3-第2課 ARM體系結構-流水線-bx

1、嵌入式系統(tǒng)第2課 流水線13.2 ARM7TDMI三級流水線 ARM處理器使用流水線來增加處理器指令流的速度，這樣可使幾個操作同時進行，并使處理和存儲器系統(tǒng)連續(xù)操作，能提供0.9MIPS/MHz的指令執(zhí)行速度。 ARM7TDMI的流水線分3級，分別為：取指譯碼執(zhí)行取指譯碼執(zhí)行處理指令并將結果寫回寄存器識別將要被執(zhí)行的指令從寄存器裝載一條指令23.2 ARM7TDMI三級流水線取指譯碼執(zhí)行取指譯碼執(zhí)行處理指令并將結果寫回寄存器識別將要被執(zhí)行的指令從寄存器裝載一條指令 正常操作過程中，在執(zhí)行一條指令的同時對下一條(第二條)指令進行譯碼，并將第三條指令從存儲器中取出。 在ARM狀態(tài)下，流水線上各指令

2、的地址為： 在Thumb狀態(tài)下，流水線上各指令的地址為：PCPC-4PC-8PCPC-2PC-433.2 ARM7TDMI三級流水線結構的指令執(zhí)行順序PC指令1指令2指令3指令4程序存儲器PC-4PC-8PC+4周期1周期2周期3周期4周期5周期6取指 譯碼 執(zhí)行取指 譯碼 執(zhí)行取指 譯碼 執(zhí)行取指 譯碼 執(zhí)行周期2周期1周期3周期4 在第1個周期，PC指向指令1，此時指令1進入三級流水線的取指階段。1 在第2個周期，PC指向指令2，此時指令1進入三級流水線的譯碼階段，同時取出指令2。2 在第3個周期，PC指向指令3，此時指令1進入三級流水線的執(zhí)行階段，指令2進入譯碼階段，取出指令3。3 在第

3、4個周期，指令1執(zhí)行完成，指令2和指令3流水線推進一級，同時開始指令4的取指處理。4處理器執(zhí)行一條指令的三個階段4 執(zhí)行ADD PC,PC,#4指令后，PC的值為多少？3.2 ARM7TDMI思考題ADD PC，PC，#40 x40000 x40040 x40080 x400C地址指令PC取指譯碼執(zhí)行PCPC-4PC-8ARM7的3級流水線ADD 程序計數(shù)器R15(PC)總是指向“正在取指”的指令，而不是指向“正在執(zhí)行”的指令或“正在譯碼”的指令。 一般來說，人們習慣性約定將“正在執(zhí)行”的指令作為參考點，則：PC值當前程序執(zhí)行位置8 注：ARM狀態(tài)時，每條指令為4字節(jié)長。 PC指向0 x4000地址，取指ADD指令。 PC指向0 x4004地址，譯碼ADD指令。 PC指向0 x4008地址，執(zhí)行ADD指令，所以指令執(zhí)行的結果為: PC=PC+40 x400840 x400C。注意：只有流水線被指令填滿時才能發(fā)揮最大效能，即每時鐘周期完成一條指令的執(zhí)行。如果程序發(fā)生跳轉，流水線將被清空，這將需要幾個時鐘才能使