如何防止ARM Compiler 5 armcc內嵌彙編程序中的LDM/STM指令擴展？

Question

我試圖產生 AXI總線突發訪問與ARM編譯器armcc 5編譯.c文件使用內聯組件STM/LDM指令。

inline void STMIA2(uint32_t addr, uint32_t w0, uint32_t w1) 
{ 
    __asm { 
     STMIA addr!, { w0, w1 } 
    } 
} 

但ARM編譯器armcc用戶指南，第7.18段是說： 「所有的LDM和STM指令被擴展爲等效的LDR和STR指令序列然而，編譯器可能因此重組的單獨的指令在優化過程中轉換爲LDM或STM。「

這就是真正發生的事情在實踐中，LDM/STM被擴展成一組的LDR/STR在某些情況下，這些instuctions的順序是任意的。 這會影響性能，因爲我們使用HW優化了突發處理。此外，這破壞了函數的正確性，因爲我們使用的HW考慮了字的序列並忽略了偏移量（但編譯器認爲改變指令的順序是安全的）。

要解決這一點，是可以使用的，而不是內聯彙編嵌入式彙編程序，但是這會導致額外的函數調用，返回什麼影響性能。

所以我想知道如果有一種方法來生成LDM/STM正確不失的表現？我們能夠在GCC中做到這一點，但沒有找到任何解決方案。

目標CPU：Cortex M0 +（ARMv6-M）。

編輯： 從屬設備都是片上設備，其中大多數是非存儲設備。對於支持地址空間突發訪問區域的每個非存儲器從站寄存器（例如[0x10000..0x10100]），我不完全確定爲什麼，也許CPU或總線不支持固定（非增量）地址。 HW忽略該區域內的偏移量。例如，完整請求可以是16個字節，並且完整請求的第一個字是第一個寫入的字（即使偏移量不爲零）。

Answer 1

所以我想知道是否有一種方法可以正常生成LDM/STM而不會丟失性能？我們能夠在GCC中做到這一點，但沒有找到任何解決方案。

約編譯器優化一點點。 Register allocation是最難的工作之一。任何編譯器代碼生成的核心可能都在於它分配物理CPU寄存器的時間。大多數編譯器使用Single static assignment or SSA將'C'變量重命名爲一堆僞變量（或時序變量）。

爲了讓您的STMIA和LDMIA工作，你需要在加載和存儲是一致的。也就是說，如果它是stmia [rx], {r3,r7}並且像ldmia [rx], {r4,r8}這樣的恢復具有'r3'映射到新的'r4'並且存儲的'r7'映射到恢復的'r8'。對於任何編譯器來說，這並不簡單，因爲'C'變量將根據需要進行分配。相同變量的不同版本可能在不同的寄存器中。要使stm/ldm工作，必須分配這些變量，以便按正確的順序進行寄存器增量。也就是說，如果編譯器希望存儲的r7位於r0（可能是返回值？），上面的ldmia，則無法創建好的ldm指令而不生成其他代碼。

你可能已經得到了gcc來生成這個，但它可能是運氣。如果你只使用gcc，你可能會發現它不能正常工作。

參見：ldm/stm and gcc與GCC STM/LDM問題。

以你的榜樣，

inline void STMIA2(uint32_t addr, uint32_t w0, uint32_t w1) 
{ 
    __asm { 
     STMIA addr!, { w0, w1 } 
    } 
} 

的inline值是整個函數體可以放在右邊的代碼。調用者可能在寄存器R8和R4中有w0和w1。如果函數不是inline，那麼編譯時必須將它們放在R1和R2中，但可能會產生額外的移動。任何編譯器一般難以滿足ldm/stm的要求。

這會影響，因爲HW我們使用的突發處理優化的性能。此外，這破壞了函數的正確性，因爲我們使用的HW考慮了字的序列並忽略了偏移量（但編譯器認爲改變指令的順序是安全的）。

如果硬件在總線上一個特定的非存儲器從屬外圍，則可以包裹的功能寫入到該從機在外部包裹件和強制寄存器分配（見AAPCS），使得ldm/stm將工作。這會導致性能下降，這可以通過設備驅動程序中的某個自定義彙編程序來緩解。

然而，這聽起來像設備可能是內存嗎？在這種情況下，你有一個問題。通常情況下，像這樣的內存設備只會使用緩存？如果您的CPU有一個MPU（內存保護單元）並且可以啓用數據和代碼緩存，則可以解決此問題。緩存行將始終是突發訪問。只需在代碼中設置MPU和數據高速緩存即可。 的OP的Cortex-M0 +不具有高速緩存和裝置是非存儲器所以這將是不可能的（也不需要）。

如果你的設備是內存，你有沒有數據緩存那麼您的問題可能是無法解決的（沒有付出巨大的努力），你需要不同的硬件。或者你可以像外圍設備一樣包裝它，並採取性能打擊;失去了存儲設備隨機存取的好處。