test: check PowerFV specifications against OPV testcases.
- Testcases are translated to JSON by the OPV 'parsetst' script. - A behavioral model of a single-threaded core is implemented by coupling PowerFV instruction specs to an execution context (i.e. registers, memory). - Testcase traces are reproduced in simulation by the model, and results are compared to detect compliance bugs.main
parent
331e4b76ba
commit
319e65f43f
@ -0,0 +1,168 @@
|
|||||||
|
import inspect
|
||||||
|
|
||||||
|
from amaranth import *
|
||||||
|
from amaranth.lib.coding import Encoder
|
||||||
|
|
||||||
|
from power_fv import pfv
|
||||||
|
from power_fv.check.insn import InsnCheck
|
||||||
|
from power_fv.check.insn import all as all_checks
|
||||||
|
from power_fv.reg import *
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
__all__ = ["Context", "Model"]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _all_specs(**kwargs):
|
||||||
|
for name, obj in inspect.getmembers(all_checks):
|
||||||
|
if inspect.isclass(obj) and issubclass(obj, InsnCheck):
|
||||||
|
insn = obj.insn_cls(name=name.lower())
|
||||||
|
spec = obj.spec_cls(insn, **kwargs)
|
||||||
|
yield spec
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class Context(Elaboratable):
|
||||||
|
def __init__(self, *, mem_size, **kwargs):
|
||||||
|
self.gpr = Array(Signal(64, name=f"G{i}") for i in range(32))
|
||||||
|
self.mem = Array(Signal(64, name=f"M{i}") for i in range(mem_size*8//64))
|
||||||
|
self.iar = Record( _ea_layout)
|
||||||
|
self.cr = Record( cr_layout)
|
||||||
|
self.msr = Record( msr_layout)
|
||||||
|
self.lr = Record( lr_layout)
|
||||||
|
self.ctr = Record( ctr_layout)
|
||||||
|
self.tar = Record( tar_layout)
|
||||||
|
self.xer = Record( xer_layout)
|
||||||
|
self.srr0 = Record(srr0_layout)
|
||||||
|
self.srr1 = Record(srr1_layout)
|
||||||
|
|
||||||
|
self.pfv = pfv.Interface(**kwargs)
|
||||||
|
|
||||||
|
def connect_outputs(self, spec):
|
||||||
|
stmts = []
|
||||||
|
|
||||||
|
stmts += [spec.pfv.cia.eq(self.pfv.cia)]
|
||||||
|
|
||||||
|
for field in ("ra", "rb", "rs", "rt",
|
||||||
|
"mem",
|
||||||
|
"cr", "msr", "lr", "ctr", "tar", "xer", "srr0", "srr1"):
|
||||||
|
self_field = getattr(self.pfv, field)
|
||||||
|
spec_field = getattr(spec.pfv, field)
|
||||||
|
stmts += [spec_field.r_data.eq(self_field.r_data)]
|
||||||
|
|
||||||
|
return stmts
|
||||||
|
|
||||||
|
def connect_inputs(self, spec):
|
||||||
|
stmts = []
|
||||||
|
|
||||||
|
stmts += [self.pfv.nia.eq(spec.pfv.nia)]
|
||||||
|
|
||||||
|
for gpr_field in ("ra", "rb", "rs", "rt"):
|
||||||
|
self_field = getattr(self.pfv, gpr_field)
|
||||||
|
spec_field = getattr(spec.pfv, gpr_field)
|
||||||
|
stmts += [
|
||||||
|
self_field.index .eq(spec_field.index ),
|
||||||
|
self_field.r_stb .eq(spec_field.r_stb ),
|
||||||
|
self_field.w_stb .eq(spec_field.w_stb ),
|
||||||
|
