【正文】 cuteDecode ExecuteFetch DecodeFetchFetch? 本例中 6 個時鐘周期內一共完成了 ？ 條指令? 全部對寄存器進行操作 （單周期執(zhí)行）? 指令周期數(shù) (CPI) = 1ARM流水線結構多周期指令的 3級流水線操作取指 譯碼執(zhí) 行取指 譯碼地址計 算數(shù)據(jù)傳 送取指 取指 譯碼執(zhí) 行譯碼執(zhí) 行取指 譯碼 執(zhí) 行 1 2 3 4 5 6 7 81 ADD2 STB3 ADD4 ADD5 ADD指令流水線出現(xiàn)了中斷 ARM流水線結構? T4周期 ： ① 指令 2地址計算產生 下一周期數(shù)據(jù)路 ? 徑需要的 控制信號 。? 二者都產生 下一周期數(shù)據(jù)路徑控制信號，數(shù)據(jù)路徑控制 沖突，因此斷流 。? ① 指令 3譯碼? ② 指令 4的譯碼則不得不推遲一個周期。ARM流水線結構ARM流水線結構? 隨著流水線深度（級數(shù)）的增加，每一段的工作量被削減了，這使得處理器可以工作在更高的頻率，同時改進了處理器的性能；? 負面作用是增加了系統(tǒng)的延時，即內核在執(zhí)行一條指令前，需要更多的周期來填充流水線；? 流水線級數(shù)的增加也意味著在某些段之間會產生數(shù)據(jù)相關。它支持突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸方式及單個數(shù)據(jù)傳輸方式，所有時序 參考同一個時鐘沿。? APB總線 （ Advance Peripheral Bus）： 是一個簡單接口支持低性能的外圍接口。– 16位 有符號和無符號半字(Halfword) ? 它們必須以兩字節(jié)的邊界對齊 (半字對齊 )。– 字對齊 ：字單元地址的低兩位 A1A0=0b00。 – 半字對齊 ：半字單元地址的最低位 A0=0b0 (地址末位為0x0,0x2,0x4,0x6,0x8,0xa,0xc,0xe)。? 對于數(shù)據(jù) ， ARM支持對 32位字數(shù)據(jù)， 16位半字數(shù)據(jù)， 8位字節(jié)數(shù)據(jù) 操作。? 在 ARM內部，所有操作都面向 32位的操作數(shù)，只有數(shù)據(jù)傳送指令支持較短的字節(jié)和半字的數(shù)據(jù)類型。ARM存儲數(shù)據(jù)類型ARM存儲器組織 ARM存儲器以 8位為一個單元存儲數(shù)據(jù) (一個字節(jié) )，每個存儲單元分配一個存儲地址。作為 32位的微處理器， ARM體系結構所支持的最大尋址空間為 4GB（ 232字節(jié)）。 32位的字數(shù)據(jù)要使用 4個地址單元， 16位半數(shù)據(jù)要使用 2個地址單元。 ARM體系結構可以用兩種方法存儲字數(shù)據(jù)，稱為大端格式 和 小端格式 。? 小端格式 (lowendian)： 與大端存儲格式相反。 缺省設置為小端格式。但容量大者速度慢；速度快者容量小。 兩級存儲器方案一般包括：一個容量小但速度快的 從存儲器一個容量大但速度慢的 主存儲器宏觀上看這個存儲器系統(tǒng)像一個即大又快的存儲器。 ARM存儲器層次多級存儲器系統(tǒng)寄存器組 —— 訪問時間約為幾個 ns。讀寫時間約為幾個 ns。主存儲器 —— 一般為幾兆字節(jié) —1GB 的動態(tài)存 儲器，訪問時間約 50ns。– 31個通用寄存器? R0～ R15；? R13_svc、 R14_svc；? R13_abt、 R14_abt；? R13_und、 R14_und；? R13_irq、 R14_irq；? R8_fiqR14_fiq – 6 個狀態(tài)寄存器? CPSR? SPSR_svc、 SPSR_abt、SPSR_und、 SPSR_irq和 SPSR_fiqARM9寄存器概述? 每一類處理器模式都有一組相應的寄存器組；? 在任意的處理器模式下，可見的寄存器包括 15個通用寄存器（ R0－R14）、 1個或 2個狀態(tài)寄存器和程序寄存器。ARM9寄存器概述User/sys FIQ Svc Abt IRQ Und ARM通用寄存器ARM的通用寄存器 通用寄存器包括 R0～ R15，可以分為三類： ─ 未分組寄存器 R0～ R7─ 分組寄存器 R8～ R14 ─ 程序計數(shù)器 PC(R15) 一、未分組寄存器 R0～ R7在所有的運行模式下，未分組寄存器都指向同一個物理寄存器，他們未被系統(tǒng)用作特殊的用途， 是真正的通用寄存器 。ARM的通用寄存器二、分組的寄存器 R8～ R14 對于 R8～ R12，每一次所訪問的物理寄存器，與處理器當前的工作模式有關。? R13和 R14：每個寄存器對應 6個不同的物理寄存器，其中的一個是用戶模式與系統(tǒng)模式共用，另外 5個物理寄存器，對應于其他 5種不同的異常模式。ARM的通用寄存器? R13： 寄存器 R13在 ARM指令中 常用作堆棧指針 SP。而在 Thumb指令集中，某些指令強制性的要求使用 R13作為堆棧指針。 當執(zhí)行 BL子程序調用指令時， R14中得到 R15（程序計數(shù)器 PC）的備份。與之類似，當發(fā)生中斷或異常時，對應的分組寄存器R14_svc、 R14_irq、 R14_fiq、 R14_abt和 R14_und用來保存 R15的返回值。在 ARM狀態(tài)下，位 [1:0]為 0，位 [31:2]用于保存 PC；在 Thumb狀態(tài)下，位 [0]為 0，位 [31:1]用于保存 PC；? 使用 R15時注意： 雖然 R15可以用作通用寄存器，但是有一些指令在使用 R15時有一些特殊限制，若不注意，執(zhí)行的結果將是不可預料的。? 關于 PC的值： 由于 ARM采用多級流水線技術，所以 PC總是指向正在取指的指令，而不是正在執(zhí)行的指令。因此，對于 ARM指令集而言， PC的值為當前指令的地址值加 8個字節(jié)。? 當前程序狀態(tài)寄存器 CPSR (Current Program Status Register）– 用來保存當前程序狀態(tài)的寄存器。僅一個 CPSR。─ 控制允許和禁止中斷 修改 SPSR的值─ 設置處理器的運行模式 修改 SPSR的值問題： 一共有多少個 SPSR？為什么？ARM的狀態(tài)寄存器二、 ARM狀態(tài)寄存器的格式條件碼標志位 （保存 ALU中的當前操作信息）N：正負號 /大小 標志位0表示：正數(shù) /大于； 1表示：負數(shù) /小于Z：零標志位0表示：結果不為零； 1表示：結果為零C：進位 /借位 /移出位0表示：未進位 /借位 /移出 0； 1表示：進位/未借位 /移出 1V：溢出標志位0表示：結果未溢出； 1表示：結果溢出31 30 29 28 27 … 8 7 6 5 4 3 2 1 0N Z C V （保留） I F T M4 M3 M2 M1 M0ARM的狀態(tài)寄存器控制位– I、 F中斷控制位 —— 控制允許和禁止中斷? I＝ 1 禁止 IRQ中斷 I＝ 0 允許 IRQ中斷? F＝ 1 禁止 FIQ中斷 F＝ 0 允許 FIQ中斷– T控制 (標志 )位 —— 反映處理器的運行狀態(tài)?