Arm汇编学习笔记(七)——ARM9五级流水及流水线互锁

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 address