self_field.w_data.eq(spec_field.w_data),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
stmts += [
|
||||||
|
self.pfv.mem.addr .eq(spec.pfv.mem.addr),
|
||||||
|
self.pfv.mem.r_mask.eq(spec.pfv.mem.r_mask),
|
||||||
|
self.pfv.mem.w_mask.eq(spec.pfv.mem.w_mask),
|
||||||
|
self.pfv.mem.w_data.eq(spec.pfv.mem.w_data),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
for reg_field in ("cr", "msr", "lr", "ctr", "tar", "xer", "srr0", "srr1"):
|
||||||
|
self_field = getattr(self.pfv, reg_field)
|
||||||
|
spec_field = getattr(spec.pfv, reg_field)
|
||||||
|
stmts += [
|
||||||
|
self_field.r_mask.eq(spec_field.r_mask),
|
||||||
|
self_field.w_mask.eq(spec_field.w_mask),
|
||||||
|
self_field.w_data.eq(spec_field.w_data),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
return stmts
|
||||||
|
|
||||||
|
def elaborate(self, platform):
|
||||||
|
m = Module()
|
||||||
|
|
||||||
|
m.d.comb += [
|
||||||
|
self.pfv.cia.eq(self.iar),
|
||||||
|
|
||||||
|
self.pfv.ra .r_data.eq(self.gpr[self.pfv.ra.index]),
|
||||||
|
self.pfv.rb .r_data.eq(self.gpr[self.pfv.rb.index]),
|
||||||
|
self.pfv.rs .r_data.eq(self.gpr[self.pfv.rs.index]),
|
||||||
|
self.pfv.rt .r_data.eq(self.gpr[self.pfv.rt.index]),
|
||||||
|
self.pfv.mem.r_data.eq(self.mem[self.pfv.mem.addr]),
|
||||||
|
|
||||||
|
self.pfv.cr .r_data.eq(self.cr ),
|
||||||
|
self.pfv.msr .r_data.eq(self.msr ),
|
||||||
|
self.pfv.lr .r_data.eq(self.lr ),
|
||||||
|
self.pfv.ctr .r_data.eq(self.ctr ),
|
||||||
|
self.pfv.tar .r_data.eq(self.tar ),
|
||||||
|
self.pfv.xer .r_data.eq(self.xer ),
|
||||||
|
self.pfv.srr0.r_data.eq(self.srr0),
|
||||||
|
self.pfv.srr1.r_data.eq(self.srr1),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
with m.If(self.pfv.stb):
|
||||||
|
m.d.sync += self.iar.eq(self.pfv.nia)
|
||||||
|
|
||||||
|
for gpr_field in ("ra", "rb", "rs", "rt"):
|
||||||
|
port = getattr(self.pfv, gpr_field)
|
||||||
|
with m.If(port.w_stb):
|
||||||
|
m.d.sync += self.gpr[port.index].eq(port.w_data)
|
||||||
|
|
||||||
|
mem_value = self.mem[self.pfv.mem.addr]
|
||||||
|
m.d.sync += mem_value.eq(self.pfv.mem.w_data & self.pfv.mem.w_mask | mem_value & ~self.pfv.mem.w_mask)
|
||||||
|
|
||||||
|
for reg_field in ("cr", "msr", "lr", "ctr", "tar", "xer", "srr0", "srr1"):
|
||||||
|
port = getattr(self.pfv, reg_field)
|
||||||
|
shadow = getattr(self, reg_field)
|
||||||
|
m.d.sync += shadow.eq(port.w_data & port.w_mask | shadow & ~port.w_mask)
|
||||||
|
|
||||||
|
return m
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class Model(Elaboratable):
|
||||||
|
def __init__(self, *, mem_size, **kwargs):
|
||||||
|
self.specs = list(_all_specs(**kwargs))
|
||||||
|
self.ctx = Context(mem_size=mem_size)
|
||||||
|
|
||||||
|
self.stb = Signal()
|
||||||
|
self.insn = Signal(64)
|
||||||
|
self.err = Record([("insn", 1)])
|
||||||
|
|
||||||
|
def elaborate(self, platform):
|
||||||
|
m = Module()
