[2] | 1 | #ifndef SOCLIB_CABA_MEM_CACHE_DIRECTORY_V2_H |
---|
| 2 | #define SOCLIB_CABA_MEM_CACHE_DIRECTORY_V2_H |
---|
| 3 | |
---|
| 4 | #include <inttypes.h> |
---|
| 5 | #include <systemc> |
---|
| 6 | #include <cassert> |
---|
| 7 | #include "arithmetics.h" |
---|
| 8 | |
---|
| 9 | namespace soclib { namespace caba { |
---|
| 10 | |
---|
| 11 | using namespace sc_core; |
---|
| 12 | |
---|
| 13 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 14 | // A LRU entry |
---|
| 15 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 16 | class LruEntry { |
---|
| 17 | |
---|
| 18 | public: |
---|
| 19 | |
---|
| 20 | bool recent; |
---|
| 21 | |
---|
| 22 | void init() |
---|
| 23 | { |
---|
| 24 | recent=false; |
---|
| 25 | } |
---|
| 26 | |
---|
| 27 | }; // end class LruEntry |
---|
| 28 | |
---|
| 29 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 30 | // A directory entry |
---|
| 31 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 32 | class DirectoryEntry { |
---|
| 33 | |
---|
| 34 | typedef uint32_t tag_t; |
---|
| 35 | typedef uint32_t size_t; |
---|
| 36 | typedef uint32_t copy_t; |
---|
| 37 | |
---|
| 38 | public: |
---|
| 39 | |
---|
| 40 | bool valid; // entry valid |
---|
| 41 | bool is_cnt; // directory entry is a counter |
---|
| 42 | bool dirty; // entry dirty |
---|
| 43 | bool lock; // entry locked |
---|
| 44 | tag_t tag; // tag of the entry |
---|
| 45 | copy_t d_copies; // vector of copies for data |
---|
| 46 | copy_t i_copies; // vector of copies for instructions |
---|
| 47 | size_t count; // number of copies |
---|
| 48 | |
---|
| 49 | DirectoryEntry() |
---|
| 50 | { |
---|
| 51 | valid = false; |
---|
| 52 | is_cnt = false; |
---|
| 53 | dirty = false; |
---|
| 54 | lock = false; |
---|
| 55 | tag = 0; |
---|
| 56 | d_copies = 0; |
---|
| 57 | i_copies = 0; |
---|
| 58 | count = 0; |
---|
| 59 | } |
---|
| 60 | |
---|
| 61 | DirectoryEntry(const DirectoryEntry &source) |
---|
| 62 | { |
---|
| 63 | valid = source.valid; |
---|
| 64 | is_cnt = source.is_cnt; |
---|
| 65 | dirty = source.dirty; |
---|
| 66 | tag = source.tag; |
---|
| 67 | lock = source.lock; |
---|
| 68 | d_copies = source.d_copies; |
---|
| 69 | i_copies = source.i_copies; |
---|
| 70 | count = source.count; |
---|
| 71 | } |
---|
| 72 | |
---|
| 73 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 74 | // The init() function initializes the entry |
---|
| 75 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 76 | void init() |
---|
| 77 | { |
---|
| 78 | valid = false; |
---|
| 79 | is_cnt= false; |
---|
| 80 | dirty = false; |
---|
| 81 | lock = false; |
---|
| 82 | } |
---|
| 83 | |
---|
| 84 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 85 | // The copy() function copies an existing source entry to a target |
---|
| 86 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 87 | void copy(const DirectoryEntry &source) |
---|
| 88 | { |
---|
| 89 | valid = source.valid; |
---|
| 90 | is_cnt = source.is_cnt; |
---|
| 91 | dirty = source.dirty; |
---|
| 92 | tag = source.tag; |
---|
| 93 | lock = source.lock; |
---|
| 94 | d_copies = source.d_copies; |
---|
| 95 | i_copies = source.i_copies; |
---|
| 96 | count = source.count; |
---|
| 97 | } |
---|
| 98 | |
---|
| 99 | //////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 100 | // The print() function prints the entry |
---|
| 101 | //////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 102 | void print() |
---|
| 103 | { |
---|
| 104 | std::cout << "Valid = " << valid << " ; IS COUNT = " << is_cnt << " ; Dirty = " << dirty << " ; Lock = " |
---|
| 105 | << lock << " ; Tag = " << std::hex << tag << " ; d_copies = " << d_copies << " ; i_copies = " << i_copies << " ; count = " << count << std::endl; |
---|
| 106 | } |
---|
| 107 | |
---|
| 108 | }; // end class DirectoryEntry |
---|
| 109 | |
---|
| 110 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 111 | // The directory |
---|
