Arm ABI和浮點運算

2021-07-31 17:15:26 字數 3908 閱讀 2419

1、什麼是abi

類似於api的作用是使得程式的**間的相容,abi目的是使得程式的二進位制(級別)的相容。

2、arm abi的種類及發展歷程

目前就我了解的資料來看,armabi一共經歷了以下幾個階段:

armoabi –> armeabi –>armel –> armhf

2.1 什麼是oabi 和 eabi

oabi中的o,表示「old」,「lagacy」,舊的,過時的,oabi就是舊的/老的abi。

eabi中的e,表示「embedded」,是一種新的abi。

eabi有時候也叫做gnu eabi。

oabi和eabi都是專門針對arm的cpu來說的。

2.2 eabi的好處 / 為何要用eabi

a。支援軟體 浮點和硬體實現浮點功能混用

b。系統 呼叫的效率更高

c。今後的工具更相容

d。軟體浮點的情況下,eabi的軟體浮點的效率要比oabi高很多。

2.3 oabi和eabi的區別

兩種abi在如下方面有區別:

a。呼叫規則(包括引數如何傳遞及如何獲得返回值)

b。系統呼叫的數目以及應用程式應該如何去做系統呼叫

c。目標檔案 的二進位制格式,程式庫等

d。結構體中的 填充(padding/packing)和對齊

2.4 armel和armhf又是什麼

在ubuntu 12.04和debian裡,除了arm, armel,還出現了乙個名為armhf的版本。這個東西是什麼?

眾所周知,armel是目前主要的arm abi。armhf則是armel的乙個變種,主要區別在浮點計算上。這個下文再詳細 進行述說。

2.5 總結:

由上可知, 這四種abi的版本, 按發展來說是 oabi –> eabi –> armel –> armhf

沒查到 armeabi和armel是什麼關係,是不是同乙個概念。 這裡咱們暫且把它們兩個理解成同乙個。可以參考以下的鏈結自己去看看。

3、arm晶元中的浮點運算

3.1 fpu是什麼

fpu就是cpu中的浮點運算單元, 現代的cpu一般都會整合fpu以提高浮點計算的能力。

3.2 訪問fpu暫存器

訪問fpu暫存器是通過控制cortex-a9的兩個系統控制協處理器暫存器來實現的

非安全模式下訪問控制暫存器(nsacr)

協處理器訪問控制暫存器(cpacr)

3.3 如何執行浮點類的運算呢

1、首先需要開啟arm晶元上的fpu模組

2、編譯選項要把fpu的特性加上,例如cflags=     -mfloat-abi=hard       -mfpu=vfpv3

3.4 三種浮點運算編譯選項

在編譯帶有浮點引數的函式時,有三種可能的編譯選項:

-mfloat-abi=soft

-mfloat-abi=softfp

-mfloat-abi=hard

"soft"選項:表明不使用fpu硬體,而是使用gcc的整數算術運算來模擬浮點運算。

"softfp"選項:表明要使用fpu硬體來做浮點運算,只是,函式的引數傳遞到整數暫存器(r0-r3)中,然後再傳遞到fpu中。

"hard"選項:表明要使用fpu硬體來做浮點運算,並且,函式的引數直接傳遞到fpu的暫存器(s0、d0)中。

3.5 hardfp abi和hardfloat運算不是一回事

hardfp abi也稱為vfp模式的abi;只是一種編譯規則;而hardfloat運算則表示用fpu來做浮點運算。

soft abi和softfp abi這兩者統稱為標準模式abi。

因此,在涉及到浮點函式呼叫時,

而-mfloat-abi=softfp/soft與-mfloat-abi=hard,是互不相容的。

4、armel和armhf的區別(主要是浮點運算上)

4.1 什麼是armhf

在ubuntu 12.04和debian裡,除了arm, armel,還出現了乙個名為armhf的版本。這個東西是什麼?