|
||||||
|
|
||||||
|
# - `self.insn` is wired to the `pfv.insn` input of each spec. If the spec recognizes an
|
||||||
|
# instruction encoding, it asserts its `pfv.stb` output.
|
||||||
|
# - If the instruction is recognized by exactly one spec, then the context is updated
|
||||||
|
# according to its execution side-effects. Otherwise, `self.err.insn` is asserted.
|
||||||
|
|
||||||
|
m.submodules.ctx = self.ctx
|
||||||
|
m.submodules.enc = enc = Encoder(width=len(self.specs))
|
||||||
|
|
||||||
|
for j, spec in enumerate(self.specs):
|
||||||
|
m.submodules[f"spec_{spec.insn.name}"] = spec
|
||||||
|
m.d.comb += [
|
||||||
|
spec.pfv.insn.eq(self.insn),
|
||||||
|
self.ctx.connect_outputs(spec),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
m.d.comb += enc.i[j].eq(spec.pfv.stb)
|
||||||
|
|
||||||
|
m.d.comb += [
|
||||||
|
self.ctx.pfv.insn.eq(self.insn),
|
||||||
|
self.ctx.pfv.stb .eq(self.stb & ~enc.n),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
with m.Switch(enc.o):
|
||||||
|
for j, spec in enumerate(self.specs):
|
||||||
|
with m.Case(j):
|
||||||
|
m.d.comb += self.ctx.connect_inputs(spec)
|
||||||
|
|
||||||
|
with m.Default():
|
||||||
|
m.d.comb += self.err.insn.eq(1)
|
||||||
|
|
||||||
|
return m
|
@ -0,0 +1,147 @@
|
|||||||
|
import argparse
|
||||||
|
import json
|
||||||
|
import pathlib
|
||||||
|
|
||||||
|
from amaranth import *
|
||||||
|
from amaranth.sim import *
|
||||||
|
|
||||||
|
from power_fv.test.model import Model
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
__all__ = ["simulate"]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def simulate(tests, *, vcd_file, mem_size=64):
|
||||||
|
dut = Model(mem_size=mem_size, mem_aligned=True, muldiv_altops=True)
|
||||||
|
sim = Simulator(dut)
|
||||||
|
|
||||||
|
def read_reg(name):
|
||||||
|
name = name.lower()
|
||||||
|
assert name != "mem"
|
||||||
|
if name.startswith("g"):
|
||||||
|
return dut.ctx.gpr[int(name[1:])]
|
||||||
|
elif hasattr(dut.ctx, name):
|
||||||
|
reg = getattr(dut.ctx, name)
|
||||||
|
return reg.as_value()
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
return None # unimplemented
|
||||||
|
|
||||||
|
def write_reg(name, value):
|
||||||
|
name = name.lower()
|
||||||
|
value = int(value, base=16)
|
||||||
|
assert name != "mem"
|
||||||
|
if name.startswith("g"):
|
||||||
|
return dut.ctx.gpr[int(name[1:])].eq(value)
|
||||||
|
elif hasattr(dut.ctx, name):
|
||||||
|
reg = getattr(dut.ctx, name)
|
||||||
|
return reg.eq(value)
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
return Delay() # unimplemented
|
||||||
|
|
||||||
|
def process():
|
||||||
|
for test in tests:
|
||||||
|
print("Running test {}...".format(test["name"]))
|
||||||
|
|
||||||
|
# Initialize context
|
||||||
|
|
||||||
|
if "inits" in test:
|
||||||
|
for reg in test["inits"]["regs"]:
|
||||||
|
yield write_reg(reg["name"], reg["val"])
|
||||||
|
|
||||||
|
if test["inits"]["mem"]:
|
||||||
|
raise NotImplementedError
|
||||||
|
|
||||||
|
yield Delay()
|
||||||
|
|
||||||
|
# Execute ops
|
||||||
|
|
||||||
|
for op in test["ops"]:
|
||||||
|
