ARM流水线技术

    1．ARM的3级流水线
    ARM7架构采用了一个3段的流水线。
    （1）取指：将指令从内存中取出来。
    （2）译码：操作码和操作数被译码以决定执行什么功能。
    （3）执行：执行已译码的指令。
    2．ARM的流水线设计问题
    由上面的分析可以看到，在ARM7的3级流水线结构中流水线易出现阻塞或间断，这必然降低流水线的效率，因此，为了提高处理器的性能，必然要考虑如何优化处理器的组织结构。
    1）缩短程序执行时间
    计算处理器运行一个给定程序所需的时间的公式为：
    T_prog=
    式中：T_prog是执行一个程序所需时间；N_inst是执行该程序的指令条数；CPI是执行每条指令的平均时钟周期数；f_clk是处理器的时钟频率。
    2）解决流水线的相关问题
    （1）流水线的结构相关
    （2）流水线的数据相关
    （3）流水线的控制相关
    3．ARM的5级流水线
    5级流水线可分为：
    （1）取指：将指令从指令存储器中取出，放入指令流水线中。
    （2）指令译码：对指令进行译码，从寄存器堆中读取寄存器操作数。
    （3）执行：把一个操作数移位，产生ALU结果。如果指令是load或store，在ALU中计算存储器的地址。
    （4）数据缓存：如果需要，访问数据存储器；否则，ALU的结果只是简单地缓冲一个时钟周期，以便使所有指令具有同样的流水线流程。
    （5）写回：将指令产生的结果回写到寄存器堆，包括任何从存储器读取的数据。