summaryrefslogtreecommitdiff
path: root/kernel/rtlil.h
blob: 0919b3926218b7afab1385985764d08ed3e76547 (plain)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
/*
 *  yosys -- Yosys Open SYnthesis Suite
 *
 *  Copyright (C) 2012  Clifford Wolf <clifford@clifford.at>
 *  
 *  Permission to use, copy, modify, and/or distribute this software for any
 *  purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
 *  copyright notice and this permission notice appear in all copies.
 *  
 *  THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
 *  WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
 *  MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
 *  ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
 *  WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
 *  ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
 *  OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
 *
 */

#ifndef RTLIL_H
#define RTLIL_H

#include <map>
#include <set>
#include <vector>
#include <string>
#include <assert.h>

// various helpers (unrelated to RTLIL)
std::string stringf(const char *fmt, ...);
#define SIZE(__obj) int(__obj.size())

namespace RTLIL
{
	enum State {
		S0 = 0,
		S1 = 1,
		Sx = 2, // undefined value or conflict
		Sz = 3, // high-impedance / not-connected
		Sa = 4, // don't care (used only in cases)
		Sm = 5  // marker (used internally by some passes)
	};

	enum SyncType {
		ST0 = 0, // level sensitive: 0
		ST1 = 1, // level sensitive: 1
		STp = 2, // edge sensitive: posedge
		STn = 3, // edge sensitive: negedge
		STe = 4, // edge sensitive: both edges
		STa = 5, // always active
		STi = 6  // init
	};

	enum ConstFlags {
		CONST_FLAG_NONE   = 0,
		CONST_FLAG_STRING = 1,
		CONST_FLAG_SIGNED = 2,  // only used for parameters
		CONST_FLAG_REAL   = 4   // unused -- to be used for parameters
	};

	extern int autoidx;

	struct Const;
	struct Selection;
	struct Design;
	struct Module;
	struct Wire;
	struct Memory;
	struct Cell;
	struct SigChunk;
	struct SigBit;
	struct SigSpec;
	struct CaseRule;
	struct SwitchRule;
	struct SyncRule;
	struct Process;

	typedef std::pair<SigSpec, SigSpec> SigSig;

#ifdef NDEBUG
	typedef std::string IdString;
#else
	struct IdString : public std::string {
		IdString() { }
		IdString(std::string str) : std::string(str) {
			check();
		}
		IdString(const char *s) : std::string(s) {
			check();
		}
		IdString &operator=(const std::string &str) {
			std::string::operator=(str);
			check();
			return *this;
		}
		IdString &operator=(const char *s) {
			std::string::operator=(s);
			check();
			return *this;
		}
		bool operator<(const IdString &rhs) {
			check(), rhs.check();
			return std::string(*this) < std::string(rhs);
		}
		void check() const {
			assert(empty() || (size() >= 2 && (at(0) == '$' || at(0) == '\\')));
		}
	};
#endif

	static IdString escape_id(std::string str) __attribute__((unused));
	static IdString escape_id(std::string str) {
		if (str.size() > 0 && str[0] != '\\' && str[0] != '$')
			return "\\" + str;
		return str;
	}

	static std::string unescape_id(std::string str) __attribute__((unused));
	static std::string unescape_id(std::string str) {
		if (str.size() > 1 && str[0] == '\\' && str[1] != '$')
			return str.substr(1);
		return str;
	}

	static const char *id2cstr(std::string str) __attribute__((unused));
	static const char *id2cstr(std::string str) {
		if (str.size() > 1 && str[0] == '\\' && str[1] != '$')
			return str.c_str() + 1;
		return str.c_str();
	}

	static IdString new_id(std::string file, int line, std::string func) __attribute__((unused));
	static IdString new_id(std::string file, int line, std::string func) {
		std::string str = "$auto$";
		size_t pos = file.find_last_of('/');
		str += pos != std::string::npos ? file.substr(pos+1) : file;
		str += stringf(":%d:%s$%d", line, func.c_str(), autoidx++);
		return str;
	}