print(">", " ".join(op["text"]))
|
||||||
|
|
||||||
|
# Check EA
|
||||||
|
|
||||||
|
dut_ea = yield read_reg("IAR")
|
||||||
|
tst_ea = int(op["ea"], base=16)
|
||||||
|
if dut_ea != tst_ea:
|
||||||
|
raise ValueError("EA mismatch: expected {}, got {}"
|
||||||
|
.format(op["ea"], dut_ea))
|
||||||
|
|
||||||
|
# Check reads
|
||||||
|
|
||||||
|
for reg in op["regReads"]:
|
||||||
|
dut_val = yield read_reg(reg["name"])
|
||||||
|
tst_val = int(reg["val"], base=16)
|
||||||
|
if dut_val is None:
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
if dut_val != tst_val:
|
||||||
|
raise ValueError("Read {} mismatch: expected {:#x}, got {:#x}"
|
||||||
|
.format(reg["name"], tst_val, dut_val))
|
||||||
|
|
||||||
|
if op["memReads"]:
|
||||||
|
raise NotImplementedError
|
||||||
|
|
||||||
|
# Execute instruction
|
||||||
|
|
||||||
|
tst_opcode = Const(int(op["opcode"], base=16), 32)
|
||||||
|
# FIXME(ASAP): OPV testcases use LE=1, but we only support BE; let's try anyway
|
||||||
|
yield dut.insn.eq(Cat(tst_opcode.word_select(i, 8) for i in reversed(range(4))) << 32)
|
||||||
|
# yield dut.insn.eq(tst_opcode << 32)
|
||||||
|
yield dut.stb.eq(1)
|
||||||
|
yield Delay()
|
||||||
|
|
||||||
|
if (yield dut.err.insn):
|
||||||
|
raise ValueError("Unknown/conflicting opcode: {:#x}"
|
||||||
|
.format(tst_opcode))
|
||||||
|
|
||||||
|
yield Tick()
|
||||||
|
yield Delay()
|
||||||
|
|
||||||
|
# Check writes
|
||||||
|
|
||||||
|
for reg in op["regWrites"]:
|
||||||
|
dut_val = yield read_reg(reg["name"])
|
||||||
|
tst_val = int(reg["val"], base=16)
|
||||||
|
if dut_val is None:
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
if dut_val != tst_val:
|
||||||
|
raise ValueError("Write {} mismatch: expected {:#x}, got {:#x}"
|
||||||
|
.format(reg["name"], tst_val, dut_val))
|
||||||
|
|
||||||
|
if op["memWrites"]:
|
||||||
|
raise NotImplementedError
|
||||||
|
|
||||||
|
# Check results
|
||||||
|
|
||||||
|
if "results" in test:
|
||||||
|
for reg in test["results"]["regs"]:
|
||||||
|
dut_val = yield read_reg(reg["name"])
|
||||||
|
tst_val = int(reg["val"], base=16)
|
||||||
|
if dut_val is None:
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
if dut_val != tst_val:
|
||||||
|
raise ValueError("Result {} mismatch: expected {:#x}, got {:#x}"
|
||||||
|
.format(reg["name"], tst_val, dut_val))
|
||||||
|
|
||||||
|
if test["results"]["mem"]:
|
||||||
|
raise NotImplementedError
|
||||||
|
|
||||||
|
yield dut.stb.eq(0)
|
||||||
|
yield Delay()
|
||||||
|
|
||||||
|
sim.add_clock(1e-6)
|
||||||
|
sim.add_sync_process(process)
|
||||||
|
|
||||||
|
with sim.write_vcd(vcd_file):
|
||||||
|
sim.run()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
if __name__ == "__main__":
|
||||||
|
parser = argparse.ArgumentParser()
|
||||||
|
parser.add_argument("input", type=pathlib.Path)
|
||||||
|
parser.add_argument("-o", "--output", type=argparse.FileType("w"))
|
||||||
|
args = parser.parse_args()
|
||||||
|
|
||||||
|
with open(args.input, "r") as f:
|
||||||
|
tests = json.loads(f.read())
|
||||||
|
|
||||||
|
simulate(tests, vcd_file=args.output)
|
Loading…
Reference in New Issue