-指令流水线

    -基础知识

    1.流水线技术通过多个功能部件并行工作来缩短程序执行时间，提高处理器的效率和吞吐率

    2.增加流水线级数，可以简化流水线的各级逻辑，进一步提高了处理器的性能

    3.以三级流水线分析：

        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（识别将要执行的指令）

            3>执行（处理指令并将结果写入寄存器）

        (**注：pc值=当前程序执行位置+8)

-流水线的几种情况总结

-单周期指令--一步到位

描述：

    1.上图仅为处理简单的寄存器操作指令（不包括存储器访问指令和跳转指令）

（存在存储器访问指令，跳转指令的情况下会出现流水线阻断情况，导致流水线的性能下降，上图给出的是流水线的最佳运行情况）

    2.上图中的MOV，ADD，SUB...等指令为单周期指令，并且都是简单的寄存器指令

    3.上图从T1开始，用3个时钟周期执行了3条命令，指令平均周期数（CPI）等于1个时钟周期

 

分步指令--有先有后

流水线阻断的原因和过程：仅有一个线作为数据和地址传输，所以执行LDR/STR指令，线被占用，等待LDR指令执行结束，数据/地址总线才会被释放 

 描述：

    对存储器的访问指令LDR就是非单周期指令，这类指令在执行阶段，首先要进行存储器的地址计算，占用控制信号线，而译码的过程同样需要占据控制信号线，所以下一条指令的译码被阻断，并且由于LDR访问存储器和回写寄存器的过程中需要继续占用执行单元，所以下一条的执行也被阻断；由于采用冯.诺依曼体系结构，不能同时访问数据存储器和指令存储器，当LDR处于访存周期的过程中时，EOR指令的取指被切断，因此处理器用8个时钟周期执行了6条指令，指令的平均周期（CPI）=1.35个时钟周期

-分支流水线--跳转指令

（BL执行过程中包括俩个附加操作--写链接寄存器和调整程序指针，这俩个操作仍然占用执行单元，这时处于译码（D）和取指（F）的流水线被阻断） 

    BL指令：

        1.找地址（link）---  连接相关地址 ---  冯诺依曼一根线被占用

        2.跳转（B）---  跳转到相关位置  ---  冯诺依曼一根线被占用

        3.执行完上面俩个步骤后，BL指令才执行结束，此时跳到被连接的指令，SUB和ORR指令被抛弃

-中断（进入异常模式）-- 随时来

（中断发生后，不打断当前正在执行的指令，即等待当前指令执行结束；执行完当前指令再去处理中断）

发生异常后，CPU进入异常模式，硬件执行以下六步：

    1.当前指令执行阶段：当有中断发生时，当前指令在执行

    2.中断处理入口：当前指令执行结束后，处理中断

    3.解码阶段：DI—中断使能，设置相应标志位—进入ARM态—异常向量表的跳转start.S

    4.中断处理：EI—中断处理—void  do——irq

    5.连接（LR寄存器）地址—跳转会ARM指令程序中—LR

    6.修正返回地址—pc = lr  -4