Pacote CPU

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Para a topologia, um conjunto de registros foi criado para definir o fluxo de dados em alto nível. Isso possibilita simplificar a implementação de pipelining e manter o código limpo. A partir dos seguintes registros é possível declarar todos os pontos de controle e de dados de todo o fluxo de execução da arquitetura. Além disso, também são especificados valores que caracterizem o comportamento ocioso da arquitetura.

Subtipos

Nome	Tipo	Descrição
DATA_RANGE	natural range (DATA_WIDTH - 1) downto 0	Faixa do vetor de dados
INSTRUCTION_RANGE	natural range (INSTRUCTION_WIDTH - 1) downto 0	Faixa do vetor de programa
OPCODE_RANGE	natural range (OPCODE_WIDTH - 1) downto 0	Faixa do vetor de Opcode
REGISTER_ADDRESS_RANGE	natural range (REGISTER_ADDRESS_WIDTH - 1) downto 0	Faixa do vetor de seleção de registrador
FUNCTION_RANGE	natural range (EXECUTION_CONTROL_WIDTH - 1) downto 0	Faixa do vetor de seleção de função
t_DATA	std_logic_vector(DATA_RANGE)	Vetor de dados
t_PROGRAM	std_logic_vector(INSTRUCTION_RANGE)	Vetor de programa
t_OPCODE	std_logic_vector(OPCODE_RANGE)	Vetor de Opcode
t_REGISTER	std_logic_vector(REGISTER_ADDRESS_RANGE)	Vetor de seleção de registrador
t_FUNCTION	std_logic_vector(FUNCTION_RANGE)	Vetor de seleção de função

Constantes

Nome	Tipo	Descrição
DATA_WIDTH	natural	Largura do vetor de dados
INSTRUCTION_WIDTH	natural	Largura do vetor de programa
OPCODE_WIDTH	natural	Largura do vetor de Opcode
REGISTER_ADDRESS_WIDTH	natural	Largura do vetor de seleção de registrador
EXECUTION_CONTROL_WIDTH	natural	Largura do vetor de seleção de função
NULL_CONTROL_IF	t_CONTROL_IF	Registro nulo de t_CONTROL_IF
NULL_CONTROL_ID	t_CONTROL_ID	Registro nulo de NULL_CONTROL_ID
NULL_CONTROL_EX	t_CONTROL_EX	Registro nulo de NULL_CONTROL_EX
NULL_CONTROL_MEM	t_CONTROL_MEM	Registro nulo de NULL_CONTROL_MEM
NULL_CONTROL_WB	t_CONTROL_WB	Registro nulo de NULL_CONTROL_WB
NULL_SIGNALS_IF_ID	t_SIGNALS_IF_ID	Registro nulo de NULL_SIGNALS_IF_ID
NULL_SIGNALS_ID_EX	t_SIGNALS_ID_EX	Registro nulo de NULL_SIGNALS_ID_EX
NULL_SIGNALS_EX_MEM	t_SIGNALS_EX_MEM	Registro nulo de NULL_SIGNALS_EX_MEM
NULL_SIGNALS_MEM_WB	t_SIGNALS_MEM_WB	Registro nulo de NULL_SIGNALS_MEM_WB
NULL_FORWARD_BRANCH	t_FORWARD_BRANCH	Registro nulo de NULL_FORWARD_BRANCH
NULL_FORWARD_EXECUTION	t_FORWARD_EXECUTION	Registro nulo de NULL_FORWARD_EXECUTION

Registros

t_CONTROL_IF

Pontos de controle do estágio Busca Instrução (Instruction Fetch)

Nome	Tipo	Descrição
enable_stall	std_logic	Trava a contagem do programa
select_source	std_logic	Seleciona a origem do contador de programa

t_CONTROL_ID

Pontos de controle do estágio Decodifica Instrução (Instruction Decode)

Nome	Tipo	Descrição
enable_branch	std_logic	Indica que é uma instrução do tipo B
enable_jalr	std_logic	Indica que é uma instrução JALR
enable_jump	std_logic	Indica que é uma instrução do tipo J
select_jump	std_logic	Seleciona um endereço de desvio

t_CONTROL_EX

Pontos de controle do estágio Executa (Execute)

