Rocket - util - MaskGen

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  介绍MaskGen的实现。   ​Rocket - util - MaskGen​   1. 基本介绍   给定总线宽度beatBytes,根据访问的地址(address)和访问的字节数(bytes = 2^lgSize),生成访问字节的掩码。   2. 实现   思路不复杂,写法很难懂。重构一下,提高可读性。   1) 首先忽略groupBy,清爽很多: ​Rocket - util - MaskGen​   2) 把addr_lo重命名为address,把lgSize重命名为size,这样可以很明显的看出来address/size是一对参数。把内部的局部变量size重命名为siz。 ​Rocket - util - MaskGen​   3) 把beatBytes重命名为width,同时把lgBytes重命名为lgWidth ​Rocket - util - MaskGen​   4) log2Up与log2Ceil意义相同,且被废弃,使用log2Ceil替代。替代之后发现,无需重新计算,直接使用lgWidth即可: ​Rocket - util - MaskGen​   5) nbit的命名挺别扭,既不符合RTL习惯(bit_n),也不符合软件习惯(有下滑波浪线提示)。因为只有一处使用,所以可以直接去掉,无需使用临时变量。 ​Rocket - util - MaskGen​   上面这些重构比较简单,基本上都是从形式上进行。   6) 把helper重命名为getMask   从apply的返回值看,helper的返回值即是最终生成的掩码,只是位序相反。所以把helper从中性无意义的名字,修改为getMask这一个表示用途的名称: ​Rocket - util - MaskGen​     7) i的意义   helper是递归方法,i每次减一。   helper(0)返回1位掩码:1 = 2^0; helper(1)返回2位掩码:2 = 2^1; helper(2)返回4位掩码:4 = 2^2;   把helper(i)中的i从对数值,换成原值,参数i的意义就是要返回的掩码位数:helper(n),n为要返回的掩码的位数。   helper(1)返回1位掩码; helper(2)返回2位掩码; helper(4)返回4位掩码;   调整内部对n的使用: a. 对数值减法换为原值的除法; b. 判断对数值为0,等价于判断原值为1;   ​Rocket - util - MaskGen​   8) 提取重复代码:log2Ceil(width / n)   width为mask的总宽度,n为要求取的掩码数。 width/n是把原有总共width个比特分成n个组(group),其值为每个组包含的比特数。 ​Rocket - util - MaskGen
这样n的意义,除了表示求取的掩码数,也表示把原width个比特,划分成的小组的数目。   9) j重命名为group   生成掩码时使用的序号为j: ​Rocket - util - MaskGen​   因为每个小组一个掩码,这个j同时也是小组的编号,将其从中性无意义的j,重命名为group,以表示小组的编号: ​Rocket - util - MaskGen​   10) 重命名getMask为getMaskForNGroups   把getMask重命名为更清楚表达用途的名称getMaskForNGroups: ​Rocket - util - MaskGen​   11) acc的意义   MaskGen是要生成访问内存的掩码。可以推测acc是访问(access)的意思。   更进一步,acc是一个标志位,标志着否访问所对应的group。这里有两个不同的可能意义: a. 访问组内的比特对应的全部字节; b. 访问组内的比特对应的部分字节;   12) n == 1   当n=1时,把所有width个比特看出一个整体,生成一位掩码。其实现为: ​Rocket - util - MaskGen​ 其中:acc = size >= UInt(lgWidth),eq = Bool(true)。   当acc=true时,size >= lgWidth,即要访问的长度,大于总线宽度。也就是说width个字节都要访问,即组内各比特对应的字节全部都要访问。这里把上面acc两种可能意义中的b排除掉了。   13) sub_acc   所谓sub,实际上是上一个层次,即当自己为1/4时,所在的1/2。 ​Rocket - util - MaskGen​   从acc的实现可以看出,如果sub_acc为真,则acc为真。意义为:如果width个比特中,如果某1/2的acc为真,则标志着这1/2个比特对应的字节全部都要访问,那么包含在这1/2中的2个1/4自然也都是要访问的。   14) bit = address(lgBitsInEachGroup)   用于计算地址中的偏移量,如同样访问一个字节,从0x0000开始访问与从0x0001开始访问的掩码是不同的,分别为0b0001和0b0010。   根据bitsInEachGroup的不同,其所对应的地址偏移量也不同。 如果小组内有1个比特,则每个组占用的偏移量为1个字节; 如果小组内有2个比特,则每个组占用的偏移量为2个字节; 如果小组内有4个比特,则每个组占用的偏移量为4个字节;   bit代表address中,与group占字节数相对应的地址位。