| 112 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 113 | class CacheDirectory { |
---|
| 114 | |
---|
| 115 | typedef sc_dt::sc_uint<40> addr_t; |
---|
| 116 | typedef uint32_t data_t; |
---|
| 117 | typedef uint32_t tag_t; |
---|
| 118 | typedef uint32_t size_t; |
---|
| 119 | |
---|
| 120 | private: |
---|
| 121 | |
---|
| 122 | // Directory constants |
---|
| 123 | size_t m_ways; |
---|
| 124 | size_t m_sets; |
---|
| 125 | size_t m_words; |
---|
| 126 | size_t m_width; |
---|
| 127 | |
---|
| 128 | // the directory & lru tables |
---|
| 129 | DirectoryEntry **m_dir_tab; |
---|
| 130 | LruEntry **m_lru_tab; |
---|
| 131 | |
---|
| 132 | public: |
---|
| 133 | |
---|
| 134 | //////////////////////// |
---|
| 135 | // Constructor |
---|
| 136 | //////////////////////// |
---|
| 137 | CacheDirectory( size_t ways, size_t sets, size_t words, size_t address_width) |
---|
| 138 | { |
---|
| 139 | m_ways = ways; |
---|
| 140 | m_sets = sets; |
---|
| 141 | m_words = words; |
---|
| 142 | m_width = address_width; |
---|
| 143 | |
---|
| 144 | m_dir_tab = new DirectoryEntry*[sets]; |
---|
| 145 | for ( size_t i=0; i<sets; i++ ) { |
---|
| 146 | m_dir_tab[i] = new DirectoryEntry[ways]; |
---|
| 147 | for ( size_t j=0 ; j<ways ; j++) m_dir_tab[i][j].init(); |
---|
| 148 | } |
---|
| 149 | m_lru_tab = new LruEntry*[sets]; |
---|
| 150 | for ( size_t i=0; i<sets; i++ ) { |
---|
| 151 | m_lru_tab[i] = new LruEntry[ways]; |
---|
| 152 | for ( size_t j=0 ; j<ways ; j++) m_lru_tab[i][j].init(); |
---|
| 153 | } |
---|
| 154 | } // end constructor |
---|
| 155 | |
---|
| 156 | ///////////////// |
---|
| 157 | // Destructor |
---|
| 158 | ///////////////// |
---|
| 159 | ~CacheDirectory() |
---|
| 160 | { |
---|
| 161 | for(size_t i=0 ; i<m_sets ; i++){ |
---|
| 162 | delete [] m_dir_tab[i]; |
---|
| 163 | delete [] m_lru_tab[i]; |
---|
| 164 | } |
---|
| 165 | delete [] m_dir_tab; |
---|
| 166 | delete [] m_lru_tab; |
---|
| 167 | } // end destructor |
---|
| 168 | |
---|
| 169 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 170 | // The read() function reads a directory entry. In case of hit, the |
---|
| 171 | // LRU is updated. |
---|
| 172 | // Arguments : |
---|
| 173 | // - address : the address of the entry |
---|
| 174 | // - way : (return argument) the way of the entry in case of hit |
---|
| 175 | // The function returns a copy of a (valid or invalid) entry |
---|
| 176 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 177 | DirectoryEntry read(const addr_t &address,size_t &way) |
---|
| 178 | { |
---|
| 179 | |
---|
| 180 | #define L2 soclib::common::uint32_log2 |
---|
| 181 | const size_t set = (size_t)(address >> (L2(m_words) + 2)) & (m_sets - 1); |
---|
| 182 | const tag_t tag = (tag_t)(address >> (L2(m_sets) + L2(m_words) + 2)); |
---|
| 183 | #undef L2 |
---|
| 184 | |
---|
| 185 | bool hit = false; |
---|
| 186 | for ( size_t i=0 ; i<m_ways ; i++ ) { |
---|
| 187 | bool equal = ( m_dir_tab[set][i].tag == tag ); |
---|
| 188 | bool valid = m_dir_tab[set][i].valid; |
---|
| 189 | hit = equal && valid; |
---|
| 190 | if ( hit ) { |
---|
| 191 | way = i; |
---|
| 192 | break; |
---|
| 193 | } |
---|
| 194 | } |
---|
| 195 | if ( hit ) { |
---|
| 196 | m_lru_tab[set][way].recent = true; |
---|
| 197 | return DirectoryEntry(m_dir_tab[set][way]); |
---|
| 198 | } else { |
---|
| 199 | return DirectoryEntry(); |
---|
| 200 | } |
---|
| 201 | } // end read() |
---|
| 202 | |
---|
| 203 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 204 | // The write function writes a new entry, |
---|
| 205 | // and updates the LRU bits if necessary. |
---|
| 206 | // Arguments : |
---|
| 207 | // - set : the set of the entry |
---|
| 208 | // - way : the way of the entry |
---|
| 209 | // - entry : the entry value |
---|
| 210 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 211 | void write(const size_t &set, const size_t &way, const DirectoryEntry &entry) |
---|
| 212 | { |
---|
| 213 | assert( (set<m_sets) |
---|
