //////////////// Handling  cleanup responses //////////////////
4784    if ( p_vci_ini_c.rspval.read() )   
4785    {
4786        r_cleanup_buffer.inval( p_vci_ini_c.rtrdid.read() >> 1);
4787    }
4788
4789    ///////////////// Response FIFOs update  //////////////////////
4790    r_vci_rsp_fifo_icache.update(vci_rsp_fifo_icache_get,
4791                                 vci_rsp_fifo_icache_put,
4792                                 vci_rsp_fifo_icache_data);
4793
4794    r_vci_rsp_fifo_dcache.update(vci_rsp_fifo_dcache_get,
4795                                 vci_rsp_fifo_dcache_put,
4796                                 vci_rsp_fifo_dcache_data);
4797} // end transition()
4798
4799///////////////////////
4800tmpl(void)::genMoore()
4801///////////////////////
4802{
4803    ////////////////////////////////////////////////////////////////
4804    // VCI initiator command on the coherence network (cleanup)
4805    // it depends on the CLEANUP FSM state
4806
4807    paddr_t  address;
4808
4809    if ( r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_DATA_GO )
4810        address = r_dcache_cleanup_line.read()*m_dcache_words*4;
4811    else if ( r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_INS_GO )
4812        address = r_icache_cleanup_line.read()*m_icache_words*4;
4813    else
4814        address = 0;
4815
4816    p_vci_ini_c.cmdval  = ((r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_DATA_GO) or
4817                           (r_cleanup_fsm.read() == CLEANUP_INS_GO) );
4818    p_vci_ini_c.address = address;
4819    p_vci_ini_c.wdata   = 0;
4820    p_vci_ini_c.be      = 0xF;
4821    p_vci_ini_c.plen    = 4;
4822    p_vci_ini_c.cmd     = vci_param::CMD_WRITE;
4823    p_vci_ini_c.trdid   = r_cleanup_trdid.read();
4824    p_vci_ini_c.pktid   = 0;
4825    p_vci_ini_c.srcid   = m_srcid_c;
4826    p_vci_ini_c.cons    = false;
4827    p_vci_ini_c.wrap    = false;
4828    p_vci_ini_c.contig  = false;
4829    p_vci_ini_c.clen    = 0;
4830    p_vci_ini_c.cfixed  = false;
4831    p_vci_ini_c.eop     = true;
4832
4833    /////////////////////////////////////////////////////////////////
4834    // VCI initiator response on the coherence network (cleanup)
4835    // We always consume the response, and we don't use it.
4836
4837    p_vci_ini_c.rspack  = true;
4838
4839    /////////////////////////////////////////////////////////////////
4840    // VCI initiator command on the direct network
4841    // it depends on the CMD FSM state
4842
4843    p_vci_ini_d.pktid  = 0;
4844    p_vci_ini_d.srcid  = m_srcid_d;
4845    p_vci_ini_d.cons   = (r_vci_cmd_fsm.read() == CMD_DATA_SC);
4846    p_vci_ini_d.contig = not (r_vci_cmd_fsm.read() == CMD_DATA_SC);
4847    p_vci_ini_d.wrap   = false;
4848    p_vci_ini_d.clen   = 0;
4849    p_vci_ini_d.cfixed = false;
4850
4851    switch ( r_vci_cmd_fsm.read() ) {
4852
4853    case CMD_IDLE:
4854        p_vci_ini_d.cmdval  = false;
4855        p_vci_ini_d.address = 0;
4856        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4857        p_vci_ini_d.be      = 0;
4858        p_vci_ini_d.trdid   = 0;
4859        p_vci_ini_d.plen    = 0;
4860        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_NOP;
4861        p_vci_ini_d.eop     = false;
4862        break;
4863
4864    case CMD_INS_MISS:
4865        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4866        p_vci_ini_d.address = r_icache_vci_paddr.read() & m_icache_yzmask;
4867        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4868        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4869        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_INS_MISS;
4870        p_vci_ini_d.plen    = m_icache_words<<2;
4871        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4872        p_vci_ini_d.eop     = true;
4873        break;
4874
4875    case CMD_INS_UNC:
4876        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4877        p_vci_ini_d.address = r_icache_vci_paddr.read() & ~0x3;
4878        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4879        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4880        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_INS_UNC;
4881        p_vci_ini_d.plen    = 4;
4882        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4883        p_vci_ini_d.eop     = true;
4884        break;
4885
4886    case CMD_DATA_MISS:
4887        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4888        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & m_dcache_yzmask;
4889        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4890        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4891        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_DATA_MISS;
4892        p_vci_ini_d.plen    = m_dcache_words << 2;
4893        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4894        p_vci_ini_d.eop     = true;
4895        break;
4896
4897    case CMD_DATA_UNC:
4898        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4899        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & ~0x3;
