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STM32从Flash中运行程序的时序分析

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incompletely 发布时间:2008-9-3 13:25
在Flash的速度比CPU慢的情况下,并不能简单地说程序的执行是否有等待周期;请看下面的分析:
6 @* f( q& d+ R3 m; H+ u! ~7 g, e+ F
6 V# H+ w# s0 O2 n; a8 W- h$ `2 G首先,STM32的内部Flash是组织成64位宽度,即每次可以读出64位;在Flash与CPU的取指队列之间有两个缓冲器,用于暂存Flash中取出的指令,见下图。
2 ^7 q7 O+ K: h0 ^4 S& L7 y点击查看图片: ^7 Q$ G( r$ J# n$ [4 i/ E& W
其次,STM32的指令有16位的也有32位的,指令是从图中绿色的缓冲器取出;当绿色缓冲器变空时,黄色缓冲器中的内容会被复制到绿色缓冲器中;这样取指与读取Flash互不干扰。 - O3 w& ]6 ?; F7 S, o
正因为STM32的指令有不同长度,所以程序执行的等待周期与程序的内容有关。
+ W( e3 q% f! I  S/ g9 a+ }, Z1 p* I- X2 A
图一是假定所有指令都是16位的指令:
1 \+ W7 j( e1 o1)时刻t0时黄色缓冲器和绿色缓冲器都为空,此时CPU等待3个周期后,到时刻t1时才能读到指令;, q, U. D  v% n/ ~
2)时刻t1时绿色缓冲器被填满,黄色缓冲器仍为空,Flash控制器继续读取后续指令;- R$ j9 R$ U* g' o6 S4 e
3)时刻t2时绿色缓冲器还有两个字节,黄色缓冲器被填满;此时因为两个缓冲器都有数据,读取Flash的操作暂停(图一中的绿色虚线框所示);; N- F0 x+ e- p
4)当黄色缓冲器变空时,绿色缓冲器被复制到黄色缓冲器,同时恢复读取Flash的操作;
" W8 l# n5 ?; w5)时刻t3时缓冲器的状态又变为上述第3)步的状态。 1 H: o8 E; [4 ?( A% r
从以上分析可以看出,CPU的指令执行是没有等待周期的。但当执行跳转指令时,Flash缓冲器中的内容作废,系统回到了上述第1)步的状态。 5 Q: Z4 Q' U9 K, x( J3 ~+ D
% P$ x5 n8 {% ]# V3 g
图二是假定每三条指令中有两条16位的指令和一条32位的指令。这种情况下,如图所示,CPU的指令执行也是没有等待周期的。
- w6 i* A! f& S7 ]0 p4 s9 v7 L$ b! L$ v8 ?8 \! L& `2 `, u- n2 p
图三是假定所有指令都是32位的指令,从图中可看出,CPU每执行两条指令,要插入一个等待周期。 3 L) R9 `, e9 w" c" L* @7 a

' k. R1 o+ l1 z: S* G上面的分析只是针对每个CPU周期都有取指操作的情况,而实际的操作中情况并没有这么简单,因为Cortex-M3的指令不都是单周期指令。
: F- Q. ?" _. W9 P  B所以说,实际的程序执行情况是受很多因素影响的,单纯静态的分析也是不现实的,因此才会出现这么多评测的标准和数据。我们应该以平均的性能指标作为参考的依据,而不是简单的有没有或有多少等待周期作为判断的依据。
- a0 \$ s2 I/ S# _$ ~7 }+ o( ]' j5 w1 s# w
出处:浪淘沙
收藏 评论1 发布时间:2008-9-3 13:25

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1个回答
zengyi703-16313 回答时间:2016-11-21 08:11:26
学习了

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