| 214 | && "Cache Directory write : The set index is invalid"); |
---|
| 215 | assert( (way<m_ways) |
---|
| 216 | && "Cache Directory write : The way index is invalid"); |
---|
| 217 | |
---|
| 218 | // update Directory |
---|
| 219 | m_dir_tab[set][way].copy(entry); |
---|
| 220 | |
---|
| 221 | // update LRU bits |
---|
| 222 | bool all_recent = true; |
---|
| 223 | for ( size_t i=0 ; i<m_ways ; i++ ) { |
---|
| 224 | if ( i != way ) all_recent = m_lru_tab[set][i].recent && all_recent; |
---|
| 225 | } |
---|
| 226 | if ( all_recent ) { |
---|
| 227 | for( size_t i=0 ; i<m_ways ; i++ ) m_lru_tab[set][i].recent = false; |
---|
| 228 | } else { |
---|
| 229 | m_lru_tab[set][way].recent = true; |
---|
| 230 | } |
---|
| 231 | } // end write() |
---|
| 232 | |
---|
| 233 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 234 | // The print() function prints a selected directory entry |
---|
| 235 | // Arguments : |
---|
| 236 | // - set : the set of the entry to print |
---|
| 237 | // - way : the way of the entry to print |
---|
| 238 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 239 | void print(const size_t &set, const size_t &way) |
---|
| 240 | { |
---|
| 241 | std::cout << std::dec << " set : " << set << " ; way : " << way << " ; " ; |
---|
| 242 | m_dir_tab[set][way].print(); |
---|
| 243 | } // end print() |
---|
| 244 | |
---|
| 245 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 246 | // The select() function selects a directory entry to evince. |
---|
| 247 | // Arguments : |
---|
| 248 | // - set : (input argument) the set to modify |
---|
| 249 | // - way : (return argument) the way to evince |
---|
| 250 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 251 | DirectoryEntry select(const size_t &set, size_t &way) |
---|
| 252 | { |
---|
| 253 | assert( (set < m_sets) |
---|
| 254 | && "Cache Directory : (select) The set index is invalid"); |
---|
| 255 | |
---|
| 256 | for(size_t i=0; i<m_ways; i++){ |
---|
[31] | 257 | if(!m_dir_tab[set][i].valid){ |
---|
[2] | 258 | way=i; |
---|
| 259 | return DirectoryEntry(m_dir_tab[set][way]); |
---|
| 260 | } |
---|
| 261 | } |
---|
| 262 | for(size_t i=0; i<m_ways; i++){ |
---|
| 263 | if(!(m_lru_tab[set][i].recent) && !(m_dir_tab[set][i].lock)){ |
---|
| 264 | way=i; |
---|
| 265 | return DirectoryEntry(m_dir_tab[set][way]); |
---|
| 266 | } |
---|
| 267 | } |
---|
| 268 | for(size_t i=0; i<m_ways; i++){ |
---|
| 269 | if( !(m_lru_tab[set][i].recent) && (m_dir_tab[set][i].lock)){ |
---|
| 270 | way=i; |
---|
| 271 | return DirectoryEntry(m_dir_tab[set][way]); |
---|
| 272 | } |
---|
| 273 | } |
---|
| 274 | for(size_t i=0; i<m_ways; i++){ |
---|
| 275 | if( (m_lru_tab[set][i].recent) && !(m_dir_tab[set][i].lock)){ |
---|
| 276 | way=i; |
---|
| 277 | return DirectoryEntry(m_dir_tab[set][way]); |
---|
| 278 | } |
---|
| 279 | } |
---|
| 280 | way = 0; |
---|
| 281 | return DirectoryEntry(m_dir_tab[set][0]); |
---|
| 282 | } // end select() |
---|
| 283 | |
---|
| 284 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 285 | // Global initialisation function |
---|
| 286 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 287 | void init() |
---|
| 288 | { |
---|
| 289 | for ( size_t set=0 ; set<m_sets ; set++ ) { |
---|
| 290 | for ( size_t way=0 ; way<m_ways ; way++ ) { |
---|
| 291 | m_dir_tab[set][way].init(); |
---|
| 292 | m_lru_tab[set][way].init(); |
---|
| 293 | } |
---|
| 294 | } |
---|
| 295 | } // end init() |
---|
| 296 | |
---|
| 297 | }; // end class CacheDirectory |
---|
| 298 | |
---|
| 299 | }} // end namespaces |
---|
| 300 | |
---|
| 301 | #endif |
---|
| 302 | |
---|
| 303 | // Local Variables: |
---|
| 304 | // tab-width: 4 |
---|
| 305 | // c-basic-offset: 4 |
---|
| 306 | // c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0)) |
---|
| 307 | // indent-tabs-mode: nil |
---|
| 308 | // End: |
---|
| 309 | |
---|
| 310 | // vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4 |
---|
| 311 | |
---|