前端处理组件

概述

该目录实现了 BuckyBall 的指令解码和调度功能，位于 arch/src/main/scala/framework/builtin/frontend 下，作为指令处理前端，负责指令的全局解码和后续调度管理。

实现的核心组件：

• GlobalDecoder: 全局指令解码器，区分指令类型
• rs/: 保留站相关组件，包含指令调度和重排序缓冲

代码结构

frontend/
├── GobalDecoder.scala    - 全局指令解码器
└── rs/                   - 保留站组件
    ├── CommitQueue.scala        - 提交队列
    ├── IssueQueue.scala         - 发射队列
    ├── NextROBIdCounter.scala   - ROB ID计数器
    ├── ReorderBuffer.scala      - 重排序缓冲
    └── ReservationStation.scala - 保留站

文件依赖关系

GobalDecoder.scala (指令解码层)

• 接收 RoCCCommandBB 指令
• 区分 Ball 指令和内存指令
• 输出 PostGDCmd 给后续处理

rs/ (指令调度层)

• 依赖 GlobalDecoder 的输出
• 实现乱序执行的指令调度
• 管理指令的发射、执行和提交

模块说明

GobalDecoder.scala

主要功能: 对 RoCC 指令进行全局解码和分类

关键组件:

class PostGDCmd(implicit b: CustomBuckyBallConfig, p: Parameters) extends Bundle {
  val is_ball = Bool()    // Ball指令(包括FENCE)
  val is_mem = Bool()     // 内存指令(load/store)
  val raw_cmd = new RoCCCommandBB  // 原始指令信息
}

class GlobalDecoder(implicit b: CustomBuckyBallConfig, p: Parameters) extends Module {
  val io = IO(new Bundle {
    val id_i = Flipped(Decoupled(new Bundle {
      val cmd = new RoCCCommandBB
    }))
    val id_o = Decoupled(new PostGDCmd)
  })
}

指令分类逻辑:

val func7 = io.id_i.bits.cmd.inst.funct
val is_mem_instr = (func7 === MVIN_BITPAT) || (func7 === MVOUT_BITPAT)
val is_ball_instr = !is_mem_instr

输入输出:

• 输入: RoCCCommandBB 指令流
• 输出: 分类后的 PostGDCmd
• 边缘情况: 通过 ready/valid 握手处理背压

依赖项: framework.rocket.RoCCCommandBB, framework.builtin.memdomain.DISA

rs/ 保留站组件

主要功能: 实现乱序执行的指令调度机制

组件说明:

• ReservationStation: 保留站主体，管理指令的暂存和调度
• IssueQueue: 发射队列，控制指令的发射时机
• ReorderBuffer: 重排序缓冲，保证指令按序提交
• CommitQueue: 提交队列，管理指令的最终提交
• NextROBIdCounter: ROB ID 分配计数器

数据流向:

GlobalDecoder → ReservationStation → IssueQueue → 执行单元
                      ↓
              ReorderBuffer → CommitQueue → 提交

使用方法

使用方法

指令处理流程:

1. RoCC 指令进入 GlobalDecoder
2. 根据 funct 字段区分指令类型
3. 分类后的指令进入对应的保留站
4. 保留站管理指令的调度和执行

配置参数:

// 在 CustomBuckyBallConfig 中配置
implicit val config: CustomBuckyBallConfig

注意事项

1. 指令分类: 仅区分内存指令(MVIN/MVOUT)和其他指令
2. 背压处理: 使用标准的 Decoupled 接口处理流控
3. 依赖关系: 需要正确配置 DISA 模块的指令位模式
4. ROB 管理: 保留站需要与 ROB 协调保证指令顺序