三级流水线

本文介绍了ARM7处理器采用的三级流水线工作原理。详细解释了取指、译码和执行三个阶段的操作流程,以及在不同状态下PC值的计算方法。

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注:程序计数器(PC)保存下一次要取的指令地址。除非有其他情况,否则处理器在每次取指令后总是递增PC,使得它能够按顺序取得下一条指令。
3级流水线如上图所示(PC为程序计数器),流水线使用3个阶段,因此指令分3个阶段执行。
⑴ 取指从存储器装载一条指令(取指是由程序计数器的内容决定的)
⑵ 译码识别将要被执行的指令
⑶ 执行处理指令并将结果写会寄存器
ARM正在执行第1条指令的同时对第2条指令进行译码,并将第3条指令从存储器中取出。
所以,ARM7流水线只有在取第4条指令时,第1条指令才算完成执行。
这里写图片描述
PC是指向被取指的指令,而不是指向正在执行的指令,正在执行的指令的地址为pc-8。在正常操作过程中,在执行一条指令的同时对下一条指令进行译码,并将第三条指令从存储器中取出。
处理器处于ARM状态时,每条指令为4个字节,所以PC值为正在执行的指令地址加8字节,即是:
PC值 = 当前程序执行位置 + 8字节
处理器处于Thumb状态时,每条指令为2字节,所以PC值为正在执行的指令地址加4字节,即是:
PC值 = 当前程序执行位置 + 4字节

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