<html>
  <head>
    <meta content="text/html; charset=windows-1252"
      http-equiv="Content-Type">
  </head>
  <body bgcolor="#FFFFFF" text="#000000">
    <div class="moz-cite-prefix">The current RISC5 verilog code does not
      take advantage of the fact the both Spartan3 and Spartan6 have
      hardware multipliers but instead does the multiply by doing 16
      additions, which will case the CPU to stall for 16 clocks for each
      multiplication.<br>
      <br>
      As a test I rewrote the multiplier code so that the built-in
      hardware multipliers are used instead, and with this code the CPU
      is only stalled for 1 clock instead of 16 clocks.  The code uses
      the verilog2001 syntax to specify a signed and an unsigned
      multiplier, and the u input signal determines if the unsigned or
      signed result is used.  This make the code in my opinion easier to
      understand compared to the current adder-based code.  <br>
      <br>
      Here is the code:<br>
      <br>
      <font face="Courier New, Courier, monospace">`timescale 1ns /
        1ps   // MK 29.2.2016<br>
        <br>
        module Multiplier(<br>
          input clk, run, u,<br>
          output stall,<br>
          input [31:0] x, y,<br>
          output [63:0] z);<br>
        <br>
        wire [63:0] z_signed, z_unsigned;<br>
        reg [63:0] P;<br>
        reg S;<br>
        <br>
        assign z = P;<br>
        assign stall = run & ~S;<br>
        <br>
        mult_signed (.x(x), .y(y), .z(z_signed));<br>
        mult_unsigned (.x(x), .y(y), .z(z_unsigned));<br>
        <br>
        always @ (posedge(clk)) begin<br>
          P <= u ? z_unsigned : z_signed;<br>
          S <= run;<br>
        end<br>
        <br>
        endmodule<br>
        <br>
        module mult_signed (<br>
          input signed [31:0] x,<br>
          input signed [31:0] y,<br>
          output signed [63:0] z);<br>
          <br>
        assign z = x * y;<br>
        <br>
        endmodule<br>
        <br>
        module mult_unsigned (<br>
          input [31:0] x,<br>
          input [31:0] y,<br>
          output [63:0] z);<br>
          <br>
        assign z = x * y;<br>
        <br>
        endmodule</font><br>
      <br>
      <br>
      This version of the code have succesfully been tested on Pepino
      board.<br>
      <br>
      Cheers,<br>
      Magnus<br>
      <br>
      <br>
      <br>
      On 2/26/2016 9:59 AM, Magnus Karlsson wrote:<br>
    </div>
    <blockquote cite="mid:56D0928E.8070509@saanlima.com" type="cite">One
      outcome of the discussion about the Oberon RISC5 verilog code is
      that I did a deeper study about the clock limits for the project
      and found that the RISC5 CPU in itself can be clocked at up to
      about 66 MHz but the external SRAM path is too slow for that speed
      (read is the problem).  The asynchronous nature of the SRAM
      interface makes it hard to constrain the ISE compiler to work hard
      on this path.
      <br>
      <br>
      I did trace the SRAM read data path and found that it takes about
      10 ns from the SRAM data input pins to the Z register bit (this is
      the longest path).  The address output path is about 5 nS and with
      a 10 nS SRAM access time the fastest system clock cycle should be
      around 25 nS.
      <br>
      <br>
      To test this out I created a version of the code that runs the CPU
      at 37.5 MHz (26.666 nS) instead of 25 MHz, i.e. the CPU is running
      1/2 the video clock rate instead of 1/3,  and it seems to run fine
      of both the LX9 and the LX25 version of Pepino.  All timing
      constants (UART Rx, UART Tx, SPI and millisecond timer) have been
      changed to reflect the 50% faster clock rate.
      <br>
      <br>
      If anyone want to try it, the project (including bit files) is
      available here:
      <br>
<a class="moz-txt-link-freetext" href="https://github.com/Saanlima/Pepino/tree/master/Projects/RISC5Verilog_Pepino_fast">https://github.com/Saanlima/Pepino/tree/master/Projects/RISC5Verilog_Pepino_fast</a>
      <br>
      <br>
      Cheers,
      <br>
      Magnus
      <br>
      --
      <br>
      <a class="moz-txt-link-abbreviated" href="mailto:Oberon@lists.inf.ethz.ch">Oberon@lists.inf.ethz.ch</a> mailing list for ETH Oberon and related
      systems
      <br>
      <a class="moz-txt-link-freetext" href="https://lists.inf.ethz.ch/mailman/listinfo/oberon">https://lists.inf.ethz.ch/mailman/listinfo/oberon</a>
      <br>
      <br>
    </blockquote>
    <br>
  </body>
</html>