了解 STM8 流水线答案

【问题标题】：Understanding STM8 pipelining了解 STM8 流水线
【发布时间】：2018-03-19 16:03:24
【问题描述】：

我正在尝试了解 STM8 流水线，以便能够预测我的代码需要多少周期。

我有这个例子，我在每个 GPIO 引脚上切换 4 个周期。如果loop 在 4 字节边界 + 3 处对齐，则该引脚保持活动 5 个周期（即比它应该多一个）。我想知道为什么？

// Switches port D2, 5 cycles high, 4 cycles low
void main(void)
{
    __asm
        bset 0x5011, #2 ; output mode
        bset 0x5012, #2 ; push-pull
        bset 0x5013, #2 ; fast switching

        jra _loop
    .bndry 4
        nop
        nop
        nop
    _loop:
        nop
        bset 0x500f, #2
        nop
        nop
        nop
        bres 0x500f, #2
        jra _loop
    __endasm;
}

更多上下文：

bset/bres 是 4 字节指令，nop 1 字节。
nop/bset/bres 指令每个需要 1 个周期。
jra 指令需要两个周期。我认为在第一个周期中，指令缓存被下一个 32 位值填充，即在这种情况下，只有 nop 指令。而第二个周期实际上只是 CPU 在解码下一条指令时停止。

所以在循环中：

bres 清除密码
jra，管道刷新，nop fetch
nop解码，bset获取
nop执行，bset解码，下一个nop获取
bset 执行设置引脚
nop,bres获取
nop
nop, bres 解码
bres 执行清除引脚

据此，该引脚应在 4 个周期内保持低电平，在 4 个周期内保持高电平，但在 5 个周期内保持高电平。

在任何其他对齐情况下，引脚为 LOW/HIGH 4 个周期，如预期的那样。

我认为，如果 PIN 在一个额外的周期内保持高电平，那一定意味着执行管道在 bset 指令之后停止（此后 nops 提供了足够的时间来确保稍后的 bres 准备好立即执行）。但据我了解nop（对于 6.）已经在 4.中获取。

知道如何解释这种行为吗？我在manual 中找不到任何提示。

【问题讨论】：

标签： opcode instruction-set benchmarking cpu-cycles stm8

【解决方案1】：

在第 5.4 节中进行了解释，它基本上说在整个programming manual 中，将使用“提供与现实良好匹配的简化约定”。根据我的经验，这种简化的约定对于较长的序列确实是一个很好的近似值，但对于精确的每条指令时间是不可用的，即使您正在处理汇编级别和控制对齐。以“SLA 地址”为例。记录使用 1 个周期。将它们中的三个按顺序放置以实现“*(addr)

用于解码和执行的实际周期没有记录。除了显而易见的原因之外，没有关于导致管道停止的原因的全面文档。在使用 ST-LINK/V2 单步执行我的代码时，我可以通过使用预分频器 /1 配置 TIM2 并重新加载 0xFFFF 值来对此有所了解。然后，您可以监视 TIM2_CNTRL 以查看消耗的周期（== 执行前一条指令和解码当前指令的总和）。

需要注意的显然是跨越 32 位边界的指令。在某些情况下，从下一个 32 位字加载指令会导致 NOP 序列中出现意外的额外周期，这表明任何取指（即使当前或下一条指令不需要）都需要 1 个周期？我已经看到对与 32 位边界对齐的目标的调用需要 4-7 个周期，这表明 CPU 仍在忙于执行前一条指令或由于未知原因暂停调用。在某些情况下，修改 SP（push/pop 或直接 add/sub）似乎会导致停顿。

感谢任何额外的见解！

【讨论】：