使用寄存器和内联汇编 (ARM)

Question

我有一个小程序，我试图用它来以编程方式识别 CPU 频率。

我的程序结构如下：

• 设置闹钟
• 在while(1) 循环中增加寄存器
• SIGALRM 的计算速度

最初，我使用的是

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

在使用 objdump 时，我注意到这实际上转换为以下内容：

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将其转换为 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);

翻译成：

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

• 为什么之前的实现转换为 3 条指令？
• 在 ARM 平台上，b <label> 指令需要 3 个周期。但是，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？
  • PC 上是否允许减法？
  • 还有其他方法可以减少实现相同逻辑所需的周期数吗？

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

由于您没有启用任何优化，因此很可能将实现转换为 3 条指令。

但是，通过快速测试，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++;
}

例程简单地优化到

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

即使添加 volatile 也是没有用的，因为编译器肯定知道写入 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？
• PC 上是否允许减法？

是的，当然。但我不确定这是否仍然需要一个周期。

• 还有其他方法可以减少实现相同逻辑所需的周期数吗？

附带说明，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您开始和结束测量之间切换。

你期待：

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

什么时候，可能更像（| 是上下文切换）：

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