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高效的C編程之: 浮點(diǎn)運(yùn)算

2013/09/30
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14.10  浮點(diǎn)運(yùn)算

大多數(shù)的ARM處理器硬件上并不支持浮點(diǎn)運(yùn)算。但ARM上提供了以下幾個(gè)選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算。

·  浮點(diǎn)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(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)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(cè)。

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

·  浮點(diǎn)運(yùn)算庫(FPLib):使用ARM的浮點(diǎn)運(yùn)算庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)程序中的浮點(diǎn)運(yùn)算操作。這就意味著C編譯器要把每一個(gè)浮點(diǎn)操作轉(zhuǎn)換成一個(gè)子程序調(diào)用。C庫中的子函數(shù)使用整型運(yùn)算來模擬浮點(diǎn)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(diǎn)運(yùn)算執(zhí)行起來還是要比相應(yīng)整型運(yùn)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(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算,只能調(diào)用ARM浮點(diǎn)運(yùn)算庫。

為了在ARM上高效地實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算,請(qǐng)遵循以下規(guī)則。

·  避免使用浮點(diǎn)除法運(yùn)算。通常情況下,除法運(yùn)算的執(zhí)行速度是普通加法或乘法運(yùn)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(jì)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(shí)現(xiàn)三角函數(shù)功能,如sin、cos,使用了大量的乘加運(yùn)算,它的運(yùn)算速度大約是普通乘法運(yùn)算的十倍。

·  當(dāng)編譯器處理浮點(diǎn)運(yùn)算操作時(shí),由于精度的影響很多優(yōu)化不能實(shí)現(xiàn)。比如,表達(dá)式3 * (x / 3),編譯器不能判斷其值和x是等價(jià)的。所以在使用浮點(diǎn)運(yùn)算表達(dá)式時(shí),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(shí)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(jì)算設(shè)備、多媒體數(shù)字消費(fèi)品等方案的RISC標(biāo)準(zhǔn)。公司1990年11月由Acorn、Apple和VLSI合并而成。

ARM公司是一家知識(shí)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(jì)算設(shè)備、多媒體數(shù)字消費(fèi)品等方案的RISC標(biāo)準(zhǔn)。公司1990年11月由Acorn、Apple和VLSI合并而成。收起

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華清遠(yuǎn)見(www.farsight.com.cn)是國內(nèi)領(lǐng)先嵌入師培訓(xùn)機(jī)構(gòu),2004年注冊(cè)于中國北京海淀高科技園區(qū),除北京總部外,上海、深圳、成都、南京、武漢、西安、廣州均有直營分公司。華清遠(yuǎn)見除提供嵌入式相關(guān)的長期就業(yè)培訓(xùn)、短期高端培訓(xùn)、師資培訓(xùn)及企業(yè)員工內(nèi)訓(xùn)等業(yè)務(wù)外,其下屬研發(fā)中心還負(fù)責(zé)嵌入式、Android及物聯(lián)網(wǎng)方向的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研發(fā)及培訓(xùn)教材的出版,截止目前為止已公開出版70余本嵌入式/移動(dòng)開發(fā)/物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)圖書。企業(yè)理念:專業(yè)始于專注 卓識(shí)源于遠(yuǎn)見。企業(yè)價(jià)值觀:做良心教育、做專業(yè)教育,更要做受人尊敬的職業(yè)教育。