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++){ |
---|
257 | if(!m_dir_tab[set][i].valid){ |
---|
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 | |
---|