异常返回时PC的值及中断返回延迟时间

只看该作者 · 2007-1-19 11:54

1...  SUB LR，LR，#4                ；计算返回地址
2...  STMFD SP！，{R0-R3，LR}       ；保存使用到的寄存器

  .....

3...   LDMFD SP！，{R0-R3，PC}~      ；中断返回



请问老鸟，
1、当执行完第3条指令后PC的值为异常发生时的下一条指令，那么此时总线上的地址是多少？
2、第3条指令完成到开始执行异常发生时的下一条指令需要延迟多长时间？
3、在用户模式下，PC的值是当前执行指令+8/4，那么当异常返回时，是否可以理解为，PC的值就是当前执行的指令？

只看该作者 · 2007-1-23 14:28

2万 · 2007-1-24 16:00

ARM7的流水线机制，说明了，PC总是指向“正在取指的指令”。但是实际上是有例外的，如果把这个例外搞清楚就理解了。
这个例外是，如果执行了一条写R15的指令，则写入R15的数据被当成一个指令地址，程序立即会从该处执行。实际上就是一次无条件跳转。
所以，楼主第三个问题的答案是，异常返回是直接将返回处的地址写入了PC，于是程序直接跳转了过去。这个时候，PC的值确实就是该返回处的指令地址。
楼主的第二个问题，问题本身有前提性的错误。
异常返回时，未必是执行异常发生时的下一条指令，也有可能是被异常打断而没有执行的指令。
但是无论如何返回，ARM7TDMI内核会让被异常打断的指令重新执行，让没有被异常打断的指令比如BL，SWI的下一条指令执行。

所以，从这个意义上来说，第3条指令完成的时刻，就是开始执行“异常发生时的下一条指令”的时刻，所以，延迟时间为0。

楼主的第一个问题，也有前提性的错误，请翻阅《ARM嵌入式系统基础教程》P48看一下，并不是所有异常返回都是处理“异常发生时的下一条指令”。IRQ和FIQ就不是。

只看该作者 · 2007-1-25 09:35

能得到传说中的大师指点真是很激动，想就第3个问题继续请教.......

如果R15被写入值以后（执行一次无条件跳转），此时PC的值确实就是该返回处的指令地址，那么ARM7 将如何重新步入流水机制？

2万 · 2007-1-25 10:21

所以需要再次填满它，填满它是需要一定时间的。

为了方便叙述，把异常返回后恢复执行的指令称呼为初始指令，意思是异常返回后第一个执行的指令。

ARM7的流水线机制描述了这样几点事实。
1：一条指令的执行要依次经过三个阶段：取指、译码、生效，这三个阶段可以形象地理解为三条加工流水线。（教科书上说的是执行，但这样容易和指令的整个执行混淆。其实这两个“执行”概念是不一样的）。

2：异常返回后，三条流水线里的译码、生效流水线是空的，只有取指流水线获得了加工对象---初始指令。
那么，接下来。初始指令位于译码流水线的时候，取指流水线已经获得了初始指令下面的一条指令，生效流水线仍然为空；
再接下来，初始指令已经到了生效流水线，这个时候流水线就被填满了：因为取指流水线已经取到了初始指令的下下一条指令，而译码流水线已经取到了初始指令的下一条指令。

只看该作者 · 2007-1-25 11:02

如此从宏观的角度来说，初始指令的执行时间较长（为3个周期，下面的指令执行时为1条指令一个周期）。这是否可以理解为异常返回时所造成的延时呢？

2万 · 2007-1-25 11:26

指令在一个周期内执行完，就是说它在一个周期内将这三个阶段执行完了。
建议你仔细看一下LPC2200的数据/用户手册，里面有很多翔实的数据图表供你深究。

只看该作者 · 2007-1-25 12:22

2万 · 2007-1-25 17:08

不客气！
我不是周工,只是ZLG公司的员工而已。zlg315才是周工本人。呵呵。

只看该作者 · 2007-1-29 14:05

呵呵，周家班的都可以称之为“周工”

只看该作者 · 2007-11-11 00:54

曾经版主做过如下指点：

“楼主的第一个问题，也有前提性的错误，请翻阅《ARM嵌入式系统基础教程》P48看一下，并不是所有异常返回都是处理“异常发生时的下一条指令”。IRQ和FIQ就不是。”都
但是最近翻阅《ARM体系结构与编程》杜春雷著第一版 P268页却发现作者很清楚地表明“返回到发生异常中断的指令的下一条指令处执行” 至此对于这样的老问题有变的迷惑起来，请版主再指点一二！

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