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EDN China>EDN论坛>ARM专区>关于ARM位指令效率不如MCU位指令效率的革命道理
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关于ARM位指令效率不如MCU位指令效率的革命道理

发布时间:2011-11-27 上午9:36

作者: HotPower

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M0 GPIO用库和寄存器方式控制IO翻转速度对比,速度差近12倍!

[quote]M0有人说差的要死,我不信,偏偏用M0来玩,M0相当给力!AVR准备停用之.........
plc_avr 发表于 2011-11-24 06:18 [/quote]

实际ARM的指令集已经决定了它操控GPIO显然远不如MCU,因为MCU指令中已经多方考虑了对GPIO的位操作。

而ARM是通用的MCU,例如其核,NXP有M0,Nuvoton有M0,可能还有其他的M0.
那么这些厂家的M0的GPIO物理地址的分配不可能一样,故指令中不可能对GPIO进行操作,特别是位操作。

可能从汇编语言中看出,MCU可以对位操作,但是C语言实际没有真正意义的位操作。
而我们用的MCU开发平台由于是针对某些芯片的,故编译器可以识别出实现约定好的位操作。


再可以从红杏上看出,它由结构、联合、位域及枚举组成,我们需要的位操作实际是用位域替代的,是寄存器的&=~,|=等“位”操作。

故红杏在一般MCU上应用显然要效率低下,而在ARM上使用,由于通用性不支持真正的位,故红杏的效率将和理论分析的一样,即对ARM的访问,红杏的架构是最正确的。
所以可以看出在ARM用结构来描述特殊寄存器阵列是很好甚至是最好的选择。

但是由于ARM是32位的,但指令可能是16位或32位的,故32位/16位指令集中不可能包含寄存器的32位地址或立即数。所以必须通过间接寻址即指针来访问。

故特殊寄存器的物理地址必须在指令语句的附近存放,即所谓的“文字池”。

所以ARM要想操作GPIO的一位,必须做工作:
1. 在附近的文字池中取出GPIO地址,如GPIOA
2. 得到某控制寄存器,如GPIOA.xxx
3. 对GPIOA.xxx进行“位操作”,如&=~或|=

故ARM操作GPIO指令效率肯定不如MCU,这是天生的而非某厂家的不足。

新唐为了提高其访问GPIO的效率,简化了俺说的上述3条基本步骤,用寄存器替代位。
即用空间换速度。一个位就占用一个寄存器地址。
即一个GPIO的位将占用32位的ARM寄存器地址。

ARM快速操作GPIO的一位,必须改进工作:
1. 在附近的文字池中取出GPIO地址,如GPIOA
2. 得到某控制寄存器为某位,如GPIOA.bitxxx

特别注意标题的“指令效率”,假若在应用ARM远比MCU主频快,那么运行效率可能比MCU要快。

注意“指令效率”和“运行效率”的不同。前者菜农阐述了ARM通用带来的低下,后者倍频换取了提高。
例如MCU的主频(指令周期)一般在几兆以内,而ARM一般可以倍频到几十兆。
MCU访问一般需要一条指令几个指令周期,而ARM指令效率低下需要多条指令,但是由于速度快运行可能远远超过MCU。
特别注意,当ARM连续访问GPIO某寄存器的不同位时,由于只需在第1次访问时从文字池取寄存器地址外,编译器将会优化后面的连续访问,即不再需要在文字池取地址,
故访问速度要加快。即访问位的速度是不一样的。

大家可以看到:
MCU控制GPIO只需要一条指令几个字节(操作码+操作数)
ARM需要折腾半天才得到控制寄存器物理地址。

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???标签: 菜农助学
mayyang123 编辑于 2011-11-28 上午11:22
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EDN China电子设计技术看看无人机上用的这些传感器,传感技术起到了什么作用?
第1楼

回复主题:关于ARM位指令效率不如MCU位指令效率的革命道理

发布时间:2011-11-30 下午5:58

作者: top6288

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EDN China电子设计技术看华为OpenLife是怎样玩转智慧家庭生态
第2楼 回复主题:关于ARM位指令效率不如MCU位指令效率的革命道理 发布时间:2011-12-16 上午9:35

作者: RedStar

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