Linux で GCC を使用して組み込み ARM アセンブリを最適化するための一般的な構成方法

Linux で組み込み ARM アセンブリの最適化に GCC を使用するための一般的な構成方法

はじめに:
組み込みシステムでは、ARM アーキテクチャ プロセッサについて、リアルタイム要件を満たすために効率的な最適化が必要になることがよくあります。リソースの制限。アセンブリ言語はハードウェアを直接制御できる言語であり、一部の主要なアルゴリズムではアセンブリを使用するとパフォーマンスが大幅に向上します。この記事では、GCC を使用して Linux 環境で組み込み ARM アセンブリを最適化するための一般的な構成方法を紹介し、関連するコード例を示します。

1. ARM アセンブリ コードの記述
GCC コンパイラは組み込みアセンブリをサポートしており、主要な関数のパフォーマンスを最適化するために C コードに ARM アセンブリ コードを埋め込むことができます。まず、ARM アセンブリ コードを記述する必要があります。

次の例は、ARM アセンブリを使用して高速乗算を実装する方法を示しています。

.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

上記のコードは 2 つの数値を乗算し、結果を返します。

2. C コードへの ARM アセンブリの埋め込み
GCC コンパイラは、ARM アセンブリを C コードに直接埋め込むことができるインライン アセンブリの機能を提供します。次の例は、上記の高速乗算関数を C コードに埋め込む方法を示しています。

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;
}

上記のコードは 2 つの数値を乗算し、結果を変数 result に保存します。

3. コンパイル設定
GCC を使用して Linux で ARM アセンブリを最適化する場合、対応するコンパイル設定が必要です。一般的な構成方法は次のとおりです。

1. ARM アーキテクチャの選択: まず、GCC コンパイラが ARM アーキテクチャを使用することを指定する必要があります。 -march オプションを使用して、ARM プロセッサ アーキテクチャを指定できます。例:

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

2. 最適化を有効にする: GCC コンパイラには、コンパイル時に ARM アセンブリを有効にすることができる豊富な最適化オプションが用意されています。時間の最適化。ある程度の最適化を有効にするには、-O オプションを使用します。例:

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

3. 浮動小数点演算をオフにする: 一部の組み込みシステムでは、浮動小数点演算ユニットがない場合があります。コンパイラを指定する必要があります浮動小数点演算を使用しないでください。-mfpu および -mfloat-abi オプションを使用できます (例:

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

4. アセンブリ最適化の例
以下はARM アセンブリを埋め込んで最適化する方法を示すサンプル コード:

#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

上記のコードは 2 つの数値を乗算し、結果を返します。

結論:
この記事では、Linux 環境で組み込み ARM アセンブリの最適化に GCC を使用する一般的な構成方法を紹介し、関連するコード例を示します。 GCC コンパイラのインライン アセンブリ機能を使用すると、ARM アセンブリを C コードに埋め込んで、ARM アーキテクチャの効率的な最適化を実現できます。これらの最適化により、組み込みシステムのパフォーマンスと効率が大幅に向上します。

参考:

1. GNU コンパイラー コレクション (GCC) - GNU コンパイラー コレクション (GCC) の使用、https://gcc.gnu.org/onlinedocs/
2. ARM 限定 - ARM アーキテクチャ リファレンス マニュアル、https://developer.arm.com/documentation/ddi0487/latest/

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