ARM設(shè)計(jì)進(jìn)階(共74張PPT)

ARM設(shè)計(jì)進(jìn)階長(zhǎng)江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院王劍日期1嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)通常嵌入式開(kāi)發(fā)的平臺(tái)主要包括基于SoC或MCU開(kāi)發(fā)板，板上提供常用的外設(shè)、接口和其他功能模塊，開(kāi)發(fā)者一般根據(jù)自己的應(yīng)用需要選擇適合自己板級(jí)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。在這樣的平臺(tái)上開(kāi)發(fā)者可以進(jìn)行硬件的擴(kuò)展，操作系統(tǒng)移植和應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)、調(diào)試及固化，并最終形成自己的產(chǎn)品推向市場(chǎng)。日期但是基于該平臺(tái)的軟件開(kāi)發(fā)工作往往需要等到硬件平臺(tái)完成后才能開(kāi)展，這顯然不利于縮短TTM（TimetoMarket），同時(shí)調(diào)試的過(guò)程也是需要反復(fù)迭代和修改設(shè)計(jì)的過(guò)程，因此硬件方案的變動(dòng)在所難免。

日期因此在系統(tǒng)方案沒(méi)有最終定型前，急于搭建硬件平臺(tái)不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且也會(huì)造成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本的提高。因此在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的時(shí)候，利用CPU或者其他外設(shè)的模型進(jìn)行早期的評(píng)估是非常必要的。

日期1.1ARM的開(kāi)發(fā)平臺(tái)：

·ARMulator仿真平臺(tái)

這是一套最基礎(chǔ)的ARM指令集仿真器，內(nèi)嵌于ADS和RVDS中，是每一位ARM開(kāi)發(fā)者的很好的起點(diǎn)。ARMulator可以模擬執(zhí)行開(kāi)發(fā)人員編寫(xiě)的C或匯編程序，支持源代碼調(diào)試，幫助開(kāi)發(fā)者確定代碼編寫(xiě)的正確性。

日期ARMulator仿真平臺(tái)另一方面，ARMulator還能大致統(tǒng)計(jì)出，諸如：代碼執(zhí)行周期數(shù)，Cache命中率，存儲(chǔ)器訪問(wèn)等利于我們優(yōu)化代碼的信息。但ARMulator是基于CPU的模擬，缺點(diǎn)在于比較難于模擬整個(gè)芯片系統(tǒng)的行為。

日期·RealViewIntegrator-CP平臺(tái)日期·VersatilePB/AB平臺(tái)

日期·EmulationBaseboard（EB）日期·ESL虛擬平臺(tái)日期此外，對(duì)于嵌入式軟件開(kāi)發(fā)工程師而言，ESL虛擬平臺(tái)帶來(lái)的最大好處是讓軟件開(kāi)發(fā)在更早的階段開(kāi)展，而不必等到在硬件平臺(tái)上進(jìn)行此工作。這樣一來(lái)軟硬件開(kāi)發(fā)工作可以并行提高，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，軟硬件的協(xié)同開(kāi)發(fā)還可以盡早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)bug，降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和成本。同時(shí)該虛擬平臺(tái)還提供了ARM軟件開(kāi)發(fā)調(diào)試工具接口同步進(jìn)行軟件調(diào)試，在ESL虛擬平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)軟硬件的協(xié)同仿真，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化軟件的目的。日期從圖1看，傳統(tǒng)流程中容易引起反復(fù)的環(huán)節(jié)，而對(duì)引入ESL的開(kāi)發(fā)流程，可將諸如驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)調(diào)試等，提前放置到虛擬開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化、縮短開(kāi)發(fā)周期等。而且仿真環(huán)境所能提供的調(diào)試手段，是FPGA平臺(tái)所無(wú)法比擬的。日期RTSM（實(shí)時(shí)系統(tǒng)模型）日期RTSM模擬包括LCD顯示器、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等外設(shè)的仿真。不到5s，就可以利用PC在ARM處理器上對(duì)OS的啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行模擬，用戶可以在ARM提供的RTSM上進(jìn)行快速的軟件仿真。這是OEM在開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)時(shí)成本最低的方法。想象一下，芯片公司不用等到芯片生產(chǎn)出來(lái)，也不用把緩慢的FPGA板交給方案廠商或OEM；只需要將整個(gè)芯片的模型交付，下游廠家就可以盡早盡快地將軟件方案開(kāi)發(fā)完畢。最終產(chǎn)品幾乎可以從芯片生產(chǎn)出來(lái)就準(zhǔn)備上市。

