Arm汇编学习笔记(七)——ARM9五级流水及流水线互锁

作者：爱喝兽奶帝天荒 | 2024-08-12 23:09:06

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本文主要是通过分析五级流水及流水线互锁的原理，从而可以编写出更加高效的汇编代码。

1. ARM9五级流水线

ARM7采用的是典型的三级流水线结构，包括取指、译码和执行三个部分。其中执行单元完成了大量的工作，包括与操作数相关的寄存器和存储器读写操作、ALU操作及相关器件之间的数据传输。这三个阶段每个阶段一般会占用一个时钟周期，但是三条指令同时进行三级流水的三个阶段的话，还是可以达到每个周期一条指令的。但执行单元往往会占用多个时钟周期，从而成为系统性能的瓶颈。

ARM9采用了更高效的五级流水线设计，在取指、译码、执行之后增加了LS1和LS2阶段，LS1负责加载和存储指令中指定的数据，LS2负责提取、符号扩展通过字节或半字加载命令加载的数据。但是LS1和LS2仅对加载和存储命令有效，其它指令不需要执行这两个阶段。下面是ARM官方文档的定义：

Fetch: Fetch from memory the instruction at addresspc. The instruction is loaded intothe core and then processes down the core pipeline.
Decode: Decode the instruction that was fetched in the previous cycle. The processoralso reads the input operands from the register bank if they are not available via one ofthe forwarding paths.
ALU: Executes the instruction that was decoded in the previous cycle. Note this instruc-tion was originally fetched from addresspc

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