#define NEW_ID \
	RTLIL::new_id(__FILE__, __LINE__, __FUNCTION__)

	template <typename T> struct sort_by_name {
		bool operator()(T *a, T *b) const {
			return a->name < b->name;
		}
	};

	// see calc.cc for the implementation of this functions
	RTLIL::Const const_not         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_and         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_or          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_xor         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_xnor        (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

	RTLIL::Const const_reduce_and  (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_reduce_or   (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_reduce_xor  (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_reduce_xnor (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_reduce_bool (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

	RTLIL::Const const_logic_not   (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_logic_and   (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_logic_or    (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

	RTLIL::Const const_shl         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_shr         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_sshl        (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_sshr        (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

	RTLIL::Const const_lt          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_le          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_eq          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_ne          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_eqx         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_nex         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_ge          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_gt          (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

	RTLIL::Const const_add         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_sub         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_mul         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_div         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_mod         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_pow         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);

	RTLIL::Const const_pos         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_bu0         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
	RTLIL::Const const_neg         (const RTLIL::Const &arg1, const RTLIL::Const &arg2, bool signed1, bool signed2, int result_len);
};

struct RTLIL::Const {
	int flags;
	std::vector<RTLIL::State> bits;
	Const();
	Const(std::string str);
	Const(int val, int width = 32);
	Const(RTLIL::State bit, int width = 1);
	Const(std::vector<RTLIL::State> bits) : bits(bits) { flags = CONST_FLAG_NONE; };
	bool operator <(const RTLIL::Const &other) const;
	bool operator ==(const RTLIL::Const &other) const;
	bool operator !=(const RTLIL::Const &other) const;
	bool as_bool() const;
	int as_int() const;
	std::string as_string() const;
	std::string decode_string() const;
};

struct RTLIL::Selection {
	bool full_selection;
	std::set<RTLIL::IdString> selected_modules;
	std::map<RTLIL::IdString, std::set<RTLIL::IdString>> selected_members;
	Selection(bool full = true) : full_selection(full) { }
	bool selected_module(RTLIL::IdString mod_name) const;
	bool selected_whole_module(RTLIL::IdString mod_name) const;
	bool selected_member(RTLIL::IdString mod_name, RTLIL::IdString memb_name) const;
	void optimize(RTLIL::Design *design);
	template<typename T1> void select(T1 *module) {
		if (!full_selection && selected_modules.count(module->name) == 0) {
			selected_modules.insert(module->name);
			selected_members.erase(module->name);
		}
	}
	template<typename T1, typename T2> void select(T1 *module, T2 *member) {
		if (!full_selection && selected_modules.count(module->name) == 0)
			selected_members[module->name].insert(member->name);
	}
	bool empty() const {
		return !full_selection && selected_modules.empty() && selected_members.empty();
	}
};

struct RTLIL::Design {
	std::map<RTLIL::IdString, RTLIL::Module*> modules;
	std::vector<RTLIL::Selection> selection_stack;
	std::map<RTLIL::IdString, RTLIL::Selection> selection_vars;
	std::string selected_active_module;
	~Design();
	void check();
	void optimize();
	bool selected_module(RTLIL::IdString mod_name) const;
	bool selected_whole_module(RTLIL::IdString mod_name) const;
	bool selected_member(RTLIL::IdString mod_name, RTLIL::IdString memb_name) const;
	bool full_selection() const {
		return selection_stack.back().full_selection;
	}
	template<typename T1> bool selected(T1 *module) const {
		return selected_module(module->name);
	}
	template<typename T1, typename T2> bool selected(T1 *module, T2 *member) const {
		return selected_member(module->name, member->name);
	}
	template<typename T1, typename T2> void select(T1 *module, T2 *member) {
		if (selection_stack.size() > 0) {
			RTLIL::Selection &sel = selection_stack.back();
			sel.select(module, member);
		}
	}
};

