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高效的C編程之: 浮點運算

2013/09/30
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14.10  浮點運算

大多數(shù)的ARM處理器硬件上并不支持浮點運算。但ARM上提供了以下幾個選項來實現(xiàn)浮點運算。

·  浮點累加協(xié)處理器FPA(Floating-Point Accelerator):ARM上提供了一組協(xié)處理器指令專門實現(xiàn)浮點運算。但這需要硬件支持,具體某一處理器上是否有FPA協(xié)處理器支持,可以查看ARM相關(guān)手冊。

·  浮點運算仿真(FPE):使用軟件仿真了FPA協(xié)處理器的執(zhí)行。

·  浮點運算庫(FPLib):使用ARM的浮點運算庫函數(shù)實現(xiàn)程序中的浮點運算操作。這就意味著C編譯器要把每一個浮點操作轉(zhuǎn)換成一個子程序調(diào)用。C庫中的子函數(shù)使用整型運算來模擬浮點操作。這些代碼是用高效的匯編語言編寫而成的。盡管如此,浮點運算執(zhí)行起來還是要比相應(yīng)整型運算慢得多。

注意

Thumb指令不支持協(xié)處理器指令,所以在Thumb狀態(tài)下實現(xiàn)浮點運算,只能調(diào)用ARM浮點運算庫。

為了在ARM上高效地實現(xiàn)浮點運算,請遵循以下規(guī)則。

·  避免使用浮點除法運算。通常情況下,除法運算的執(zhí)行速度是普通加法或乘法運算速度的1/2。在無法避免除法的情況下,盡量使除法的除數(shù)為常數(shù)。如,x=x/3.0,可將其變?yōu)閤 = x * (1.0/3.0)。這樣除數(shù)為常數(shù)(1.0/3.0),該值在編譯階段由編譯器計算。

·  使用float型代替double型。float型要比double使用更少的內(nèi)存和寄存器

·  避免使用三角函數(shù)功能。實現(xiàn)三角函數(shù)功能,如sin、cos,使用了大量的乘加運算,它的運算速度大約是普通乘法運算的十倍。

·  當編譯器處理浮點運算操作時,由于精度的影響很多優(yōu)化不能實現(xiàn)。比如,表達式3 * (x / 3),編譯器不能判斷其值和x是等價的。所以在使用浮點運算表達式時,最好先人工的做一些必要的優(yōu)化。

Arm

Arm

ARM公司是一家知識產(chǎn)權(quán)(IP)供應(yīng)商,主要為國際上其他的電子公司提供高性能RISC處理器、外設(shè)和系統(tǒng)芯片技術(shù)授權(quán)。目前,ARM公司的處理器內(nèi)核已經(jīng)成為便攜通訊、手持計算設(shè)備、多媒體數(shù)字消費品等方案的RISC標準。公司1990年11月由Acorn、Apple和VLSI合并而成。

ARM公司是一家知識產(chǎn)權(quán)(IP)供應(yīng)商,主要為國際上其他的電子公司提供高性能RISC處理器、外設(shè)和系統(tǒng)芯片技術(shù)授權(quán)。目前,ARM公司的處理器內(nèi)核已經(jīng)成為便攜通訊、手持計算設(shè)備、多媒體數(shù)字消費品等方案的RISC標準。公司1990年11月由Acorn、Apple和VLSI合并而成。收起

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