ARM에서 PC 레지스터가 낳은 의문점

PC 레지스터는 다음 실행할 명령의 주소를 담고 있다. 그렇다면 대체로 그 다음 주소값이 PC 레지스터에 들어가는 것이 맞을것이라고 생각한다. (intel arch에서 eip와 비슷하다면)

 

하지만 eip와는 다르게 PC 레지스터에는 다음 다음 실행할 명령의 주소를 담고 있다. 왜일까?

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ARM Information Center에서는 다음과 같이 나와있다.

실행하는 동안 pc는 현재 실행되는 명령어의 주소를 포함하지 않습니다. 현재 실행되는 명령어의 주소는 일반적으로 ARM의 경우 pc-8이거나 Thumb의 경우 pc-4입니다.

그 이유는 정확히 설명은 되어 있지 않지만, 구글링 결과 ARM은

fetch(명령어 가져와서) -> decode(해석하고) -> execute(실행)

이 3가지 과정을 거치게 되는데, 이러한 방법은 다음과 같이 실행이 된다.

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실행할 명령어가 총 A, B, C 3개가 있다고 하자. 이때, ARM arch은 명령어의 주소가 word단위로 나뉘므로

fetch -> decode -> execute

  A

  B           A

  C           B            A

A 명령어가 fetch 되고, decode 되는 동안 B 명령어가 fetch 되며, A 명령어가 execute 되는 동안 B 명령어는 decode 되며 C명령어는 fetch 된다.

말이 길어졌지만, 이 말의 의미는 A 명령어가 실행되기 위해서는 cycle이 2번(2 words, 8 bytes)돌아야 한다. 따라서 PC 레지스터에 A 명령어가 들어가는 시점은 cycle이 두번 돌기 전 즉, fetch 단계에 들어가므로 현재 실행 명령어의 주소에 +8 bytes를 해주어야 한다.

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정리해보면, ARM architechture 에서 PC 레지스터는 다음 실행 명령어를 가르킨다. 이때, 다음 명령어의 실행은 현재 명령어의 2 cycle뒤에 실행되므로, 다음 명령어 주소(PC) == 현재 명령어 주소 + 8 이며, 반대로 현재 명령어 주소 == 다음 명령어 주소(PC) - 8 이다.

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참고 문헌

https://stackoverflow.com/questions/24091566/why-does-the-arm-pc-register-point-to-the-instruction-after-the-next-one-to-be-e