ARMv7 gcc 选项强制本机除法答案

【问题标题】：ARMv7 gcc option to force native divideARMv7 gcc 选项强制本机除法
【发布时间】：2018-10-08 18:53:53
【问题描述】：

我正在使用 GCC 为支持原生除法的 ARMv7 内核构建裸机应用程序。我已删除所有库依赖项。

GCC C 编译器有时会引用 __aeabi_uidiv()。其他时候它会选择使用硬件除法（用于无符号整数除法）。我无法找到一个编译器标志来强制它使用硬件划分（而不是 __aeabi_* lib 调用）。有人知道这样的标志吗？

编辑：我应该澄清一下，我正在适当地使用编译器标志 -mtune=cortex-a7 和 -march=armv7-a 用于 i.MX6ULL。

示例错误：

uint32_t GenerateError(uint32_t num, uint32_t den) {
    return num / den; //generates undefined reference to __aeabi_uidiv
}

【问题讨论】：

标签： gcc arm

【解决方案1】：

gcc 就是这样一个编译器。

uint8_t fun_u8 ( uint8_t a, uint8_t b )
{
    return(a/b);
}
uint16_t fun_u16 ( uint16_t a, uint16_t b )
{
    return(a/b);
}
uint32_t fun_u32 ( uint32_t a, uint32_t b )
{
    return(a/b);
}
uint64_t fun_u64 ( uint64_t a, uint64_t b )
{
    return(a/b);
}

int8_t fun_s8 ( int8_t a, int8_t b )
{
    return(a/b);
}
int16_t fun_s16 ( int16_t a, int16_t b )
{
    return(a/b);
}
int32_t fun_s32 ( int32_t a, int32_t b )
{
    return(a/b);
}
int64_t fun_s64 ( int64_t a, int64_t b )
{
    return(a/b);
}

构建

arm-none-eabi-gcc -O2 -mcpu=cortex-a7 -c so.c -o so.o

结果

00000000 <fun_u8>:
   0:   e730f110    udiv    r0, r0, r1
   4:   e12fff1e    bx  lr

00000008 <fun_u16>:
   8:   e730f110    udiv    r0, r0, r1
   c:   e12fff1e    bx  lr

00000010 <fun_u32>:
  10:   e730f110    udiv    r0, r0, r1
  14:   e12fff1e    bx  lr

00000018 <fun_u64>:
  18:   e92d4010    push    {r4, lr}
  1c:   ebfffffe    bl  0 <__aeabi_uldivmod>
  20:   e8bd8010    pop {r4, pc}

00000024 <fun_s8>:
  24:   e730f110    udiv    r0, r0, r1
  28:   e12fff1e    bx  lr

0000002c <fun_s16>:
  2c:   e710f110    sdiv    r0, r0, r1
  30:   e6bf0070    sxth    r0, r0
  34:   e12fff1e    bx  lr

00000038 <fun_s32>:
  38:   e710f110    sdiv    r0, r0, r1
  3c:   e12fff1e    bx  lr

00000040 <fun_s64>:
  40:   e92d4010    push    {r4, lr}
  44:   ebfffffe    bl  0 <__aeabi_ldivmod>
  48:   e8bd8010    pop {r4, pc}

从正确的 arm 文档来看，硬件支持最多 32 位/32 位。除此之外，您必须调用一个库（乘法也是如此）以确认期望可以添加：

uint8_t fun_m8 ( uint32_t a, uint8_t b )
{
    return(a/b);
}
uint16_t fun_m16 ( uint32_t a, uint16_t b )
{
    return(a/b);
}
uint32_t fun_m32 ( uint32_t a, uint32_t b )
{
    return(a/b);
}

0000004c <fun_m8>:
  4c:   e730f110    udiv    r0, r0, r1
  50:   e6ef0070    uxtb    r0, r0
  54:   e12fff1e    bx  lr

00000058 <fun_m16>:
  58:   e730f110    udiv    r0, r0, r1
  5c:   e6ff0070    uxth    r0, r0
  60:   e12fff1e    bx  lr

00000064 <fun_m32>:
  64:   e730f110    udiv    r0, r0, r1
  68:   e12fff1e    bx  lr

这并不奇怪。

现在是 arm 模式，编译器通常会使用拇指模式...

00000000 <fun_u8>:
   0:   fbb0 f0f1   udiv    r0, r0, r1
   4:   4770        bx  lr
   6:   bf00        nop

00000008 <fun_u16>:
   8:   fbb0 f0f1   udiv    r0, r0, r1
   c:   4770        bx  lr
   e:   bf00        nop

...

此平台上没有变化 thumb2 也支持除法，因此它大于它支持的正在编译的代码的要求，该要求指示它是否可以使用硬件指令，对于这个测试，gcc 选择了所需的硬件指令而不是一个 gcclib 调用（它可以调用）。

如果您希望编译器使用硬件指令，则指示编译器使用您想要的指令集。并将您的代码保持在该指令集的功能范围内。并使用同样为感兴趣的指令集编译的库，并且该代码保持在该指令集的限制内。（然后查看编译器是否使用整个指令集或至少使用感兴趣的指令，如果没有，则制作您自己的库函数用于汇编中的除法并调用它）。

【讨论】：

我想我在看到你的编辑之前使用 cortex-a7 很幸运。
感谢您的详尽回答。我仍然不知道这里的幕后发生了什么。
arm 在 acorn、armv4、armv5...armv8 以及皮质 ms armv6m armv7m armv8m 之后有许多架构。除了 armv8，这些都是 arm 或 thumb 模式指令，但通常建立在过去的基础上。最初没有划分，所以如果你不指定核心/架构，那么你在编译器构建时获得默认值，可能是 armv4t。所以没有除法所以为了做除法gcc有它自己的内部库来覆盖指令集没有的东西所以当你的C代码有除法时使用库。
gcc 的 arm 后端是这样的，那些人选择在一个后端将所有这些选项都带回到橡子时代，所以你必须非常具体才能获得你所追求的指令，并且/或者你必须使用程序集。
我尝试了 4.x.x、5.x.x 和 8.x.x 都产生了除法指令，而不是库调用。

【解决方案2】：

您正在寻找的是-march=armv7ve。这将使用硬件除法指令针对 Armv7。 -mcpu=cortex-a15 和 cortex-a7 以该架构为目标，因此它们将生成除法指令。

【讨论】：