c - 使用寄存器和内联汇编 (ARM)

Question

我有一个小程序，我试图用它以编程方式识别 CPU 频率。

我的程序结构如下:

• 设置闹钟
• 在 while(1) 中递增寄存器循环
• 计算速度SIGALRM

最初，我使用的是

register unsigned int cycles asm("r6");  
...  
while(1)
    cycles++;

使用 objdump 后，我注意到这实际上翻译为以下内容:

9aa0:       e1a03006        mov     r3, r6  
9aa4:       e2833001        add     r3, r3, #1  
9aa8:       e1a06003        mov     r6, r3  
9aac:       eafffffb        b       9aa0 <estimate_from_cycles+0x1cc>  

由于我不确定为什么这会转换为 3 条指令，因此我尝试使用内联汇编:

register unsigned int cycles asm("r6");  
...  
while(1)
    asm("add r6, r6, #1);

这翻译成:

9aa0:       e2866001        add     r6, r6, #1  
9aa4:       eafffffd        b       9aa0 <estimate_from_cycles+0x1cc>  

• 为什么之前的实现会转换为 3 条指令？
• 在 ARM 平台上，b <label>指令需要3个周期。然而，ARM 上的减法运算仅使用 1 个周期。
  • 有什么方法可以从 PC 寄存器中减去吗？
  • PC 上也允许减法吗？
  • 是否有其他方法可以减少实现相同逻辑所需的周期数？

编辑:我正在使用 CodeSourcery 的 arm-none-linux-gnueabi- 工具链，没有进行任何优化

Answer 1

该实现很可能会转换为 3 条指令，因为您没有启用任何优化。

但是，从快速测试来看，您似乎无论如何都必须编写内联汇编，因为当我使用 -O3 -fomit-frame-pointer 编译以下内容时

void test(void) {
        register unsigned int cycles asm("r6");
        while(1) cycles++;
}

例程简单地优化为

00000000 <test>:
   0:   eafffffe    b   0 <test>

即使添加 volatile 也是无用的，因为编译器确信写入CPU寄存器肯定不会有任何副作用(与内存不同)，因此对其进行优化是公平的。

回答您的其他问题

• 有什么方法可以从 PC 寄存器中减去吗？
• PC 上也允许减法吗？

是的，当然。但我不确定这是否仍然需要一个周期。

• 是否有其他方法可以减少实现相同逻辑所需的周期数？

顺便说一句，您的逻辑不会给出非常准确的结果，因为您的过程可能会在开始测量和完成测量之间切换。

您期待的是:

<                    your process                     >
|<---------------your alarm duration----------------->|

何时，它可能更像(其中 | 是上下文切换):

<your process> | <other processes ...> | <your process>
|<---------------your alarm duration----------------->|