Цифровая археология: 1801 и все-все-все

[Patron]

А почему бы не запускать симуляцию одной кнопкой из Квартуса?

Квартус весит на порядок больше - у меня в виртуальной машине с ModelSim осталось только 3 Гб свободного места, поэтому узнать простой и удобный способ запуска симуляции модели QSync в ModelSim будет (надеюсь) быстрее, чем качать и ставить Квартус.

[Vslav]

Я в предыдущем письме добавил архив для ModeiSim, проверил, вроде работает. Но есть вероятность что ему все равно альтеровские библиотеки понадобяться (в Квартус у меня устновлен).

[Patron]

есть вероятность что ему все равно альтеровские библиотеки понадобятся

И эта вероятность равна 100%.

Но изменение в config.v значения CONFIG_VM1_CORE_REG_USES_RAM на 0 действительно решает проблему ( мне слабо переделать vm1_run.do, поэтому набор для симуляции: QSync_for_ModelSim.zip надо запускать через создание обычного родного проекта ModelSim ).




Но вот вопрос - как заставить ModelSim выводить значение линий AD в инверсном ( т.е. нормальном ) виде ?

[Vslav]

О, симуляция пошла, замечательно!

Но вот вопрос - как заставить ModelSim выводить значение линий AD в инверсном ( т.е. нормальном ) виде ?

Тут простого ответа я не знаю, можно завести дополнительный сигнал, например i_ad[15:0], назначить ему в исходниках инверсию от pin_ad, и смотреть уже его. Или в подпапке <root>/Qbus есть диаграммы регистров адреса (areg) и данных (qreg), они инвертированы, можно сами значения из них брать. Они вполне мышкой перетаскиваются, можно копи-пастить, то есть легко расположить рядом с диаграммой ad.

[Patron]

.

В тактовом генераторе tbench.v есть ошибка из-за которой весь нулевой такт сигнал clk остаётся неизменным, а первый такт ( как и все последующие ) начинается с положительного полупериода :



Если изменить код так:

//_____________________________________________________________________________
//
// Clock generator
//
initial
begin
   ena = 1;
   clk = 0;
   nclk = 0;
   forever
      begin
`ifdef  CONFIG_SIM_DEBUG_MC
			$display("clk: %04d", nclk);
`endif		
         clk = 0;
         #(`CONFIG_SIM_CLOCK_HPERIOD);
         clk = 1;
         #(`CONFIG_SIM_CLOCK_HPERIOD);
         nclk = nclk + 1;
      end
end

То работа тактового генератора приходит в норму и растактовка исправляется:

[Vslav]

.
В тактовом генераторе tbench.v есть ошибка из-за которой весь нулевой такт сигнал clk остаётся неизменным, а первый такт ( как и все последующие ) начинается с положительного полупериода :

Это не ошибка, такая особенность первого клока в тестбенче не приводит ни к каким принципиальным последствиям - понятие такт очень условно, просто вот так нарисовалась сеточка на диаграмме, и все процессы сдвинулись на 5 нс. Можно банально вертикальную сеточку сделать 5 нс (оно автоматом, просто позумить в окошке), чтобы отметить и фронты и срезы и чуток проскроллить вправо - и разницы вообще глазом не увидеть. Отладочный nclk остался со времен отладки микроавтомата, тогда его фаза имела смысл, но сейчас его уже можно и вообще удалить.

Update: часто бывает что тактовая от PLL формируется, тогда в начальный момент симуляции тактовой частоты вообще нет, появляется со временем и в произвольной фазе, поэтому привязываться к "сеточке" бессмысленно.
Update2: сейчас LSI-11 разбираю, там 4 тактовых сигнала, все тоже должно быть инвариантно, независимо с какого C1-C4 начнется счет.
Update3: обновление 1.4D
- изменена структура каталогов (потихоньку приближаемся к требованиям OpenCores)
- теперь можно перейти в каталог симуляции и запустить в ModelSim (Altera Edition можно Started/Полный) файл run.do. Удалены все зависимости от путей, для проектов Async/Qsync Quartus при этом не нужен, сразу симулируется с полным пакетом диаграмм.
- проект Async не требует для симуляции альтеровских библиотек
- добавлен тест вычисления знаков числа Пи

[Advertiser]

[Patron]

Отладочный nclk остался со времен отладки микроавтомата, тогда его фаза имела смысл, но сейчас его уже можно и вообще удалить.