比如: 当bitsInEachGroup=1时, lgBitsInEachGroup=0,取address的第0位,该位代表的偏移量为1; 当bitsInEachGroup=2时, lgBitsInEachGroup=1,取address的第1位,该位代表的偏移量为2; 当bitsInEachGroup=4时, lgBitsInEachGroup=2,取address的第2位,该位代表的偏移量为4;   15) siz = sizeOH(lgBitsInEachGroup)   与小组占字节数相对应的大小位: 当bitsInEachGroup=1时, lgBitsInEachGroup=0,取sizeOH的第0位,代表访存大小是否为1; 当bitsInEachGroup=2时, lgBitsInEachGroup=1,取sizeOH的第1位,代表访存大小是否为2; 当bitsInEachGroup=4时, lgBitsInEachGroup=2,取sizeOH的第2位,代表访存大小是否为4;   siz用于计算acc: ​Rocket - util - MaskGen​   在sub_acc为假的情况下,即当前1/4所在的1/2没有被完全访问的情况下,计算当前1/4是否被全部访问。   siz为其中一个条件,意义为:访存大小等于当前1/4所含的比特数。 a. 如果访存大小小于当前1/4所含的比特数,则无法全部涵盖当前1/4,则acc=false; b. 如果访存大小大于当前1/4所含的比特数,则size大于等于1/2包含的比特数;同时因为sub_acc为假,所以当前1/4所在的1/2都没有被访问。那么当前1/4也没有被访问,即acc=false;   16) eq   ​Rocket - util - MaskGen​ eq的意义为:当前小组是否被访问(全部或者部分)。 当n=1,即所有width个比特都在一个组内的情况下,eq为真,即总被访问(全部或者部分)。   sub_eq的意义为:当前1/4小组所在的1/2小组是否被访问。若要所在的1/2没有被访问,则当前1/4也不可能被访问: ​Rocket - util - MaskGen​   如果所在的1/2全部被访问,则sub_acc=true,两个1/4的acc也都为true; 如果所在的1/2部分被访问,则sub_acc=false,两个1/4中只有一个被访问。至于哪一个被访问,则与bit的值有关。   第一个1/4(group%2=0)是否被访问与!bit相同; 第二个1/4(group%2=1)是否被访问与 bit相同;   即: 如果bit=0,则第一个1/4被访问; 如果bit=1,则第二个1/4被访问;   结合bit的意义: 如果bit=0,则从基地址0开始访问; 如果bit=1,则需要加上一个偏移量;   17) eq的命名   eq是equal的缩写,相等的意思。 相等涉及两个参量,a=b,这里的eq表示谁和谁相等呢?   被访问的小组和当前小组?   这个名称提示意义不足。   18) acc总结:   ​Rocket - util - MaskGen​ 若要acc为真,有两种可能: a. sub_acc为真,即1/4所在的1/2全部要访问; b. siz && eq: 访问的大小与当前小组的大小一致,并且当前小组被访问。也就是当前小组被全部访问。   19) acc与eq重命名   acc => allBitsInGroupAccessed; eq => anyBitsInGroupAccessed;   这样是不是更容易理解一些?   ​Rocket - util - MaskGen​   3. groupBy   按注释: ​Rocket - util - MaskGen​ groupBy的功能是把width个比特,分成每groupBy个比特一组,每一组中原来的掩码使用OR reduction求一个值作为新的掩码值。   然而groupBy的实现是错的。没有发现是因为现有工程中,没有使用groupBy的功能,都是默认值1。   实现中: ​Rocket - util - MaskGen​ else里面求取的是_._1,即allBitsInGroupAccessed。也就是说分组中全部的比特都要被访问,而不是只要一个比特被访问即可,是AND reduction,而非OR reduction。   _._2即anyBitsInGroupAccessed是OR reduction,但是生成的mask是错误的。所以groupBy的实现实际上是错误不可用的。   把groupBy加回来: ​Rocket - util - MaskGen​   1) 没有必要判断groupBy == width 当width == groupBy时,else中返回的也是UInt(1),所以没有必要单独判断: ​Rocket - util - MaskGen​   2) width / groupBy   groupBy即是每个小组中包含的比特数,width / groupBy是分成的小组的个数。   3) UInt(groupBy * 2 - 1)   生成一个掩码,其中位[groupBy-1, 0]为1。   4) 对sizeOH的影响   若读取的字节数大于groupBy包含的比特数(每个比特对应一个字节),则没有影响; 若读取的字节数小于groupBy包含的比特数,则相当于把读取的字节数拓宽到groupBy中包含的比特数个字节。   例如: size=0(读取的字节数为1),groupBy=2(最小分组包含2个比特): 原sizeOH=0b01,新sizeOH=0b11。   sizeOH(1)=1,起到读取了2个字节的效果。   4. 实例   ​Rocket - util - MaskGen​   参考链接:https://docs.qq.com/sheet/DUWZaWXdFcW1TYW56?opendocxfrom=admin&preview_token=&coord=J2%24J2%240%240%240%240&tab=5xebeq   很遗憾的是,与注释中的例子不一样: ​Rocket - util - MaskGen​   欢迎指出我的错误之处,谢谢!   5. 附录   略
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