Gängige Konfigurationsmethoden für die Optimierung eingebetteter ARM-Assemblys mithilfe von GCC unter Linux

Gemeinsame Konfigurationsmethoden für die Verwendung von GCC zur Optimierung eingebetteter ARM-Assemblys unter Linux

Einführung:
In eingebetteten Systemen müssen ARM-Architekturprozessoren häufig effizient optimiert werden, um Echtzeitleistung und Ressourcenbeschränkungen zu erfüllen. Assemblersprache ist eine Sprache, die Hardware direkt steuern kann. Bei einigen Schlüsselalgorithmen kann die Verwendung von Assembler die Leistung erheblich verbessern. In diesem Artikel werden gängige Konfigurationsmethoden für die Verwendung von GCC zur Optimierung der eingebetteten ARM-Assembly in einer Linux-Umgebung vorgestellt und relevante Codebeispiele gegeben.

1. ARM-Assembly-Code schreiben
Der GCC-Compiler unterstützt eingebettete Assembly. Wir können ARM-Assembly-Code in C-Code einbetten, um die Leistung wichtiger Funktionen zu optimieren. Zuerst müssen wir ARM-Assemblercode schreiben.

Das Folgende ist ein Beispiel, das zeigt, wie man ARM-Assembly verwendet, um eine schnelle Multiplikation zu implementieren:

.global fast_multiply
fast_multiply:
    LDR r0, [r0]       @ load the first operand into r0
    LDR r1, [r1]       @ load the second operand into r1
    MUL r0, r0, r1     @ multiply the two operands
    BX  lr             @ return the result

Der obige Code multipliziert zwei Zahlen und gibt das Ergebnis zurück.

2. ARM-Assembly in C-Code einbetten
Der GCC-Compiler bietet die Funktion der Inline-Assembly, mit der ARM-Assembly direkt in C-Code eingebettet werden kann. Das folgende Beispiel zeigt, wie die obige schnelle Multiplikationsfunktion in C-Code eingebettet wird:

int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    int result;

    asm volatile (
        "ldr r0, [%1]
"    // load the first operand into r0
        "ldr r1, [%2]
"    // load the second operand into r1
        "bl fast_multiply
"// call the fast_multiply function
        "mov %0, r0"        // save the result to "result"
        :
        :"r" (result), "r" (&a), "r" (&b)
        :"r0", "r1"         // clobbered registers
    );

    printf("Result: %d
", result);

    return 0;
}

Der obige Code multipliziert zwei Zahlen und speichert das Ergebnis in der Variablen result.

3. Kompilierungskonfiguration
Bei Verwendung von GCC zur Optimierung der ARM-Assemblierung unter Linux ist eine entsprechende Kompilierungskonfiguration erforderlich. Im Folgenden sind einige gängige Konfigurationsmethoden aufgeführt:

1. Wählen Sie die ARM-Architektur aus: Zuerst müssen wir den GCC-Compiler angeben, um die ARM-Architektur zu verwenden. Sie können die Option -march verwenden, um die ARM-Prozessorarchitektur anzugeben, zum Beispiel:

$ gcc -march=armv7-a -c main.c

2. Optimierung aktivieren: Der GCC-Compiler bietet eine Fülle von Optimierungsoptionen, die eine Optimierung der ARM-Assembly zur Kompilierungszeit ermöglichen können. Verwenden Sie die Option -O, um einen bestimmten Optimierungsgrad zu aktivieren, zum Beispiel:

$ gcc -O2 -march=armv7-a -c main.c

3. Gleitkommaoperationen deaktivieren: Bei einigen eingebetteten Systemen ist möglicherweise keine Gleitkommaoperationseinheit vorhanden, daher müssen Sie den Compiler nicht angeben Um Gleitkommaoperationen zu verwenden, können Sie beispielsweise die Optionen -mfpu und -mfloat-abi verwenden:

$ gcc -march=armv7-a -mfpu=none -mfloat-abi=softfp -c main.c

IV. Beispielcode, der zeigt, wie man ARM-Assembly in C-Code einbettet und optimiert :

#include 

int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    int result;

    asm volatile (
        "ldr r0, [%1]
"    // load the first operand into r0
        "ldr r1, [%2]
"    // load the second operand into r1
        "bl fast_multiply
"// call the fast_multiply function
        "mov %0, r0"        // save the result to "result"
        :
        :"r" (result), "r" (&a), "r" (&b)
        :"r0", "r1"         // clobbered registers
    );

    printf("Result: %d
", result);

    return 0;
}

.global fast_multiply
fast_multiply:
    LDR r0, [r0]       // load the first operand into r0
    LDR r1, [r1]       // load the second operand into r1
    MUL r0, r0, r1     // multiply the two operands
    BX  lr             // return the result

Der obige Code kombiniert zwei. Multiplizieren Sie die Zahlen und geben Sie das Ergebnis zurück.

Fazit:

Dieser Artikel stellt gängige Konfigurationsmethoden für die Verwendung von GCC für die Optimierung eingebetteter ARM-Assemblys in einer Linux-Umgebung vor und gibt relevante Codebeispiele. Mithilfe der Inline-Assembly-Funktion des GCC-Compilers können wir ARM-Assembly in C-Code einbetten, um eine effiziente Optimierung für die ARM-Architektur zu erreichen. Diese Optimierungen können die Leistung und Effizienz eingebetteter Systeme erheblich verbessern.

Referenz:

GNU Compiler Collection (GCC) – Verwendung der GNU Compiler Collection (GCC), https://gcc.gnu.org/onlinedocs/
1. ARM Limited – ARM-Architektur-Referenzhandbuch, https://developer .arm.com/documentation/ddi0487/latest/

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