exception이나 interrupt 시 복귀 주소가 상이한 이유는 무엇인가?

[libertyjin]

Reference: 007_linux-kernel_20130608.md

오늘 스터디중 이해가 잘 안되는 부분이 있었습니다.
그런데 방금 책 보다가 해결이 되어 공유합니다. 사실과 다른 것이 있다면 과감하게 댓글 달아주세요.^^

[표 9.4] 링크 레지스터 기반의 익셉션 복귀 주소

질문은 'IRQ가 발생하면 왜 링크 레지스터에 -4를 빼는가?' 였습니다.

제가 찾은 답은 이렇습니다.

이해를 돕기 위해 ADD, SUB, MOV가 파이프라인에 들어있다고 가정할께요.

| Fetch (LR)  | Decode (LR-4)  | Execution (LR-8) |
|  ADD        | SUB            | MOV              |

파이프라인 동작 특성으로 인해 실행 단계에서 PC는 항상 명령어 주소에 8을 더한 값을 가리킵니다. (34page 인용)
지금 이 순간에는 PC가 ADD의 주소를 가리키고 있습니다.

IRQ 익셉션이 발생하면 하드웨어가 일단 MOV까지는 실행시킵니다.
그런 다음 링크 레지스터에 PC를 넣는 작업까지 해 줍니다.

 r14_irq = PC 

아 그런데 MOV까지 실행 했으니까 SUB로 돌아가야 하는데 링크 레지스터가 엉뚱한 곳을 가리키네요.
보정해 줍시다.

r14_irq = r14_irq - 4

이렇게 해서 왜 링크 레지스터에 -4를 하는지 밝혀 졌습니다.

SWI와 Undefined Exception는 왜 LR을 그대로 쓸까요?
마찬가지로 예를 들어 볼께요.

| Fetch (LR)  | Decode (LR-4)  | Execution (LR-8) |
|  ADD        | SWI            | MOV              |

Software Interrupt가 발생하는 순간의 모습은 이렇습니다.
바로 Decode에 SWI가 걸렸을 때 입니다.
앞에서 본 것 보다 한 클럭 일찍 예외가 발생하네요.

지금 PC는 ADD의 주소를 가리키고 있으니까
앞에서와 같이 -4를 해버리면 무한 인터럽트에 빠질 태니까
LR 레지스터를 그냥 써도 되겠네요. :)

Undefined Exception도 Decode 단계에서 예외가 발생하나 봅니다.
어떤 명령어인지 찾아보다가 "이보게 내 사전에 그 명령어는 없네."하고 발생하는 거니까요.

Data Abort 익셉션이 발생하면 LR에 -8을 빼서 보정합니다.
익셉션을 발생시킨 명령어를 가리키는 것인데 아마도 디버깅을 위해서가 아닌가 싶습니다.

| Fetch (LR)  | Decode (LR-4)  | Execution (LR-8) |
|  ADD        | SUB            | LDR              |