数据处理指令是否具有延迟？——解读ARM Cortex A9定时手册

Question

我需要帮助理解 ARM Cortex A9 手册中关于时序的内容。

在“数据处理指令周期时间”部分，给出了单元周期时间 - 当我查阅乘法指令时，提供了周期和延迟时间 - 这是否意味着例如 ADD 指令没有额外的延迟时间？（ARM A9 循环时间）（乘法指令）

- Chris Jung

---

不是ARM方面的专家。可能数据处理单元没有进行流水线化，因此延迟和吞吐量相同，并显示为一个数字（例如，您可以每2个周期将数据传输到寄存器，并且每个“mov”指令需要2个周期）。乘法单元显然是流水线式的，第一个数字（“Cycles”）是吞吐量（例如，您可以每2个周期启动一个“mul”），而第二个数字是延迟（例如，从执行开始后4个周期得到结果-就在您可以开始第三个“mul”的时候）。 - Margaret Bloom

非常感谢您的输入，玛格丽特！ - Chris Jung

Answer 1

这与每个执行单元的流水线深度有关。 该图显示了一个乱序处理器的流水线（Cortex A-15，Cortex A9也是一个乱序处理器，但其流水线较短）。 整数执行单元仅需要一个周期，因此它们在执行中没有额外的延迟。然而，乘法执行单元需要4个周期。这并不意味着总是需要4个周期，而是取决于使用的值和寄存器数量，可能需要4个、更少或更多的周期。

在这张表格中，您可以看到延迟和吞吐量的更多细节，例如 SDIV 1 每 20 次到每 4 次循环。

这个表格来自于Cortex-A57软件优化指南Berkeley Design Technology, Inc 流水线图像来自于这里：

- Capybara