ARM處理器會預取指令，那麼我們修改PC寄存器時，被預取的指令是否是被直接丟棄了？

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因為工作原因開始接觸Android彙編，由於知識欠缺，很多大家覺得是常識的問題我都不懂，望輕拍。另外各位大大能否推薦一些ARM彙編相關的入門書籍呢？

首先說明一下，一般預取技術都是對上層程序員透明的，也就是說，無論這個CPU有沒有指令預取和數據預取，對上層程序員都不存在影響，程序該怎麼寫還是怎麼寫。ARM全陣營有不少處理器型號，有的不支持預取，有的支持預取，有的不僅支持預取而且預取技術還做得比較激進，但是他們對上層程序員來說都是透明的，預取一般由編譯器控制，或者由處理器自己控制，或者是協同控制，也有很少的一些對性能要求極高的場合，會由程序員繞過編譯器手動插入預取指令，這個不在我們討論範圍內。如果你在擔心CPU的預取會不會打亂你的代碼，這個就大可放心。

然後再來說預取的問題。指令預取有很多種情況，比如從L2 cache裡面預取到L1 instruction cache，從L1 instruction cache裡面預取到流水線前端，但是所有的預取技術，無一例外地都可以歸結成這樣的形勢：一個模式匹配器，去尋找指令地址之中可能存在的某種規律，然後根據這個規律去推斷下一次指令地址在哪裡，預取進來。如果你顯式地修改PC（我不確定ARM各版本的指令集是否允許修改PC，你可以回頭查一下指令集手冊確認一下），破壞了這種規律的話，預取的指令是會被丟棄的。

ARM彙編的話，有一本《計算機組成與設計：硬體軟體介面 ARM版》，它的前三章會講ARM指令集，深入淺出，沒有太多基礎的大一學生也能看懂。

贊同泰羅的說法，不管ARM處理器如何預取，對於程序員都是透明的。具體如何實現那是寫RTL的人需要解決的事。大致原因如下（偏硬體）

很多ARM處理器，分為8級的pipeline，前4個stage稱為prefetch即預取，主要負責從各種cache中取指令以及分支預測，後4個stage讓我們稱它為data processing unit DPU即各種數據處理以及load/store。

你所說的修改PC，in-flight的指令被丟棄的情況很常見。當你有跳轉的時候，PC值由offset或者register而定。當你有call和return時PC值也會變化。這個值經過address calculation unit AGU（計算取指地址的）會被存在pipeline register中。另外提一提分支預測，當你有跳轉的時候，分支預測會預測是該跳還是不該跳，只有該跳的時候，你的offset或者你預測的地址才會生效轉變成你的下一個PC。而預測通常發生在prefetch的最後一級，也就是整個CPU的第四級pipeline。而PC值變化時，之前的pipeline肯定已經有指令在裡面了。那麼現在問題來了，CPU是如何讓這一切對於程序員來說透明的呢。這又得分情況討論：

假設你的跳轉被預測為該跳：那麼新的PC值會傳給處於第一級pipeline的AGU得到新的取指地址，下一條指令就從跳轉到的地方開始取，同時prefetch會生成force signal告訴CPU此時還在prefetch 1到3級pipeline里的指令將被全部廢棄。這種情況我們有四個clock cycle的penalty。
然後你的指令從prefetch發給了DPU，假設分支預測對了那麼皆大歡喜，就好像什麼也沒發生，但如果錯了的話，在write back或者在retire（通常是最後兩個pipeline stage），會再次生成force signal，這個force signal會將之前包括prefetch的六七個pipeline全部flush。同時DPU向AGU給出正確的跳轉地址。這種情況的penalty更大。

值得一提的是，指令被廢棄的情況不止是PC值發生跳轉的時候，在prefetch的時候，有可能會突然出現interrupt，或者是特殊的debug請求，還有可能出現ECC error或者address alignment fault。這些都可能導致之前的pipeline被flush指令被廢棄。

但這一切你是看不到的，你所看到的結果永遠是修正好的，畢竟你看到的指令執行不是cycle accurate的。

PS：推薦你ARM system-on-chip architecture，網上應該有的下，裡面有介紹ARM assembly的。

修改pc時一定會丟棄預存的指令。還記得一樓大神的一句話，底層程序員和cpu構架師應該相互信任，各司其職，程序員不需要過多糾結於構架師的問題。

pipeline

作為一名大學狗。cs專業的。我可以很負責任的告訴你，是的、丟棄因為很難避免不是pipeline的cpu。

所以硬體很恨c++ 的 pointer的。

還有linked list。還有 b jump。

預取是說分支預測嗎？修改pc是說條件沒匹配嗎？如果是這樣，那麼cpu會恢復到預取之前的狀態。具體是通過cpu的寄存器重命名實現。