关于PC值的计算的问题:
1、三级流水线:其实对于PC=PC+8这个问题很简单,这两个PC其实代表着不同的意义,第一个PC是对于CPU而言,而第二个PC而言是我们通过编译器看到的PC(PC指向程序正在运行的那一条指令),但是对于CPU的PC是永远指向取指那个步,故PC=PC+8。
2、五级流水线;ARM9流水线包括取指(fetch)、译码(decode)、执行(excute)、缓冲/数据(buffer/data)、回写(write-back)寄存器堆。ARM9流水线在译码阶段已经开始读取操作数寄存器,因此译码阶段的PC值和取指阶段的PC值关系为:PC(decode)=PC(fetch)+4。因此执行阶段的PC值和译码阶段的PC值关系为:PC(excute)=PC(decode)+4。
3、对于软中断函数的返回时的PC:如下
ARMThumb
SWIPC-8PC-4
xxx》PC-4PC-2(异常返回将执行这条指令)
yyyPCPC
因此返回指令为:MOVPC,LR
原因:异常是由指令本身引起的,因此内核在计算LR时的PC值并没有被更新。对于ARM状态,因为SWI指令表示将跳到异常处理函数,此时SWI这条指令的PC=PC-8,当进入异常处理函数之前,硬件会自动把PC-4保存到LR寄存器中,所以异常处理函数结束后直接MOVPC,LR就行,就会跳到xxx这一条指令去执行。对于Thumb状态同理。
4、对于IRQ和FIQ中断函数返回时的PC:
ARMThumb
xxxPC-12PC-6(程序在运行这条代码时就产生了中断信号)
yyy》PC-8PC-4(异常返回将执行这条指令)
zzzPC-4PC-2
wwwPCPC
返回指令为:SUBSPC,LR,#4
原因:异常在当前指令执行完成后才会被响应,因此内核在计算LR时的PC值已被更新。对于ARM状态,程序在执行xxx这条指令时,中断信号产生,但是由于中断必须在这一条指令执行完之后才会被响应,执行完后,则此时对于CPU的PC已经指向了www这条指令的取指,在中断函数函数时应该执行yyy这条指令,虽然硬件会把PC-4的值赋值给LR寄存器,但是这是指向zzz这条指令的,所以返回时应该SUBSPC,LR,#4。对于Thumb状态同理。
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