val path = System.getProperty("user.dir") + "/source/load-ivy.sc"
interp.load.module(ammonite.ops.Path(java.nio.file.FileSystems.getDefault().getPath(path)))

import chisel3._
import chisel3.util._
import chisel3.tester._
import chisel3.tester.RawTester.test
import dotvisualizer._

class RegisterFile(register_number: Int, register_width: Int) extends Module {
  
  // αντιγράψτε από προηγούμενα
  
}

class Alu(n: Int) extends Module {
  
  // αντιγράψτε από προηγούμενα
 
}

class DataPath(register_number: Int, register_width: Int) extends Module {
    
  // αντιγράψτε από προηγούμενα και τροποποιήστε σύμφωνα με τις οδηγίες
  
}

test(new DataPath(8,16)) { c =>
  // σήματα εισόδου για τις δοκιμαστικές "λειτουργίες" (micro-instructions) και την αναμενόμενη έξοδο "zero"
  val cmdbits = List(Map("READ_SEL_A" -> 0.U,    // λειτουργία: r1 <- 256
                         "READ_SEL_B" -> 0.U,
                         "ALU_A_SEL" -> 0.U,
                         "IM" -> 256.U,
                         "SEL" -> "b01".U,
                         "SUB" -> 0.U,
                         "WRITE_SEL" -> 1.U,
                         "zero" -> 0.U),         // η έξοδος zero πρέπει να είναι 0 (ψευδής)
                     
                     Map("READ_SEL_A" -> 1.U,    // λειτουργία: r0 <- r1 - r1
                         "READ_SEL_B" -> 1.U,
                         "ALU_A_SEL" -> 1.U,
                         "IM" -> 0.U,
                         "SEL" -> "b11".U,
                         "SUB" -> 1.U,
                         "WRITE_SEL" -> 0.U,
                         "zero" -> 1.U)         // η έξοδος zero πρέπει να είναι 1 (αληθής)
                    )
      
  for (bits <- cmdbits) {     // για κάθε μία από τις δοκιμαστικές λειτουργίες
      
    // ανάθεση τιμών εισόδου  
    c.io.read_sel_a.poke(bits("READ_SEL_A"))
    c.io.read_sel_b.poke(bits("READ_SEL_B"))
    c.io.alu_a_sel.poke(bits("ALU_A_SEL"))
    c.io.im.poke(bits("IM"))
    c.io.sel.poke(bits("SEL"))
    c.io.sub.poke(bits("SUB"))
    c.io.write_sel.poke(bits("WRITE_SEL"))
    // έλεγχος αναμενόμενης τιμής εξόδου zero  
    c.io.zero.expect(bits("zero"))
    // μετάβαση στην επόμενη λειτουργία  
    c.clock.step()
  }  
}
println("SUCCESS!!")

class BranchLogic extends Module {

  val io = IO(new Bundle {

    // συμπληρώστε εισόδους/εξόδους σύμφωνα με την περιγραφή
      
  })
    
  // συμπληρώστε τη ζητούμενη λειτουργικότητα
}

test(new BranchLogic) { c =>
  // δοκιμή των 4 δυνατών συνδυασμών των εισόδων branch και zero
  c.io.branch.poke(0.U)     // branch = 0 και zero = 0 -> pc_sel πρέπει να είναι 0
  c.io.zero.poke(0.U)
  c.io.pc_sel.expect(0.U)  

  c.io.branch.poke(0.U)     // branch = 0 και zero = 1 -> pc_sel πρέπει να είναι 0
  c.io.zero.poke(1.U)
  c.io.pc_sel.expect(0.U)
    
  c.io.branch.poke(1.U)     // branch = 1 και zero = 0 -> pc_sel πρέπει να είναι 0
  c.io.zero.poke(0.U)
  c.io.pc_sel.expect(0.U)
    
  c.io.branch.poke(1.U)     // branch = 1 και zero = 1 -> pc_sel πρέπει να είναι 1
  c.io.zero.poke(1.U)
  c.io.pc_sel.expect(1.U)
    
