Techniques de configuration courantes pour l'utilisation de GCC pour l'optimisation des assemblages ARM embarqués sous Linux

Conseils de configuration courants pour l'utilisation de GCC pour l'optimisation des assemblages ARM embarqués sous Linux

Résumé :
Avec la popularité et le développement des systèmes embarqués, les exigences de performances augmentent de jour en jour et l'optimisation des assemblages ARM embarqués est devenue un maillon très important. Cet article présentera les techniques de configuration courantes pour l'optimisation des assemblages ARM à l'aide de GCC sous Linux et fournira des explications détaillées avec des exemples de code. Ces techniques de configuration incluent des options de compilation, l'assemblage en ligne, la sélection de registres et l'optimisation des boucles, etc., qui peuvent aider les développeurs à tirer pleinement parti des avantages en termes de performances de l'architecture ARM.

1. Options de compilation
   Le compilateur GCC fournit des options pour optimiser le code assembleur ARM. Les options couramment utilisées incluent -O (niveau d'optimisation), -march (architecture cible), -mtune (type de processeur cible), etc.

Par exemple, nous pouvons utiliser la ligne de commande suivante pour configurer les options de compilation :

gcc -O3 -march=armv7-a -mtune=cortex-a9 -c mycode.c -o mycode.o

Le -O3 indique ici le niveau d'optimisation le plus élevé, -march=armv7-a spécifie l'architecture cible comme ARMv7-A et -mtune =cortex-a9 spécifie la cible. Le type de processeur est Cortex-A9. En configurant correctement les options de compilation, le code assembleur généré peut être rendu plus efficace.

2. Assemblage en ligne
   GCC fournit la fonction d'assemblage en ligne, qui peut intégrer le code assembleur directement dans le code C. L'assemblage en ligne nous permet de tirer pleinement parti du langage assembleur et d'obtenir des performances plus élevées.

L'exemple de code est le suivant :

int add(int a, int b)
{
    int result;
    asm volatile(
        "add %[result], %[a], %[b]"
        : [result] "=r"(result)
        : [a] "r"(a), [b] "r"(b)
    );
    return result;
}

Dans l'exemple ci-dessus, nous avons implémenté la fonction d'ajout de deux entiers via l'assemblage en ligne. Les variables du code C peuvent être référencées dans l'assembly ARM intégré en utilisant les variables %[result], %[a] et %[b] au lieu des registres correspondants. De cette façon, nous pouvons profiter pleinement de la flexibilité du langage assembleur et obtenir un code plus efficace.

3. Sélection des registres
   Lors de l'écriture du code assembleur ARM intégré, la sélection des registres appropriés est très importante pour l'optimisation des performances. D'une part, il est nécessaire d'utiliser pleinement les multiples registres fournis par l'architecture ARM pour éviter les opérations fréquentes de chargement et de stockage des données. En revanche, les débordements et conflits de registres doivent être évités pour garantir le bon fonctionnement du code assembleur.

L'exemple de code est le suivant :

int multiply(int a, int b)
{
    int result;
    asm volatile(
        "mov r0, %[a]
"
        "mov r1, %[b]
"
        "mul %[result], r0, r1"
        : [result] "=r"(result)
        : [a] "r"(a), [b] "r"(b)
        : "r0", "r1"
    );
    return result;
}

Dans l'exemple ci-dessus, nous utilisons les registres r0 et r1 pour stocker les paramètres d'entrée a et b respectivement, puis utilisons l'instruction mul pour effectuer la multiplication et enregistrer le résultat dans le résultat variable. En choisissant les registres de manière appropriée, vous pouvez éviter les problèmes de débordement et de conflit de registres et améliorer l'efficacité du code.

4. Optimisation des boucles
   Dans les systèmes embarqués, les boucles sont une structure de contrôle fréquemment utilisée. L'optimisation du code de boucle peut améliorer considérablement les performances du programme. Le compilateur GCC fournit des options d'optimisation pour optimiser le code de boucle.

L'exemple de code est le suivant :

void sum(int *data, int size)
{
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        sum += data[i];
    }
    asm volatile(
        "mov %[sum], r0"
        : [sum] "=r"(sum)
        :
        : "r0"
    );
}

Dans l'exemple ci-dessus, nous mettons l'opération d'accumulation dans la pièce d'assemblage en optimisant le code de boucle. De cette manière, le jugement de la condition de fin de boucle peut être réduit et l'efficacité d'exécution de la boucle peut être améliorée. Dans le même temps, nous utilisons le registre r0 pour stocker les résultats de l'accumulation et évitons les problèmes de débordement et de conflit de registre en sélectionnant rationnellement les registres.

Conclusion :
Cet article présente les techniques de configuration courantes pour l'optimisation des assemblages ARM embarqués à l'aide de GCC sous Linux, et les explique en détail avec des exemples de code. Ces techniques de configuration incluent des options de compilation, l'assemblage en ligne, la sélection de registres et l'optimisation des boucles, etc., qui peuvent aider les développeurs à exploiter pleinement les avantages en termes de performances de l'architecture ARM et à améliorer les performances et l'efficacité des systèmes embarqués.

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