#define RTLIL_ATTRIBUTE_MEMBERS                                \
	std::map<RTLIL::IdString, RTLIL::Const> attributes;    \
	void set_bool_attribute(RTLIL::IdString id) {          \
		attributes[id] = RTLIL::Const(1);              \
	}                                                      \
	bool get_bool_attribute(RTLIL::IdString id) const {    \
		if (attributes.count(id) == 0)                 \
			return false;                          \
		return attributes.at(id).as_bool();            \
	}

struct RTLIL::Module {
	RTLIL::IdString name;
	std::set<RTLIL::IdString> avail_parameters;
	std::map<RTLIL::IdString, RTLIL::Wire*> wires;
	std::map<RTLIL::IdString, RTLIL::Memory*> memories;
	std::map<RTLIL::IdString, RTLIL::Cell*> cells;
	std::map<RTLIL::IdString, RTLIL::Process*> processes;
	std::vector<RTLIL::SigSig> connections;
	RTLIL_ATTRIBUTE_MEMBERS
	virtual ~Module();
	virtual RTLIL::IdString derive(RTLIL::Design *design, std::map<RTLIL::IdString, RTLIL::Const> parameters);
	virtual size_t count_id(RTLIL::IdString id);
	virtual void check();
	virtual void optimize();
	void fixup_ports();

	template<typename T> void rewrite_sigspecs(T functor);
	void cloneInto(RTLIL::Module *new_mod) const;
	virtual RTLIL::Module *clone() const;

	void add(RTLIL::Wire *wire);
	void add(RTLIL::Cell *cell);
	void remove(RTLIL::Cell *cell);

	RTLIL::Wire *addWire(RTLIL::IdString name, int width = 1);
	RTLIL::Cell *addCell(RTLIL::IdString name, RTLIL::IdString type);

	// The add* methods create a cell and return the created cell. All signals must exist in advance.

	RTLIL::Cell* addNot (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addPos (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addBu0 (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addNeg (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
                     
	RTLIL::Cell* addAnd  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addOr   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addXor  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addXnor (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
                     
	RTLIL::Cell* addReduceAnd  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addReduceOr   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addReduceXor  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addReduceXnor (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addReduceBool (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
                     
	RTLIL::Cell* addShl  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addShr  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addSshl (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addSshr (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
                     
	RTLIL::Cell* addLt  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addLe  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addEq  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addNe  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addEqx (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addNex (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addGe  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addGt  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
                     
	RTLIL::Cell* addAdd (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addSub (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addMul (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addDiv (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addMod (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addPow (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool a_signed = false, bool b_signed = false);
                     
	RTLIL::Cell* addLogicNot (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addLogicAnd (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
	RTLIL::Cell* addLogicOr  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y, bool is_signed = false);
                     
	RTLIL::Cell* addMux      (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s, RTLIL::SigSpec sig_y);
	RTLIL::Cell* addPmux     (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s, RTLIL::SigSpec sig_y);
	RTLIL::Cell* addSafePmux (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s, RTLIL::SigSpec sig_y);
                     
	RTLIL::Cell* addSlice  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y, RTLIL::Const offset);
	RTLIL::Cell* addConcat (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y);
	RTLIL::Cell* addLut    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_i, RTLIL::SigSpec sig_o, RTLIL::Const lut);
	RTLIL::Cell* addAssert (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_en);

	RTLIL::Cell* addSr    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_set, RTLIL::SigSpec sig_clr, RTLIL::SigSpec sig_q, bool set_polarity = true, bool clr_polarity = true);
	RTLIL::Cell* addDff   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_d,   RTLIL::SigSpec sig_q, bool clk_polarity = true);
	RTLIL::Cell* addDffsr (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_set, RTLIL::SigSpec sig_clr,
			RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool clk_polarity = true, bool set_polarity = true, bool clr_polarity = true);
	RTLIL::Cell* addAdff (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_arst, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q,
			RTLIL::Const arst_value, bool clk_polarity = true, bool arst_polarity = true);
	RTLIL::Cell* addDlatch (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_en, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool en_polarity = true);
	RTLIL::Cell* addDlatchsr (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_en, RTLIL::SigSpec sig_set, RTLIL::SigSpec sig_clr,
			RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool en_polarity = true, bool set_polarity = true, bool clr_polarity = true);

