ARM體系結構

2022-06-28 02:21:12 字數 1146 閱讀 5881

arm 核心採用精簡指令集結構(risc,reduced instruction set computer)體系結構。其目標是設計出一套能在高時鐘頻率下單週期執行、簡單而有效的指令集,risc 的設計重點在於降低硬體執行指令的複雜度,這是因為軟體比硬體容易提供更大的靈活性和更高的智慧型。與其相對的傳統複雜指令級計算機(cisc)則更側重於硬體執行指令的功能性,使 cisc 指令變得更複雜。

thumb 指令集

arm 處理器根據 rics 原理設計,但是由於各種原因,在低**密度上它比其他多數 rics 要好一些,然

而它的**密度仍不如某些 cisc 處理器。在**密度重要的場合,arm 公司在某些版本的 arm 處理器

中加入了乙個稱為 thumb 結構的新型機構。thumb 指令集是原來 32 位 arm 指令集的 16 位壓縮形式,並

在指令流水線中使用了動態解壓縮硬體。thumb **密度優於多數 cisc 處理器達到的**密度。

互鎖 在典型的程式處理過程中,經常會遇到這樣的情形,即一條指令的結果被用做下一條指令的運算元。如例

2.4 所示。

【例 2.4】

有如下指令序列:

ldr r0,[r0,#0]

add r0,r0,r1 ;在 5 級流水線上產生互鎖

從例 2.4 中可以看出,流水線的操作產生中斷,因為第一條指令的結果在第二條指令取數時還沒有產生。

第二條指令必須停止,直到結果產生為止。

在 arm9tdmi 中使用了典型的 5 級流水線。arm9tdmi 的組織結構如圖 2.7 所示。

5 級流水線包括下面的流水線級:

取指(fetch):從儲存器中取出指令,並將其放入指令流水線。

解碼(decode):指令被解碼,從暫存器堆中讀取暫存器運算元。在暫存器堆中有 3 個運算元讀埠,

因此,大多數 arm 指令能在 1 個週期內讀取其運算元。

執行(execute):將其中乙個運算元移位,並在 alu 中產生結果。如果指令是 load 或 store 指令,則

在 alu 中計算儲存器的位址。

緩衝/資料(buffer/data):如果需要則訪問資料儲存器,否則 alu 只是簡單地緩衝乙個時鐘週期。

回寫(write-back):將指令的結果回寫到暫存器堆,包括任何從暫存器讀出的資料。

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一 arm暫存器的作用 1 r0 r3 用作傳入函式引數 傳出函式返回值。2 r4 r11 被用來 存放函式的區域性變數。3 r12 是內部呼叫暫時暫存器 ip,目前沒搞懂。4 r13 sp作為 棧暫存器。5 r14 lr儲存函式呼叫或者中斷程式返回時要執行的 指令位址。6 r15 pc程式 取值位...