Сейчас как раз идёт отладка CPP-модели ( методом потактового сравнения содержимого переменных ), поэтому правильная фаза nclk играет важную роль.

- - - Добавлено - - -

Прояснилась причина, по которой CPP-модель не снимала SYNC при снятии RPLY между eval_p() и eval_n().

Сигнал oe_clr_fc использовался в eval_all_n() раньше, чем устанавливался в assign_all(), а поскольку этот сигнал активен только полтакта, то к следующему вызову eval_all_n() сигнал уже снова был сброшен и поэтому SYNC оставался установленным "вечно".

Вообще говоря - используемый в CPP-модели подход методически ложен:

void eval_n()
{
	eval_all_n();		// выполняем все always для переднего фронта
	assign_all(pMPI);	// вычисляем все assignы
}

Методически корректный подход выглядит так:

void eval_n()
{
	assign_all(pMPI);	// вычисляем все assignы
	eval_all_n();		// выполняем все always для переднего фронта
	assign_all(pMPI);	// вычисляем все assignы
}

А практически правильный подход может быть таким:

void eval_n()
{
	assign_in(pMPI);	// вычисляем все входные зависимости 
	eval_all_n();		// выполняем все always для переднего фронта
	assign_out(pMPI);	// вычисляем все выходные зависимости
}

- - - Добавлено - - -

В ходе тестирования модели QSync выяснился интересный момент.

При осуществлении записи сначала выставляются на шину прошлые данные записи и только затем - новые.

Например, при выполнении на модели процессора 1801ВМ1 следующего кода:

	.ASect

	. = 0

	MOV	R0, (PC)+
	NOP
	MOV	R1, (PC)+
	NOP
	MOV	R2, (PC)+
	NOP
	MOV	R3, (PC)+
	NOP
	MOV	R4, (PC)+
	NOP
	MOV	R5, (PC)+
	NOP
	MOV	SP, (PC)+
	NOP

	HALT

Процессор пишет в память начальное содержимое регистров:

	gpr[0] = 0133000;
	gpr[1] = 0100514;
	gpr[2] = 0100410;
	gpr[3] = 0040000;
	gpr[4] = 0100057;
	gpr[5] = 0060000;
	gpr[6] = 0000011;

И при выполнении команды MOV R1, (PC)+ - осциллограмма выглядит так:




Лог при этом выглядит так:

# [000085]-1- ad_ena: 0 ; pin_ad_out: 000000 ; dout_out: 0 ; qrd: 133000
# 
# [000085]-0- ad_ena: 0 ; pin_ad_out: 000000 ; dout_out: 0 ; qrd: 133000
# 
# [000086]-1- ad_ena: 0 ; pin_ad_out: 000000 ; dout_out: 0 ; qrd: 133000
# 
# [000086]-0- ad_ena: 1 ; pin_ad_out: 133000 ; dout_out: 1 ; qrd: 133000
# 
# [000087]-1- ad_ena: 1 ; pin_ad_out: 100514 ; dout_out: 1 ; qrd: 100514
# 
# [000087]-0- ad_ena: 1 ; pin_ad_out: 100514 ; dout_out: 1 ; qrd: 100514
# 
# [000088]-1- ad_ena: 1 ; pin_ad_out: 100514 ; dout_out: 1 ; qrd: 100514
# 
# [000088]-0- ad_ena: 1 ; pin_ad_out: 100514 ; dout_out: 1 ; qrd: 100514

Интересно, как выглядит аналогичная осциллограмма при выполнении записи реальным 1801ВМ1.