	RTLIL::Cell* addInvGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_y);
	RTLIL::Cell* addAndGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y);
	RTLIL::Cell* addOrGate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y);
	RTLIL::Cell* addXorGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_y);
	RTLIL::Cell* addMuxGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s, RTLIL::SigSpec sig_y);

	RTLIL::Cell* addDffGate    (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool clk_polarity = true);
	RTLIL::Cell* addDffsrGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_set, RTLIL::SigSpec sig_clr,
			RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool clk_polarity = true, bool set_polarity = true, bool clr_polarity = true);
	RTLIL::Cell* addAdffGate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_clk, RTLIL::SigSpec sig_arst, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q,
			bool arst_value = false, bool clk_polarity = true, bool arst_polarity = true);
	RTLIL::Cell* addDlatchGate (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_en, RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool en_polarity = true);
	RTLIL::Cell* addDlatchsrGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_en, RTLIL::SigSpec sig_set, RTLIL::SigSpec sig_clr,
			RTLIL::SigSpec sig_d, RTLIL::SigSpec sig_q, bool en_polarity = true, bool set_polarity = true, bool clr_polarity = true);

	// The methods without the add* prefix create a cell and an output signal. They return the newly created output signal.

	RTLIL::SigSpec Not (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Pos (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Bu0 (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Neg (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false);

	RTLIL::SigSpec And  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Or   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Xor  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Xnor (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);

	RTLIL::SigSpec ReduceAnd  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec ReduceOr   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec ReduceXor  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec ReduceXnor (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec ReduceBool (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false);

	RTLIL::SigSpec Shl  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Shr  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Sshl (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Sshr (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);

	RTLIL::SigSpec Lt  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Le  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Eq  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Ne  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Eqx (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Nex (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Ge  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Gt  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);

	RTLIL::SigSpec Add (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Sub (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Mul (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Div (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Mod (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec Pow (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool a_signed = false, bool b_signed = false);

	RTLIL::SigSpec LogicNot (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec LogicAnd (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);
	RTLIL::SigSpec LogicOr  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, bool is_signed = false);

	RTLIL::SigSpec Mux      (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s);
	RTLIL::SigSpec Pmux     (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s);
	RTLIL::SigSpec SafePmux (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s);

	RTLIL::SigSpec InvGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a);
	RTLIL::SigSpec AndGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b);
	RTLIL::SigSpec OrGate   (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b);
	RTLIL::SigSpec XorGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b);
	RTLIL::SigSpec MuxGate  (RTLIL::IdString name, RTLIL::SigSpec sig_a, RTLIL::SigSpec sig_b, RTLIL::SigSpec sig_s);
};

struct RTLIL::Wire {
	RTLIL::IdString name;
	int width, start_offset, port_id;
	bool port_input, port_output;
	RTLIL_ATTRIBUTE_MEMBERS
	Wire();
};

struct RTLIL::Memory {
	RTLIL::IdString name;
	int width, start_offset, size;
	RTLIL_ATTRIBUTE_MEMBERS
	Memory();
};

struct RTLIL::Cell {
	RTLIL::IdString name;
	RTLIL::IdString type;
	std::map<RTLIL::IdString, RTLIL::SigSpec> connections;
	std::map<RTLIL::IdString, RTLIL::Const> parameters;
	RTLIL_ATTRIBUTE_MEMBERS
	void optimize();
	void check();

	template<typename T> void rewrite_sigspecs(T functor);
};

struct RTLIL::SigChunk {
	RTLIL::Wire *wire;
	RTLIL::Const data; // only used if wire == NULL, LSB at index 0
	int width, offset;
	SigChunk();
	SigChunk(const RTLIL::Const &data);
	SigChunk(RTLIL::Wire *wire, int width, int offset);
	SigChunk(const std::string &str);
	SigChunk(int val, int width = 32);
	SigChunk(RTLIL::State bit, int width = 1);
	SigChunk(RTLIL::SigBit bit);
	RTLIL::SigChunk extract(int offset, int length) const;
	bool operator <(const RTLIL::SigChunk &other) const;
	bool operator ==(const RTLIL::SigChunk &other) const;
	bool operator !=(const RTLIL::SigChunk &other) const;
	static bool compare(const RTLIL::SigChunk &a, const RTLIL::SigChunk &b);
};

