Thumb指令集之： Thumb指令應用

11.9Thumb指令應用

11.9.1Thumb的實(shí)現

對3級流水線(xiàn)的ARM處理器來(lái)說(shuō)，做相對較小的改動(dòng)就可以實(shí)現Thumb指令集（5級流水線(xiàn)的實(shí)現要復雜些）。為實(shí)現Thumb指令集，在指令流水線(xiàn)中增加了Thumb指令解碼邏輯，該解碼邏輯將預取的Thumb指令轉換成等價(jià)的ARM指令。圖11.66顯示了Thumb指令的擴展邏輯組織。

從圖11.66可以看出，Thumb指令增加了解碼擴展邏輯（Decompressor）與指令譯碼器串連，但這并不會(huì )增加指令的譯碼時(shí)間。在指令流水線(xiàn)譯碼周期的第一階段只做了很少的工作，因此可以把擴展邏輯安排在這里而不會(huì )影響周期時(shí)間或增加流水線(xiàn)延時(shí)。

Thumb指令解碼擴展邏輯將16位的Thumb指令靜態(tài)地轉換為等價(jià)的32位ARM指令。這主要包括主操作碼和次操作碼的查表轉換，3位寄存器指示符（specifier）零擴展成4位寄存器指示符，以及所需要的其他域的映射。

例如，Thumb指令“ADDRd，＃imm8”與對應的ARM指令“ADDRd，Rd，＃8”的映射如圖11.67所示。

圖11.66Thumb指令的擴展邏輯組織

圖11.67Thumb指令到ARM指令的映射

Thumb指令解碼邏輯實(shí)現Thumb指令到ARM指令映射時(shí)遵循以下規則：

①ARM指令的條件域（cond，bits[31：28]）默認使用always。

②在Thumb指令操作碼中隱含地指定Thumb數據處理指令是否應該修改CPSR中的條件標志位，在A(yíng)RM指令中要明確指定。

③通過(guò)重復寄存器指示符將Thumb指令的2地址指令格式轉換為ARM的3地址指令格式。

Thumb指令解碼擴展邏輯的簡(jiǎn)單性對Thumb指令集的效率是非常重要的。如果Thumb指令解碼擴展邏輯構成復雜、速度低并且功耗大，那么Thumb指令就沒(méi)有什么價(jià)值了。