Arm9的流水線分為：

五級流水線技術的問題：如果當前指令(A)?的目的操作數寄存器（也就是寫寄存器的操作）和下一條指令(B)?的源操作數寄存器（也就是度寄存器的操作）一致,B?指令就需要等A?回寫之后才能譯碼。這就是五級流水線中的寄存器沖突，所以應該避免寫這一種程序。為了解決這個問題，就采用了互鎖。來解決這個問題。如圖所示：

由于指令LDR的目的地址和他的下一條指令的源地址都是R9，第一條指令對R9的寫要發生在回寫階段，也只有第一條指令會寫后第二條指令才能進行譯碼。所以會產生上述的情況。

通常采用的解決的辦法是改變程序的順序就可以了。

例如：現在要實現的是：把0x00001000和0x00002000處的內容放到地址是0x00008000和0x00009000的位置。

其中0x00001000里面的內容是:??H E L L O W O R L D

實現的過程是：

全部拷貝過程由兩個結構相同的循環各自獨立完成,分別實現兩塊數據的拷貝,并且兩個拷貝過程極為類似,分析其中一個即可。

T1～?T3?是3?個單獨的時鐘周期; T4?～?T11?是一個循環,在時空圖中描述了第一次循環的執行情況。在T12?的時候寫LR?的同時,開始對循環的第一條語句進行取指,所以總的流水線周期數為3 + 10?×10 + 2?×9 = 121?。整個拷貝過程需要121?×2 + 2 = 244個時鐘周期完成?？紤]到通過減少流水線的沖突可以提高流水線的執行效率,而流水線的沖突主要來自寄存器沖突和分支指令,因此對代碼作如下兩方面調整:

①將兩個循環合并成一個循環能夠充分減少循環跳轉的次數,減少跳轉帶來的流水線停滯;

②調整代碼的順序,將帶有與臨近指令不相關的寄存器插到帶有相關寄存器的指令之間,能夠充分地避免寄存器沖突導致的流水線阻塞

對代碼調整和流水線的時空圖如圖所示

。

調整之后, T1?～?T5?是5?個單獨的時鐘周期, T6～?T13是一個循環,同樣在T14的時候BNE?指令在寫LR?的同時,循環的第一條指令開始取指,所以總的指令周期數為5 + 10?×10 + 2?×9 + 2= 125?。

通過兩段代碼的比較可看出:調整之前整個拷貝過程總共使用了244?個時鐘周期,調整了循環內指令的順序后,總共使用了125?個時鐘周期就完成了同樣的工作,時鐘周期減少了119?個,縮短了119/ 244 = 48. 8 % ,效率提升十分明顯。

???因此流水線的優化問題主要應從兩方面考慮:

①通過合并循環等方式減少分支指令的個數,從而減少流水線的浪費;

②通過交換指令的順序,避免寄存器沖突造成的流水線停滯。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ARM9五级流水线的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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