Nome	Tipo	Descrição
select_source_1	std_logic_vector<2>	Seleciona a fonte da entrada source_1
select_source_2	std_logic_vector<2>	Seleciona a fonte da entrada source_2

t_CONTROL_MEM

Pontos de controle do estágio Acessa a Memória (Memory Access)

Nome	Tipo	Descrição
enable_read	std_logic	Habilita a leitura da memória
enable_write	std_logic	Habilita a escrina na memória

t_CONTROL_WB

Pontos de controle do estágio Escrita de Retorno (Write Back)

Nome	Tipo	Descrição
enable_destination	std_logic	Habilita a escrita no Arquivo de Registradores
select_destination	std_logic	Seleciona a fonte da escrita no Arquivo de Registradores

t_SIGNALS_IF_ID

Sinais passados do estágio Busca Instrução para o estágio Decodifica Instrução, contendo os dados e pontos de controle registrados no pipeline

Nome	Type	Descrição
address_program	t_DATA	Vetor do Contador de Programa
data_instruction	t_DATA	Valor de instrução

t_SIGNALS_ID_EX

Sinais passados do estágio Decodifica Instrução para o estágio Executa, contendo os dados e pontos de controle registrados no pipeline

Nome	Tipo	Descrição
control_ex	t_CONTROL_EX	Pontos de controle do estágio Executa
control_mem	t_CONTROL_MEM	Pontos de controle do estágio Acessa a memória
control_wb	t_CONTROL_WB	Pontos de controle do estágio Escrita de Retorno
address_program	t_DATA	Vetor do Contador de Programa
data_source_1	t_DATA	Vetor source_1 do arquivo de registradores
data_source_2	t_DATA	Vetor source_2 do arquivo de registradores
data_immediate	t_DATA	Vetor do Imediato
funct_7	WORK.RV32I.t_FUNCT7	Vetor do funct_7
funct_3	WORK.RV32I.t_FUNCT3	Vetor do funct_3
opcode	WORK.RV32I.t_OPCODE	Vetor do Opcode
select_destination	t_REGISTER	Vetor do seletor do destination
select_source_1	t_REGISTER	Vetor do seletor do source_1
select_source_2	t_REGISTER	Vetor do seletor do source_2

t_SIGNALS_EX_MEM

Sinais passados do estágio Executa para o estágio Acessa a Memória, contendo os dados e pontos de controle registrados no pipeline

Nome	Tipo	Descrição
control_mem	t_CONTROL_MEM	Pontos de controle do estágio Acessa a memória
control_wb	t_CONTROL_WB	Pontos de controle do estágio Escrita de Retorno
data_destination	t_DATA	Vetor destination do Executa
data_source_2	t_DATA	Vetor do seletor do source_2
select_destination	t_REGISTER	Vetor do seletor do destination
funct_3	WORK.RV32I.t_FUNCT3	Vetor do funct_3

t_SIGNALS_MEM_WB

Sinais passados do estágio Acessa a Memória para o estágio Escrita de Retorno, contendo os dados e pontos de controle registrados no pipeline

Nome	Tipo	Descrição
control_wb	t_CONTROL_WB	Pontos de controle do estágio Escrita de Retorno
data_memory	t_DATA	Vetor destination da Memória
data_destination	t_DATA	Vetor destination do Executa
select_destination	t_REGISTER	Vetor do seletor do destination

t_FORWARD_BRANCH

Dados e pontos de controle de forwarding do comparador de desvio no estágio Decodifica Instrução

Nome	Tipo	Descrição
select_source_1	std_logic	Vetor do seletor de forwarding do source_1
select_source_2	std_logic	Vetor do seletor de forwarding do source_2
source_mem	WORK.RV32I.t_DATA	Vetor destination do estágio Acessa a Memória

t_FORWARD_EXECUTION

Dados e pontos de controle de forwarding da Unidade Lógica e Aritmética no estágio Executa

Nome	Tipo	Descrição
select_source_1	std_logic_vector<2>	Vetor do seletor de forwarding do source_1
select_source_2	std_logic_vector<2>	Vetor do seletor de forwarding do source_2
source_mem	WORK.RV32I.t_DATA	Vetor destination do estágio Acessa a Memória
source_wb	WORK.RV32I.t_DATA	Vetor destination do estágio Escrita de Retorno

Relação entre os registros

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