目標：

學習掌握ARM的SWP/SWPB寄存器和內存數據交換指令。

ARM 信號量指令概述：

ARM經典微處理器有兩條信號量指令（單條指令完成ARM通用寄存器與內存交換指令）。

一個關於C語言的問題：

int i;

i = 5;

請問在ARM這類精簡指令集的微處理器上執行i=5的代碼是原子的嗎？

根據學習的ARM體系結構和ARM彙編指令可以知道，執行給變數i賦值5的動作不是原子的。它至少需要執行如下指令：

1、 獲得內存中變數i的地址（把變數i的地址存儲存入寄存器）

2、 把數值5載入的ARM的通用寄存器中

3、 使用存儲器指令STM將ARM寄存器中的數據（5）存入i變數中（根據地址）

要完成如上指令至少需要3條ARM指令，所以C語言的i=5被執行時，不是原子的（多條指令執行過程可能被打斷）。

ARM處理器設計了一條可以原子的完成內存和ARM通用寄存器交換數據的指令：

SWP（字交換指令）/SWPB（位元組交換指令）

信號量指令（SWP/SWPB）

語法：

圖：ARM 信號量指令

cond：可選，條件助記符，如：EQ，NE

B：可選，位元組，如果有就表示交換一個位元組數據，ARM寄存器的低8位

Rd：目標寄存器，內存中的數將被載入到本寄存器

Rm：源寄存器，被寫到內存中的數

Rn：地址寄存器，內存數據所在的地址

指令執行動作說明：

該指令一條指令完成兩個動作:

1、 Rm寄存器內容寫入Rn寄存器指定的內存地址單元中

2、 Rn寄存器指定的內存單元的數據載入到寄存器Rd中

註：

1、 完成如上操作需要藉助中間存儲單元（ARM處理器自動完成）。

2、 如果Rd和Rm相同則實現寄存器內容和內存內容互換。

3、 R15不能出現在Rd，Rm，Rn中，出現結果不可預知。

4、 Rd，Rn不能相同，否則結果不可預知。

5、 Rm，Rn不能相同，否則結果不可預知。

SWP指令執行動作的偽代碼：

SWPB指令執行操作的偽代碼：

指令示例:

; load R12 from address R9 and store R10 to address R9

SWP R12, R10, [R9]

; load byte to R3 from address R8 and store byte from R4 to address R8

SWPB R3, R4, [R8]

; Exchange value in R1 and address in R2

SWP R1, R1, [R2]

指令示例2

圖：SWP指令示例

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