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ARM处理器三级流水线与PC,LR的关系

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楼主
heise 发表于 2014-8-18 02:43 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
ARM处理器使用流水线来增加处理器指令流的速度,这样可使几个操作同时进行,并使处理与存储器系统之间的操作更加流畅,连续,能提供0.9MIPS/MHZ的指令执行速度。
    PC代表程序计数器,流水线使用三个阶段,因此指令分为三个阶段执行:1.取指(从存储器装载一条指令);2.译码(识别将要被执行的指令);3.执行(处理指令并将结果写回寄存器)。而R15(PC)总是指向“正在取指”的指令,而不是指向“正在执行”的指令或正在“译码”的指令。一般来说,人们习惯性约定将“正在执行的指令作为参考点”,称之为当前第一条指令,因此PC总是指向第三条指令。当ARM状态时,每条指令为4字节长,所以PC始终指向该指令地址加8字节的地址,即:PC值=当前程序执行位置+8;
   ARM指令是三级流水线,取指,译指,执行时同时执行的,现在PC指向的是正在取指的地址,那么cpu正在译指的指令地址是PC-4(假设在ARM状态下,一个指令占4个字节),cpu正在执行的指令地址是PC-8,也就是说PC所指向的地址和现在所执行的指令地址相差8。
   当突然发生中断的时候,保存的是PC的地址
   这样你就知道了,如果返回的时候返回PC,那么中间就有一个指令没有执行,所以用SUB pc lr-irq #4。


   但是在ADS中PC确实是指向即将执行的指令处,这个是软件处理后的结果,主要是为了用户调试程序方便.
  需要注意的是,当前使用指令STM/STR保存R15时候,保存的可能是当前指令地址值+8字节,也可能保存的是当前的指令地址+12字节.到底是哪种,取决于芯片的具体的设计方式。无论如何,在同一芯片中,要么采用当前的指令地址+8,要么采用当前的指令地址+12。因此对于用户来讲,尽量避免使用STM/STR指令来保存R15的值。但是可以在开始的时候用一段程序对芯片的offset进行测试!

代码如下:
SUB R1, PC, #4  ;获得下面的存放下面存放STR指令的地址
STR PC,[R0]
LDR R0,[RO]
SUB R0, R0, R1

ARM7中断与PC、LR的问题:
1,假设当前是PC,PC-4,PC-8(三级流水)
2,发生IRQ异常,执行保护操作,LR中保存由于FIQ或IRQ占先而没有被执行的指令的地址(即有些资料上把这个地址写成PC或者当前地址,很费解甚至误解)的下一条地址
3,清空流水线
4,进入中断服务程序
5,待流水线填满,执行操作才被重新挂起(解释了ARM7为什么是0.9MIPS)
6,中断返回前,对LR处理,LR=LR-4,指向之前被清空的已译码但没被执行的指令的地址
7,清空流水线,返回
8,重新对丢弃的前一次已译码指令取指
9,待流水线满,开始继续执行


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沙发
a110 发表于 2014-8-21 22:53 来自手机 | 只看该作者
能有高人继续解释一下  流水线  吗
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