  // δοκιμή εάν η έξοδος branch_pc ισούται με branch_offset + next_pc
  c.io.next_pc.poke(1.U)
  c.io.branch_offset.poke(2.U)
  c.io.branch_pc.expect(3.U)    // 1+2 

  c.io.next_pc.poke("b1111111111111111".U)
  c.io.branch_offset.poke(1.U)
  c.io.branch_pc.expect(0.U)    // 65535+1 (ισούται με 0 στα 16 bits)
    
}
println("SUCCESS!!")

class DecodeUnit extends Module {
    
  // αντιγράψτε από προηγούμενα και τροποποιήστε σύμφωνα με τις οδηγίες
    
}

test(new DecodeUnit) { c =>
  // δοκιμή εντολής αριθμητικής-λογικής πράξης, η έξοδος branch πρέπει να είναι 0 (ψευδής)
  c.io.instruction.poke("b0000011001010011".U)  // r3 = r1 + r2
  c.io.branch.expect(0.U)
    
  // δοκιμή εντολής ανάθεσης σταθεράς σε καταχωρητή, η έξοδος branch πρέπει να είναι 0 (ψευδής)  
  c.io.instruction.poke("b0010000100001001".U)  // r1 = 33
  c.io.branch.expect(0.U)
    
  // δοκιμή εντολής beq  
  c.io.instruction.poke("b0100000001010100".U)  // if r1 == r2 then pc += 4
  c.io.branch.expect(1.U)     // η έξοδος branch πρέπει να είναι 1 (αληθής)
  c.io.branch_offset.expect("b0000000000000100".U)  // το branch_offset πρέπει να είναι +4
  c.io.alu_a_sel.expect(1.U)  // το alu_a_sel πρέπει να είναι 1 (πράξη μεταξύ καταχωρητών)
  c.io.read_sel_a.expect(1.U)  // το read_sel_a πρεπει να είναι 1 (Rscr1 = r1)
  c.io.read_sel_b.expect(2.U)  // το read_sel_b πρεπει να είναι 2 (Rscr2 = r2)
  c.io.sel.expect("b11".U)  // το sel πρέπει να είναι b11 (+/-)
  c.io.sub.expect(1.U)    // το sub πρέπει να είναι 1 (αφαίρεση)
  c.io.write_sel.expect(0.U)  // το write_sel πρέπει να είναι 0 (προορισμός = r0)  
  // δοκιμή επέκτασης προσήμου για το branch_offset  
  c.io.instruction.poke("b0101111001010111".U)  // if r1 == r2 then pc += -1
  c.io.branch_offset.expect("b1111111111111111".U)  // ο αριθμός -1 επεκταμένος στα 16 bits  
    
}
println("SUCCESS!!")

class InstructionMemory(addr_width: Int, instr_width: Int, content: Seq[UInt]) extends Module {
    
  // αντιγράψτε από προηγούμενα
  
}

class FetchUnit(addr_width: Int, instr_width: Int, content: Seq[UInt]) extends Module {
    
  // αντιγράψτε από προηγούμενα
  
}

class Cpu(instructions: Seq[UInt]) extends Module {
    
  // αντιγράψτε από προηγούμενα και τροποποιήστε σύμφωνα με τις οδηγίες
    
}

val instructions = List("b0010000001010001".U,  // r1 = 10       (limit = 10)
                        "b0010000000000010".U,  // r2 = 0        (sum = 0)
                        "b0010000000001011".U,  // r3 = 1        (counter = 1)
                        "b0010000000001100".U,  // r4 = 1        (constant 1)
                        "b0000011010011010".U,  // r2 = r2 + r1  (sum = sum + counter)
                        "b0000011011100011".U,  // r3 = r3 + r4  (counter++)
                        "b0000111001100001".U,  // r1 = r1 - r4  (limit--)
                        "b0100000001000001".U,  // beq r1,r0,+1  (if limit==0 then pc <- (pc+1)+1)
                        "b0101111000000011".U,  // beq r0,r0,-5  (pc <- (pc+1)-5)
                        "b0000001010000000".U,  // r0 = r2 or r0 (to show r2 contents)
                        "b0011111111111000".U,  // r0 = 0xFFFF   (to mark end of program) 
                       )
test(new Cpu(instructions)) { c =>
  for (i <- 0 until 54) {
    println(c.io.results.peek())  
    c.clock.step()
  }
  c.io.results.expect("b1111111111111111".U) // must be the program's end marker 
}
println("SUCCESS!!")