[Vslav]

Интересно, как выглядит аналогичная осциллограмма при выполнении записи реальным 1801ВМ1.

Совсем так точно не выглядит - в реальной системе RPLY побыстрее ставится и снимается, а процессор ведет себя точно также - выставляет/снимает сигналы в той же фазе (ну еще задержку надо учитывать, примерно 10-15нс вносят буфера, остальное - родная задержка Tco микросхемы ВМ1). И достоверные данные появляются на шине одновременно со спадом DOUT: []

Update: в строке 1475 vm1_qbus.v можно сменить полярность pin_clk_n на pin_clk_p, тогда достоверные данные записи будут выставляться на шине за полтакта до DOUT. При этом граничная частота проекта на реальном Циклоне-3-С8 падает с 90МГц до 72МГц. Наверное, придется пожертвовать. Версии на Wishbone эта проблема не касается.

Update2: а вообще, не так плохо все, на speedgrade C6 частота падает до 95МГц всего, после тестирования изменение можно внести постоянно.

[gid]

Методически корректный подход выглядит так:

При этом получается, что assign_all(pMPI); перед обоими eval_all_x(); избыточен, поскольку eval_n() и eval_p() вызываются последовательно друг за другом. Развёрнутая цепочка вызовов функций внутри цикла вызовов последовательности eval_n() и eval_p() выглядит так.

{
    assign_all(pMPI);
    eval_n();
    eval_p();
    assign_all(pMPI);
} init 
eval_n();
assign_all(pMPI);
eval_p();
assign_all(pMPI);
eval_n();
assign_all(pMPI);
eval_p();
assign_all(pMPI);
.....

Именно так выглядит цикл, генерируемый Верилатором.

А практически правильный подход может быть таким:

Я такой подход реализовать не смог. Т.к. у меня не получилось сделать обёртку vm1.v над vm1_qbus.v, такая модель не получалась работоспособной в принципе, пришлось разворачивать их в одну большую плоскую функцию. При этом получилось так, что входные зависимости (ноги, у которых тип inout), зависят от выходных в текущей итерации. Поэтому функция assign_all у меня минимум двухпроходная. И изредка выполняется за три прохода, из-за изменения данных в переменной pin_ad_n.

[Patron]

При этом получается, что assign_all(pMPI); перед обоими eval_all_x(); избыточен, поскольку eval_n() и eval_p() вызываются последовательно друг за другом.

Это ошибочное впечатление, потому что на самом деле там ещё есть вызов eval(pMPI) ( который делается в tboard.cpp ) и полная последовательность вызовов выглядит так:

eval_n();
assign_all(pMPI);
eval(pMPI)
eval_p();
assign_all(pMPI);
eval(pMPI)
eval_n();
assign_all(pMPI);
eval(pMPI)
eval_p();

А должна выглядеть так:

eval_n();
assign_all(pMPI);
eval(pMPI)
assign_all(pMPI);
eval_p();
assign_all(pMPI);
eval(pMPI)
assign_all(pMPI);
eval_n();
assign_all(pMPI);
eval(pMPI)
assign_all(pMPI);
eval_p();

- - - Добавлено - - -

Именно так выглядит цикл, генерируемый Верилатором.

Если добавить в проект Верилятора обработку tbench.v, то результат будет другим ( из-за учёта влияния памяти и устройств на состояние сигналов шины между вызовами ).

Я такой подход реализовать не смог.

Можно сделать две копии assign_all(pMPI) и выкинуть из первой все зависимости от сигналов, которые не изменяются памятью и устройствами ( типа BSY, SYNC, DIN, DOUT ), а из второй - от сигналов, которые не изменяет процессор ( типа IRQ1, IRQ2, IRQ3, VIRQ, DMR ).

- - - Добавлено - - -

можно сменить полярность pin_clk_n на pin_clk_p, тогда достоверные данные записи будут выставляться на шине за полтакта до DOUT

В реале данные выставляются на одном полутакте с DOUT, поэтому лучше задержать на полтакта активацию pin_ad_ena.