struct RTLIL::SigBit {
	RTLIL::Wire *wire;
	RTLIL::State data;
	int offset;
	SigBit() : wire(NULL), data(RTLIL::State::S0), offset(0) { }
	SigBit(RTLIL::State bit) : wire(NULL), data(bit), offset(0) { }
	SigBit(RTLIL::Wire *wire) : wire(wire), data(RTLIL::State::S0), offset(0) { assert(!wire || wire->width == 1); }
	SigBit(RTLIL::Wire *wire, int offset) : wire(wire), data(RTLIL::State::S0), offset(offset) { }
	SigBit(const RTLIL::SigChunk &chunk) : wire(chunk.wire), data(chunk.wire ? RTLIL::State::S0 : chunk.data.bits[0]), offset(chunk.offset) { assert(chunk.width == 1); }
	SigBit(const RTLIL::SigChunk &chunk, int index) : wire(chunk.wire), data(chunk.wire ? RTLIL::State::S0 : chunk.data.bits[index]), offset(chunk.wire ? chunk.offset + index : 0) { }
	SigBit(const RTLIL::SigSpec &sig);
	bool operator <(const RTLIL::SigBit &other) const {
		return (wire != other.wire) ? (wire < other.wire) : wire ? (offset < other.offset) : (data < other.data);
	}
	bool operator ==(const RTLIL::SigBit &other) const {
		return (wire == other.wire) && (wire ? (offset == other.offset) : (data == other.data));
	}
	bool operator !=(const RTLIL::SigBit &other) const {
		return (wire != other.wire) || (wire ? (offset != other.offset) : (data != other.data));
	}
};

struct RTLIL::SigSpec {
public:
	std::vector<RTLIL::SigChunk> __chunks; // LSB at index 0
	int __width;

public:
	SigSpec();
	SigSpec(const RTLIL::Const &data);
	SigSpec(const RTLIL::SigChunk &chunk);
	SigSpec(RTLIL::Wire *wire, int width = -1, int offset = 0);
	SigSpec(const std::string &str);
	SigSpec(int val, int width = 32);
	SigSpec(RTLIL::State bit, int width = 1);
	SigSpec(RTLIL::SigBit bit, int width = 1);
	SigSpec(std::vector<RTLIL::SigBit> bits);
	SigSpec(std::set<RTLIL::SigBit> bits);
	void expand();
	void optimize();
	RTLIL::SigSpec optimized() const;
	void sort();
	void sort_and_unify();
	void replace(const RTLIL::SigSpec &pattern, const RTLIL::SigSpec &with);
	void replace(const RTLIL::SigSpec &pattern, const RTLIL::SigSpec &with, RTLIL::SigSpec *other) const;
	void remove(const RTLIL::SigSpec &pattern);
	void remove(const RTLIL::SigSpec &pattern, RTLIL::SigSpec *other) const;
	void remove2(const RTLIL::SigSpec &pattern, RTLIL::SigSpec *other);
	RTLIL::SigSpec extract(RTLIL::SigSpec pattern, RTLIL::SigSpec *other = NULL) const;
	void replace(int offset, const RTLIL::SigSpec &with);
	void remove_const();
	void remove(int offset, int length);
	RTLIL::SigSpec extract(int offset, int length) const;
	void append(const RTLIL::SigSpec &signal);
	void append_bit(const RTLIL::SigBit &bit);
	bool combine(RTLIL::SigSpec signal, RTLIL::State freeState = RTLIL::State::Sz, bool override = false);
	void extend(int width, bool is_signed = false);
	void extend_u0(int width, bool is_signed = false);
	void check() const;
	bool operator <(const RTLIL::SigSpec &other) const;
	bool operator ==(const RTLIL::SigSpec &other) const;
	bool operator !=(const RTLIL::SigSpec &other) const;
	bool is_fully_const() const;
	bool is_fully_def() const;
	bool is_fully_undef() const;
	bool has_marked_bits() const;
	bool as_bool() const;
	int as_int() const;
	std::string as_string() const;
	RTLIL::Const as_const() const;
	bool match(std::string pattern) const;
	std::set<RTLIL::SigBit> to_sigbit_set() const;
	std::vector<RTLIL::SigBit> to_sigbit_vector() const;
	RTLIL::SigBit to_single_sigbit() const;
	static bool parse(RTLIL::SigSpec &sig, RTLIL::Module *module, std::string str);
	static bool parse_sel(RTLIL::SigSpec &sig, RTLIL::Design *design, RTLIL::Module *module, std::string str);
	static bool parse_rhs(const RTLIL::SigSpec &lhs, RTLIL::SigSpec &sig, RTLIL::Module *module, std::string str);
	operator std::vector<RTLIL::SigBit>() const { return to_sigbit_vector(); }
};

