为什么在Cortex-M FreeRTOS的WFI之后需要ISB

Question

当使用依赖于 WFI 指令的无时钟空闲功能时，我在 FreeRTOS 的 Cortex-M 端口中看到以下行

__asm volatile( "dsb" );
__asm volatile( "wfi" );
__asm volatile( "isb" );

见 https://github.com/cjlano/freertos/blob/V9.0.0/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3/port.c#L530

我看到根据 ARM Cortex-M 内存屏障指令编程指南文档："在执行 WFI 或 WFE 指令之前，应使用 DSB 来确保没有未完成的内存事务。

但我很好奇为什么这里需要 ISB？也许这确保了从 WFI 唤醒芯片的中断在管道中可能存在的任何进一步指令之前立即执行？这是我最好的猜测，但想听听任何其他想法或确认。

Answer 1

我相信

ISB的意图是确保wfi指令"按顺序"执行，并且在它被唤醒之前没有指令被执行。也就是说，我认为根据 ARM 文档不需要它。我怀疑这是腰带和牙套的方法。

Answer 2

ISB 被添加到 WFI 之后，因为程序员希望确保 WFI 应该在 WFI 之后的任何指令之前执行。ARM还具有支持乱序执行的A级内核。如果我们通过删除无序内核上的 ISB 来运行上述代码，则遵循 WFI 的指令可能会在 WFI 之前执行。

Answer 3

ISB 指令将导致流水线在某个时候被刷新，它的一个用例是强制指令执行的顺序，基于如果我们在 WFI 之后有一个指令，我们可能希望 WFI 在下一条指令之前真正执行，特别是对于支持无序执行模型或超标量的更复杂的 arm 处理器，我们可能会在 WFI 被获取并馈送到处理器管道已经存在，这里的一种解决方法是使用 ISB 刷新导致执行 WFI 的管道，从而触发 CPU 进入睡眠模式，我们保证下一条指令不会被执行

Answer 4

ISB 指令刷新管道并确保所有在执行新指令之前，先完成先前的指令。

来自 ARM cortex-M3 指南。

DSB 和 ISB 指令对于自修改代码可能很重要。例如，如果一个程序 改变自己的程序代码，下一个执行的指令应该基于更新的程序。 但是，由于处理器是流水线的，因此修改后的指令位置可能已经 获取。使用 DSB 和 ISB 可以确保再次获取修改后的程序代码。 从体系结构上讲，应在更新 CONTROL 寄存器的值后使用 ISB 指令。在 Cortex-M3 处理器中，这不是严格要求的。但是，如果要确保应用程序是可移植的，则应确保在更新到CONTROL寄存器后使用ISB指令。