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都知道STM32的CPU時鐘頻率可以達到72MHz，以后還會更快，但是由于半導體制造工藝的限制，存放程序的Flash存儲器不可能達到這么高的工作頻率，這樣當CPU直接訪問Flash存儲器時必須插入等待周期以得到正確的結果。 問題是在Flash的速度比CPU慢的情況下，是不是可以簡單地說STM32在執行Flash中的程序時每條指令都需要插入等待周期呢？等待周期的插入對程序的執行到底有多大的影響？請看下面的分析： 首先，STM32的內部Flash是組織成64位寬度，即每次可以讀出64位；在Flash與CPU的取指隊列之間有兩個緩沖器，用于暫存Flash中取出的指令，見下圖。 
其次，STM32的指令有16位的也有32位的，指令是從圖中綠色的緩沖器取出；當綠色緩沖器變空時，黃色緩沖器中的內容會被復制到綠色緩沖器中；這樣取指與讀取Flash互不干擾。 正因為STM32的指令有不同長度，所以程序執行的等待周期與程序的內容有關。 圖一是假定所有指令都是16位的指令： 1）時刻t0時黃色緩沖器和綠色緩沖器都為空，此時CPU等待3個周期后，到時刻t1時才能讀到指令； 2）時刻t1時綠色緩沖器被填滿，黃色緩沖器仍為空，Flash控制器繼續讀取后續指令； 3）時刻t2時綠色緩沖器還有兩個字節，黃色緩沖器被填滿；此時因為兩個緩沖器都有數據，讀取Flash的操作暫停(圖一中的綠色虛線框所示)； 4）當黃色緩沖器變空時，綠色緩沖器被復制到黃色緩沖器，同時恢復讀取Flash的操作； 5）時刻t3時緩沖器的狀態又變為上述第3）步的狀態。 從以上分析可以看出，CPU的指令執行是沒有等待周期的。但當執行跳轉指令時，Flash緩沖器中的內容作廢，系統回到了上述第1)步的狀態。 圖二是假定每三條指令中有兩條16位的指令和一條32位的指令。這種情況下，如圖所示，CPU的指令執行也是沒有等待周期的。 圖三是假定所有指令都是32位的指令，從圖中可看出，CPU每執行兩條指令，要插入一個等待周期。 上面的分析只是針對每個CPU周期都有取指操作的情況，而實際的操作中情況并沒有這么簡單，因為Cortex-M3的指令不都是單周期指令。 實際的程序執行情況是受很多因素影響的，單純靜態的分析也是不現實的，因此才會出現這么多評測的標準和數據。我們應該以平均的性能指標作為參考的依據，而不是簡單的有沒有或有多少等待周期作為判斷的依據。 原著日期：2008-4-12 |
