ARM7各種指令的周期數(shù)

ARM7具有3級流水線結(jié)構(gòu)（取指、譯碼、執(zhí)行），對大多數(shù)指令來說每條流水線的處理都是單周期的，不過某些情況下，取指和執(zhí)行的周期數(shù)會延長，導(dǎo)致流水線進(jìn)入stall狀態(tài)，指令執(zhí)行時(shí)間超過1個(gè)周期。
經(jīng)過在LPC213x/214x（NXP ARM7TDMI-S）上的試驗(yàn)，得出各類指令的執(zhí)行周期數(shù)如下：
1、大部分算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令都是單周期的（乘法例外）。
2、STR指令需要增加1個(gè)總線周期。如果地址位于內(nèi)部SRAM，則是2個(gè)周期；如果地址位于AHB、VPB等外設(shè)總線上（例如訪問外設(shè)的寄存器），由于局部總線和外設(shè)總線橋接還有額外延時(shí)，因此需要再增加一些周期數(shù)，在LPC213x/214x上，當(dāng)VPB和主頻相同時(shí)，需要再增加5個(gè)周期額外延時(shí)，即用STR指令訪問外設(shè)寄存器需要7個(gè)期。
3、LDR指令需要增加2個(gè)總線周期。同理，如果地址位于內(nèi)部SRAM，則是3個(gè)周期；如果地址在外設(shè)總線上，同樣需要再增加一些周期數(shù)，在LPC213x/214x上，當(dāng)VPB和主頻相同時(shí)，LDR指令需要8個(gè)周期。
4、對于一次操作多個(gè)寄存器的STM、LDM類指令，指令周期數(shù)與STR、LDR類似，但每增加一個(gè)寄存器需要增加一個(gè)總線周期，例如當(dāng)?shù)刂肺挥趦?nèi)部SRAM、寄存器個(gè)數(shù)為N時(shí)，執(zhí)行周期數(shù)為1+N（STM）和2+N（LDM）。
5、無條件跳轉(zhuǎn)語句和跳轉(zhuǎn)語句成功跳轉(zhuǎn)，需要重新填充流水線，因此至少需要3個(gè)周期（假設(shè)訪問程序存儲空間是單周期的）。
6、LDR指令的目標(biāo)寄存器為R15（PC）時(shí)，相當(dāng)于讀總線+跳轉(zhuǎn)，至少需要5個(gè)周期（假設(shè)訪問程序存儲空間是單周期的）。
7、乘法指令根據(jù)操作數(shù)位數(shù)的不同，從2-5個(gè)周期都有可能。
8、對于所有的帶條件的指令，如果條件不滿足，指令不被執(zhí)行，都只需要花1個(gè)周期來跳過該指令。
9、實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還需考慮程序存儲器的訪問速度（影響流水線取指階段的周期數(shù)）以及Cache的命中情況。