ARM处理器三级流水线与PC,LR的关系

Maskman

9 o0 j* ]# |% N" u* v1 K  n7 }ARM处理器使用流水线来增加处理器指令流的速度，这样可使几个操作同时进行，并使处理与存储器系统之间的操作更加流畅，连续，能提供0.9MIPS/MHZ的指令执行速度。
% x9 b" h& M9 h& C    PC代表程序计数器，流水线使用三个阶段，因此指令分为三个阶段执行：1.取指（从存储器装载一条指令）；2.译码（识别将要被执行的指令）；3.执行（处理指令并将结果写回寄存器）。而R15（PC）总是指向“正在取指”的指令，而不是指向“正在执行”的指令或正在“译码”的指令。一般来说，人们习惯性约定将“正在执行的指令作为参考点”，称之为当前第一条指令，因此PC总是指向第三条指令。当ARM状态时，每条指令为4字节长，所以PC始终指向该指令地址加8字节的地址，即：PC值=当前程序执行位置+8；
   ARM指令是三级流水线，取指，译指，执行时同时执行的，现在PC指向的是正在取指的地址，那么cpu正在译指的指令地址是PC-4（假设在ARM状态下，一个指令占4个字节），cpu正在执行的指令地址是PC-8，也就是说PC所指向的地址和现在所执行的指令地址相差8。
0 W3 P& V7 J/ K! h) }5 U* [   当突然发生中断的时候，保存的是PC的地址
1 \% E4 M7 S; P& A   这样你就知道了，如果返回的时候返回PC，那么中间就有一个指令没有执行，所以用SUB pc lr-irq #4。

$ R; [' g8 |8 `  R9 T; r' o( h' f   但是在ADS中PC确实是指向即将执行的指令处,这个是软件处理后的结果,主要是为了用户调试程序方便.
  需要注意的是,当前使用指令STM/STR保存R15时候,保存的可能是当前指令地址值+8字节,也可能保存的是当前的指令地址+12字节.到底是哪种,取决于芯片的具体的设计方式。无论如何，在同一芯片中，要么采用当前的指令地址＋8，要么采用当前的指令地址＋12。因此对于用户来讲，尽量避免使用STM/STR指令来保存R15的值。但是可以在开始的时候用一段程序对芯片的offset进行测试！
% ]' H! \: Z! Q/ w" t- F, A
代码如下：
SUB R1, PC, #4  ;获得下面的存放下面存放STR指令的地址
' q6 T% V4 N4 k: J9 o3 Y* {STR PC,[R0]
& h4 g5 F' k! y; v1 w" }! nLDR R0,[RO]
SUB R0, R0, R1

  `6 \2 T. B7 j5 ~6 D3 q& fARM7中断与PC、LR的问题：
# u/ b+ }5 N# f1，假设当前是PC,PC-4,PC-8（三级流水）
+ ~1 e; P3 L# D! U2，发生IRQ异常，执行保护操作，LR中保存由于FIQ或IRQ占先而没有被执行的指令的地址（即有些资料上把这个地址写成PC或者当前地址，很费解甚至误解）的下一条地址
3，清空流水线
4，进入中断服务程序
5，待流水线填满，执行操作才被重新挂起（解释了ARM7为什么是0.9MIPS）
5 O, _/ G0 U/ F& z+ `6，中断返回前，对LR处理，LR=LR-4，指向之前被清空的已译码但没被执行的指令的地址
5 }7 ?! I( q2 z% \% @  O7，清空流水线，返回
7 U- n7 `; _7 u4 K% i5 c, [8，重新对丢弃的前一次已译码指令取指
$ |# E8 G/ d" W9 ]1 E6 F5 J$ S" }9，待流水线满，开始继续执行

RGB_lamp

能够引起PC发生更新的只有数据访问中止和FIQ和IRQ,其他都不会引起PC更新，但是不同的工作模式下，中断返回执行的地址不一样，这一点 要注意。

niubility

小小的眼睛，大大的疑惑。
O(∩_∩)O哈哈~