眾所周知,armel是目前主要的arm abi。armhf則是armel的乙個變種,主要區別在浮點計算上。

在armel中,關於浮點數計算的約定有三種。以gcc為例,對應的-mfloat-abi引數值有三個:soft,softfp,hard。soft是指所有浮點運算全部在軟體層實現,效率當然不高,適合於早期沒有浮點計算單元的arm處理器;softfp是目前armel的預設設定,它將浮點計算交給fpu處理,但函式引數的傳遞使用通用的整型暫存器而不是fpu暫存器;hard則使用fpu浮點暫存器將函式引數傳遞給fpu處理。

需要注意的是,在相容性上,soft與後兩者是相容的,但softfp和hard兩種模式不相容。預設情況下,armel使用softfp,因此將hard模式的armel單獨作為乙個abi,稱之為armhf。

4.2 hard模式的價值

使用softfp模式,會存在不必要的浮點到整數、整數到浮點的轉換。而使用hard模式,在每次浮點相關函式呼叫時,平均能節省20個cpu週期[1]。對arm這樣每個週期都很重要的體系結構來說,這樣的提公升無疑是巨大的。

在完全不改變原始碼和配置的情況下,在一些應用程式上,使用armhf能得到20——25%的效能提公升[2]。對一些嚴重依賴於浮點運算的程式,更是可以達到300%的效能提公升[3]。

使用armhf的開啟需要硬體的支援,在debian的wiki上要求armv7cpu、thumb-2指令集以及vfp3d16浮點處理器[4]。

在gcc的編譯引數上,使用-mfloat-abi=hard -mfpu=vfp即可。

在工具上,codesourcery最早支援hard模式。也可已自己編譯工具鏈[5]。

4.3 linux with armfp的歷史

2023年5月20日,konstantinos margaritis發文稱將ubuntu larmic移植為hard模式[6]。這一訊息後來在powerdeveloper上引發關於效能提公升的討論[7]。

2023年7月6日,hector oron將他與konstantinos的郵件討論記錄發往debian-arm郵件列表[8],將其稱之為armelfp,引起社群重視,並得到armhf這個正式名稱。

2023年7月18日,非官方的debian-armhf移植工作開始[9]。

2023年11月24日,該移植開始成為debian官方活動。

目前,debian倉庫中超過90%的軟體已經移植完畢[10]。

debian預計在wheezy (7.0)發布armhf的正式版。而ubuntu也計畫在precise pangolin 12.04 lts中發布乙個armhf版。

此外,對此前提到過的toshiba ac100,目前已經有了armhf的debian和ubuntu映象可以安裝試用[11, 12]。

4.4 armel和armhf

arm體系中有的有fpu,有的arm沒有fpu,所以有了armel和armhf兩種使用fpu的方式了。

armhf比armel硬體要求(確切的是指fpu硬體)高一點。

如果有fpu硬體,達到要求的標準了就可以通過gcc的選項-mfloat-abi來指定使用哪種,

如下三種值:

soft: 是不用fpu計算,即使有fpu浮點運算單元也不用。

softfp: armel是softfp,用fpu計算,但是傳引數用普通暫存器傳,這樣中斷的時候,只需要儲存普通暫存器,中斷負荷小,但是引數需要轉換成浮點的再計算。

hard: armhf是hard,用fpu計算,傳引數用fpu中的浮點暫存器傳,省去了轉換效能最好,但是中斷負荷高。

5、總結

armoabi:最老的abi, 根本就沒有fpu.

armeabi: 有三種使用fpu的模式 (soft, softfp, hard)

其中使用softfp模式的又叫armel.

使用hard模式的又叫armhf.

疑問:armeabi是不是就是armel? 還是armeabi根據使用浮點單元的不同而分為兩種armel和armhf?

ARM 浮點運算,軟浮點,硬浮點

很多時候我們要處理的資料,不僅僅是整數和字串,還有浮點數即小數。在多 資料處理方面表現的更多。是不是所有的cpu都支援,浮點運算呢?答案 不是。我們常常聽到贏浮點和軟浮點,這些到底說的是什麼呢?下面我們就來一 竟吧。在這裡我們說的是arm核浮點運算。1 硬浮點 hard float 編譯器將 直接編...

ARM 浮點運算

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