指令流水线分析
前言
在ARM核中，为增加处理器指令流的速度，ARM7系列使用3级流水线。允许多个操作同时处理，而非顺
序执行。不同的ARM核，流水线的级数是不一样的，ARM核版本越高，流水线级数越多。对于软件工
程师编程而言，统一按照三级流水线来分析就可以了。
在MDK中断点调试时会发现PC指向的当前代码行，这是因为MDK调试屏蔽了底层流水线细节，以避免产生歧义。
在ARM状态，指令位宽为32位4字节，因此当PC预取（例如）0x8地址的指令时，0x4地址的指令正在被解码、0x0地址的指令正在被执行。Thumb状态是压缩格式的指令集，指令位宽是16位2字节，因此偏差是2。
最佳流水线分析（仅操作寄存器）
内存访问指令流水线
由于内存访问效率较低，因此在执行LDR指令时，无法在一个指令周期内完成（需要E、M、W三个周期）。这样，即使它前面的D跑得快，但解码的指令无法移交给E（它手上的活还没干完），只能干等，F也是一样。
分支（跳转）流水线举例
在E执行跳转指令时，跑在它前面的F、D不得不丢弃已完成的工（解码 0x3004 SUB，预取 0x3008 AND）作，转而从目标地址重新开始F、D、E流程。
图中E执行 BL 0X8FEC时，F正在预取 0x3008地址的指令，在该指令周期结束时，PC指向 0x3008，且由于是 BL跳转，因此该值会被保存到 LR寄存器中。
当执行 L指令时，会将LR回写到 PC中，但是由于此前对于 0X3004的解码工作被丢弃了，因此处理器会自动执行一个 A指令，将 PC调整到 0x3004的位置接着执行。
总结
- 当只有寄存器操作（操作效率和CPU处于同一量级）时，指令流线效率是最高的：在每个指令周期，流水线上的三个工人F、D、E都在不停互相配合，高效完成指令执行所需的三个阶段的工作。
- 当访问内存（外设）时，由于物理特性，处理器的工作效率远高于外设，因此工人E只能放慢节奏和外设协同把活干了，这期间即使F、D完成了手头上的活，由于不能向D、E移交，因此也只能干等着。导致了级联停顿（stall）的效应。
- 当发生跳转时，工人F、D超前完成的工作只能被迫丢弃，转而从新的指令地址重新开始干活，且如果跳转回来，之前干完的活还得重新再干一次。
常用伪指令分析
LDR R0,=0x12345678 分析
编译器会将常量 0x12345678预先放到某个内存中（通常是所有代码指令之后），并将LDR翻译成一条读内存的指令。
LDR R0,=label 分析
标签本质上是一个常量，它的值就是标签后第一条指令的地址，可以理解为给这个地址取了个别名。
代码段起始地址为0x0
对于给定的代码段起始地址和指令位宽，每条指令的存放地址在编译阶段都可以确定，如下将代码段的起始地址配置为 0x0：
对于ARM状态下（指令位宽为4字节），如下代码的每条指令都可以顺序计算其存储地址
.global _start
_start:
mov r1,#1 @0x00000000
mov r2,#2 @0x00000004
ldr r3,=addr @0x00000008
ldr r4,[r3] @0x0000000C
stop:
b stop @0x00000010
addr: @给0x00000014取了个别名叫addr
.word 0x12345678 @0x00000014 在这个地址存放一个字的数据
需要注意的是：标签的声明并不属于指令，因此不占用地址空间。其中 ldr r3,=addr等价于 ldr r3,=0x00000014。
ldr r3,=addr（将addr表示的地址值加载到R3）分析如下：
ldr r4,[r3]：从R3对应的地址读取数据（该数据 0x12345678 在编译阶段通过 .word伪指令预先存储在了内存空间中）
代码段起始地址为0x2000
将代码段起始地址改为0x2000，计算规则是一样的，在编译阶段就能确定各个指令以及 .word数据存放的地址（注意修改后需要重新编译下）：
调试前需要修改下内存映射，默认是从0x0开始执行的，我们需要让0x0到0x2000及其后的一段内存都可执行：
然后在 _start的第一条指令打个断点，跳过从0x0到0x2000之间的无效指令：
总结
LDR R0,label 分析
.global _start
_start:
mov r1,#1
mov r2,#2
ldr r3,addr
mov r4,r3
stop:
b stop
addr:
.word 0x12345678
ldr r3,=addr可以理解为将标签 addr的值当做常量加载到R3中，而 ldr r3,addr则是从 addr对应的地址加载数据到R3中，相当于 R3=p和 R3=*p的关系
ADR R0,label 动态获取标签地址
This instruction adds an immediate value to the PC value to form a PC-relative address, and writes the result to the destination register.
ADR 是 “Address” 的缩写，它是一条用于生成地址的伪指令。ADR 指令用于计算一个目标地址，并将其存储到指定的寄存器中。目标地址是基于当前 PC 加上一个偏移量计算得出的，因此它只能访问当前代码段附近的地址。
指令格式
ADR <Rd>, <label><Rd>：目标寄存器，用于存储计算出的地址。<label>：目标地址标签，必须位于当前指令前后一定范围内。
示例
.global _start
_start:
mov r1,#1
mov r2,#2
adr r3,addr
ldr r4,[r3]
stop:
b stop
addr:
.word 0x12345678
对比 LDR R0,=label
如下图，LDR R0,=label编译时，编译器会根据代码段起始地址和指令位宽计算出label对应的地址值（0x00000014），并单独开辟一个内存（0x00000018）存放这个写死的数据，在运行时通过LDR读取这个内存中写死的label地址值到R3中。
如果起始地址为 0x2000，那么编译器就会在内存中存放一个写死的 0x2014，显然这是一种静态的做法（和编译时设置的代码段起始地址是强绑定的），如果程序换一个地址空间运行，这个写死的地址值就没有意义了。
而 ADR R0,label则是运行时动态获取标签对应的地址值，例如编译器知道执行当前指令时，通过在PC上偏移4个字节就能寻址到label对应的地址，那么通过 ADD指令就能在运行时动态获取该label对应的地址。这种做法是不依赖编译时设定的代码段起始地址的，无论使用什么起始地址，都能够得到一个正确的标签地址。
🌟如何判别代码在实际内存中运行的地址？