4900        p_vci_ini_d.wdata   = 0;
4901        p_vci_ini_d.be      = r_dcache_vci_unc_be.read();
4902        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_DATA_UNC;
4903        p_vci_ini_d.plen    = 4;
4904        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_READ;
4905        p_vci_ini_d.eop     = true;
4906        break;
4907
4908    case CMD_DATA_WRITE:
4909        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4910        p_vci_ini_d.address = r_wbuf.getAddress(r_vci_cmd_cpt.read()) & ~0x3;
4911        p_vci_ini_d.wdata   = r_wbuf.getData(r_vci_cmd_cpt.read());
4912        p_vci_ini_d.be      = r_wbuf.getBe(r_vci_cmd_cpt.read());
4913        p_vci_ini_d.trdid   = r_wbuf.getIndex() + (1<<(vci_param::T-1));
4914        p_vci_ini_d.plen    = (r_vci_cmd_max.read() - r_vci_cmd_min.read() + 1) << 2;
4915        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_WRITE;
4916        p_vci_ini_d.eop     = (r_vci_cmd_cpt.read() == r_vci_cmd_max.read());
4917        break;
4918
4919    case CMD_DATA_SC:
4920        p_vci_ini_d.cmdval  = true;
4921        p_vci_ini_d.address = r_dcache_vci_paddr.read() & ~0x3;
4922        if ( r_vci_cmd_cpt.read() == 0 ) p_vci_ini_d.wdata = r_dcache_vci_sc_old.read();
4923        else                             p_vci_ini_d.wdata = r_dcache_vci_sc_new.read();
4924        p_vci_ini_d.be      = 0xF;
4925        p_vci_ini_d.trdid   = TYPE_DATA_UNC; 
4926        p_vci_ini_d.plen    = 8;
4927        p_vci_ini_d.cmd     = vci_param::CMD_STORE_COND;
4928        p_vci_ini_d.eop     = (r_vci_cmd_cpt.read() == 1);
4929        break;     
4930    } // end switch r_vci_cmd_fsm
4931
4932    //////////////////////////////////////////////////////////
4933    // VCI initiator response on the direct network
4934    // it depends on the VCI RSP state
4935
4936    switch (r_vci_rsp_fsm.read() )
4937    {
4938        case RSP_DATA_WRITE : p_vci_ini_d.rspack = true; break;
4939        case RSP_INS_MISS   : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_icache.wok(); break;
4940        case RSP_INS_UNC    : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_icache.wok(); break;
4941        case RSP_DATA_MISS  : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_dcache.wok(); break;
4942        case RSP_DATA_UNC   : p_vci_ini_d.rspack = r_vci_rsp_fifo_dcache.wok(); break;
4943        case RSP_IDLE       : p_vci_ini_d.rspack = false; break;
4944    } // end switch r_vci_rsp_fsm
4945
4946    ////////////////////////////////////////////////////////////////
4947    // VCI target command and response on the coherence network
4948    switch ( r_tgt_fsm.read() ) 
4949    {
4950    case TGT_IDLE:
4951    case TGT_UPDT_WORD:
4952    case TGT_UPDT_DATA:
4953        p_vci_tgt_c.cmdack  = true;
4954        p_vci_tgt_c.rspval  = false;
4955        break;
4956
4957    case TGT_RSP_BROADCAST:
4958        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4959        p_vci_tgt_c.rspval  = not r_tgt_icache_req.read() and not r_tgt_dcache_req.read()
4960                              and ( r_tgt_icache_rsp.read() or r_tgt_dcache_rsp.read() );
4961        p_vci_tgt_c.rsrcid  = r_tgt_srcid.read();
4962        p_vci_tgt_c.rpktid  = r_tgt_pktid.read();
4963        p_vci_tgt_c.rtrdid  = r_tgt_trdid.read();
4964        p_vci_tgt_c.rdata   = 0;
4965        p_vci_tgt_c.rerror  = 0;
4966        p_vci_tgt_c.reop    = true;
4967        break;
4968
4969    case TGT_RSP_ICACHE:
4970        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4971        p_vci_tgt_c.rspval  = not r_tgt_icache_req.read() and r_tgt_icache_rsp.read();
4972        p_vci_tgt_c.rsrcid  = r_tgt_srcid.read();
4973        p_vci_tgt_c.rpktid  = r_tgt_pktid.read();
4974        p_vci_tgt_c.rtrdid  = r_tgt_trdid.read();
4975        p_vci_tgt_c.rdata   = 0;
4976        p_vci_tgt_c.rerror  = 0;
4977        p_vci_tgt_c.reop    = true;
4978        break;
4979
4980    case TGT_RSP_DCACHE:
4981        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4982        p_vci_tgt_c.rspval  = not r_tgt_dcache_req.read() and r_tgt_dcache_rsp.read();
4983        p_vci_tgt_c.rsrcid  = r_tgt_srcid.read();
4984        p_vci_tgt_c.rpktid  = r_tgt_pktid.read();
4985        p_vci_tgt_c.rtrdid  = r_tgt_trdid.read();
4986        p_vci_tgt_c.rdata   = 0;
4987        p_vci_tgt_c.rerror  = 0;
4988        p_vci_tgt_c.reop    = true;
4989        break;
4990
4991    case TGT_REQ_BROADCAST:
4992    case TGT_REQ_ICACHE:
4993    case TGT_REQ_DCACHE:
4994        p_vci_tgt_c.cmdack  = false;
4995        p_vci_tgt_c.rspval  = false;
4996        break;
4997
4998    } // end switch TGT_FSM
4999} // end genMoore
5000
5001}}
5002
5003// Local Variables:
5004// tab-width: 4
5005// c-basic-offset: 4
5006// c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
5007// indent-tabs-mode: nil
5008// End:
5009
5010// vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4
5011
5012
5013
5014
5015
5016
5017
5018
5019
5020
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.