inline RTLIL::SigBit::SigBit(const RTLIL::SigSpec &sig) {
	assert(sig.__width == 1 && sig.__chunks.size() == 1);
	*this = SigBit(sig.__chunks[0]);
}

struct RTLIL::CaseRule {
	std::vector<RTLIL::SigSpec> compare;
	std::vector<RTLIL::SigSig> actions;
	std::vector<RTLIL::SwitchRule*> switches;
	~CaseRule();
	void optimize();

	template<typename T> void rewrite_sigspecs(T functor);
	RTLIL::CaseRule *clone() const;
};

struct RTLIL::SwitchRule {
	RTLIL::SigSpec signal;
	RTLIL_ATTRIBUTE_MEMBERS
	std::vector<RTLIL::CaseRule*> cases;
	~SwitchRule();
	void optimize();

	template<typename T> void rewrite_sigspecs(T functor);
	RTLIL::SwitchRule *clone() const;
};

struct RTLIL::SyncRule {
	RTLIL::SyncType type;
	RTLIL::SigSpec signal;
	std::vector<RTLIL::SigSig> actions;
	void optimize();

	template<typename T> void rewrite_sigspecs(T functor);
	RTLIL::SyncRule *clone() const;
};

struct RTLIL::Process {
	RTLIL::IdString name;
	RTLIL_ATTRIBUTE_MEMBERS
	RTLIL::CaseRule root_case;
	std::vector<RTLIL::SyncRule*> syncs;
	~Process();
	void optimize();

	template<typename T> void rewrite_sigspecs(T functor);
	RTLIL::Process *clone() const;
};

template<typename T>
void RTLIL::Module::rewrite_sigspecs(T functor)
{
	for (auto &it : cells)
		it.second->rewrite_sigspecs(functor);
	for (auto &it : processes)
		it.second->rewrite_sigspecs(functor);
	for (auto &it : connections) {
		functor(it.first);
		functor(it.second);
	}
}

template<typename T>
void RTLIL::Cell::rewrite_sigspecs(T functor) {
	for (auto &it : connections)
		functor(it.second);
}

template<typename T>
void RTLIL::CaseRule::rewrite_sigspecs(T functor) {
	for (auto &it : compare)
		functor(it);
	for (auto &it : actions) {
		functor(it.first);
		functor(it.second);
	}
	for (auto it : switches)
		it->rewrite_sigspecs(functor);
}

template<typename T>
void RTLIL::SwitchRule::rewrite_sigspecs(T functor)
{
	functor(signal);
	for (auto it : cases)
		it->rewrite_sigspecs(functor);
}

template<typename T>
void RTLIL::SyncRule::rewrite_sigspecs(T functor)
{
	functor(signal);
	for (auto &it : actions) {
		functor(it.first);
		functor(it.second);
	}
}

template<typename T>
void RTLIL::Process::rewrite_sigspecs(T functor)
{
	root_case.rewrite_sigspecs(functor);
	for (auto it : syncs)
		it->rewrite_sigspecs(functor);
}

#endif