自作CPUにベクトル命令を追加する実装検討 (9. VLEN != DLENの実装検討)

自作CPUにおいて、ある程度ベクトル移動命令が動作するようになってきた。

ある程度基本的な算術演算命令が動くようになってきたので、今度はVLEN != DLENの動作について考えてみる。 VLEN != DLENの場合は、VLEN/DLENの回数だけ命令が流れていき、順番に処理が進んでいくことになる。

このためには、命令発行ステージにてVLEN/DLEN回数だけ発行するための機構が必要になる。 さらに、命令スケジューリングの命令を選択する部分について、ベクトル命令が発行されている間はスケジューラがほかの命令を選ばないように留意する必要がある。

    scariv_pkg::WAIT : begin
      if (w_entry_flush) begin
        w_state_next = scariv_pkg::SCHED_CLEAR;
        w_dead_next  = 1'b1;
      end else begin
        if (o_entry_valid & w_pc_update_before_entry & w_oldest_ready) begin
          w_state_next = scariv_pkg::DONE;
        end else if (o_entry_ready & i_entry_picked & !w_rs_pred_mispredicted_or) begin
          w_issued_next = 1'b1;
          w_state_next = scariv_pkg::ISSUED;
          w_entry_next.vec_step_index = r_entry.vec_step_index + 'h1;
        end
      end
    end
    scariv_pkg::ISSUED : begin
      if (w_entry_flush) begin
        w_state_next = scariv_pkg::SCHED_CLEAR;
        w_dead_next  = 1'b1;
      end else begin
        if (w_rs_pred_mispredicted_or) begin
          w_state_next = scariv_pkg::WAIT;
          w_issued_next = 1'b0;
          w_entry_next.rd_regs[0].predict_ready = 1'b0;
          w_entry_next.rd_regs[1].predict_ready = 1'b0;
          w_entry_next.rd_regs[2].predict_ready = 1'b0;
        end else begin
          if (r_entry.vec_step_index == scariv_vec_pkg::VEC_STEP_W-1) begin
            w_state_next = scariv_pkg::SCHED_CLEAR;
          end else begin
            w_entry_next.vec_step_index = r_entry.vec_step_index + 'h1;
          end
        end
      end
    end // case: scariv_pkg::ISSUED

波形を確認すると、4サイクルのビートを刻みながら命令が発行されていることがわかる。テストも結構PASSするようになってきた。