【摘要】：图3.26Cortex-M3的三级流水线有些人会提出质疑，认为其实是4级，这是由总线接口在访问内存时的行为决定的。但是这一级是在处理器的外部，故而处理器自身还是只有3级流水线。有些指令的执行需要多个周期，在这期间流水线会暂停。由于流水线的存在，以及出于对Thumb代码兼容的考虑，读取PC会返回当前指令地址+4的值。
Cortex-M3处理器使用一个三级流水线。流水线的三级分别是取指、解码和执行，如图3.26所示。
图3.26 Cortex-M3的三级流水线
有些人会提出质疑，认为其实是4级，这是由总线接口在访问内存时的行为决定的。但是这一级是在处理器的外部，故而处理器自身还是只有3级流水线。
当运行的指令大多数都是16位时，处理器会每隔一个周期做一次取指。这是因为Cortex-M3有时可以一次取两条指令（32位），所以取第一条指令时，也顺带着取了第二条指令。此时总线接口就可以在下次再取指。如果缓冲区是满的，总线接口就空闲了。有些指令的执行需要多个周期，在这期间流水线会暂停。
当执行到跳转指令时，需要清空流水线，处理器会不得不从跳转目的地重新取指。为了改善这种情况，Cortex-M3支持一定数量的V7M新指令，可以避免很多短程跳转，如使用IFTHEN语句块。(www.xing528.com)
由于流水线的存在，以及出于对Thumb代码兼容的考虑，读取PC会返回当前指令地址+4的值。这个偏移量总是4，不管是执行16位指令还是32位指令，这就保证了在Thumb和Thumb2之间的一致性。
在处理器内核的预取单元中也有一个指令缓冲区，它允许后续的指令在执行前先在里面排队，也能在执行未对齐的32位指令时，避免流水线“断流”。不过该缓冲区并不会在流水线中添加额外级数，因此不会恶化跳转导致的性能下降，如图3.27所示。
图3.27 取指单元使用缓冲区对32位指令处理的性能提升
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