ARM7各種指令的周期數(shù)
ARM7具有3級流水線結(jié)構(gòu)(取指、譯碼、執(zhí)行),對大多數(shù)指令來說每條流水線的處理都是單周期的,不過某些情況下,取指和執(zhí)行的周期數(shù)會延長,導(dǎo)致流水線進(jìn)入stall狀態(tài),指令執(zhí)行時間超過1個周期。
經(jīng)過在LPC213x/214x(NXP ARM7TDMI-S)上的試驗,得出各類指令的執(zhí)行周期數(shù)如下:
1、大部分算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令都是單周期的(乘法例外)。
2、STR指令需要增加1個總線周期。如果地址位于內(nèi)部SRAM,則是2個周期;如果地址位于AHB、VPB等外設(shè)總線上(例如訪問外設(shè)的寄存器),由于局部總線和外設(shè)總線橋接還有額外延時,因此需要再增加一些周期數(shù),在LPC213x/214x上,當(dāng)VPB和主頻相同時,需要再增加5個周期額外延時,即用STR指令訪問外設(shè)寄存器需要7個期。
3、LDR指令需要增加2個總線周期。同理,如果地址位于內(nèi)部SRAM,則是3個周期;如果地址在外設(shè)總線上,同樣需要再增加一些周期數(shù),在LPC213x/214x上,當(dāng)VPB和主頻相同時,LDR指令需要8個周期。
4、對于一次操作多個寄存器的STM、LDM類指令,指令周期數(shù)與STR、LDR類似,但每增加一個寄存器需要增加一個總線周期,例如當(dāng)?shù)刂肺挥趦?nèi)部SRAM、寄存器個數(shù)為N時,執(zhí)行周期數(shù)為1+N(STM)和2+N(LDM)。
5、無條件跳轉(zhuǎn)語句和跳轉(zhuǎn)語句成功跳轉(zhuǎn),需要重新填充流水線,因此至少需要3個周期(假設(shè)訪問程序存儲空間是單周期的)。
6、LDR指令的目標(biāo)寄存器為R15(PC)時,相當(dāng)于讀總線+跳轉(zhuǎn),至少需要5個周期(假設(shè)訪問程序存儲空間是單周期的)。
7、乘法指令根據(jù)操作數(shù)位數(shù)的不同,從2-5個周期都有可能。
8、對于所有的帶條件的指令,如果條件不滿足,指令不被執(zhí)行,都只需要花1個周期來跳過該指令。
9、實際應(yīng)用時,還需考慮程序存儲器的訪問速度(影響流水線取指階段的周期數(shù))以及Cache的命中情況。
評論