日期1.2器件選型

器件的選擇歸根結(jié)底是為嵌入式系統(tǒng)選擇合適的處理器芯片。ARM處理器是最常見(jiàn)的嵌入式處理器之一，它以低功耗、低成本和高性能而深受業(yè)界的青睞。而且ARM是目前產(chǎn)業(yè)中資源最為廣泛的嵌入式處理器，基于廣大的ARM合作伙伴計(jì)劃，開(kāi)發(fā)者可以在這個(gè)聯(lián)盟里尋求到各種自己意想不到的幫助。日期目前在業(yè)內(nèi)廣為人知的ARM處理器主要有ARM7系列和ARM9系列，同時(shí)為了關(guān)注今后嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，也有必要了解一下最新的ARM11和ARMCotex系列處理器。日期ARM7系列

ARM7TDMI是ARM7系列中使用最廣泛的，它是從最早實(shí)現(xiàn)32位地址空間編程模式的ARM6內(nèi)核發(fā)展而來(lái)的，并增加了64位乘法指令，支持片上調(diào)試、16位Thumb指令集和EmbeddedICE觀察點(diǎn)硬件。ARM7TDMI屬于ARMv4體系結(jié)構(gòu)，采用馮諾伊曼結(jié)構(gòu)，3級(jí)流水處理，平均0.9DMIPs/Mhz性能。不過(guò)ARM7TDMI沒(méi)有MMU（MemoryManagementUnit）和Cache，所以僅支持那些不需要MMU和Cahce的小型實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如VxWorks、uC/OS-II和uLinux等RTOS。其他的ARM7系列內(nèi)核還有ARM720T和ARM7E-S等。

日期ARM9系列

ARM9TDMI相比ARM7TDMI，將流水級(jí)數(shù)提高到5級(jí)從而增加了處理器的時(shí)鐘頻率，并使用指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)以改善CPI和提高處理器性能，平均可達(dá)1.1DMIPs/Mhz，但是ARM9TDMI仍屬于ARMv4T體系結(jié)構(gòu)。在ARM9TDMI基礎(chǔ)上又有ARM920T、ARM940T和ARM922T，其中ARM940T增加了MPU（MemoryProtectUnit）和Cache；ARM920T和ARM922T加入了MMU、Cache和ETM9（方便進(jìn)行CPU實(shí)時(shí)trace），從而更好的支持象Linux和WinCE這樣的多線程、多任務(wù)操作系統(tǒng)。

日期ARM9E系列

ARM9E系列屬于ARMv5TE，在ARM9TDMI的基礎(chǔ)上增加了DSP擴(kuò)展指令，是可綜合內(nèi)核，主要有ARM968E-S、ARM966E-S、ARM946E-S和ARM926EJ-S（v5TEJ指令體系，增加了Java指令擴(kuò)展），其中ARM926EJ-S是最具代表性的。通過(guò)DSP和Java的指令擴(kuò)展，可獲得70％的DSP處理能力和8x的Java處理性能提升。另外分開(kāi)的指令和數(shù)據(jù)Cache結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提升了軟件性能；指令和數(shù)據(jù)TCM（TightlyCoupleMemory：緊耦合存儲(chǔ)器）接口支持零等待訪問(wèn)存儲(chǔ)器；雙AMBAAHB總線接口等。ARM926EJ-S可達(dá)250Mhz以上的處理速度，很好地支持SymbianOS、Linux、WindowsCE和PalmOS等主流操作系統(tǒng)。

日期ARM11系列

ARM11系列主要有ARM1136、ARM1156、ARM1176和ARM11MP-Core等，它們都是v6體系結(jié)構(gòu)，相比v5系列增加了SIMD多媒體指令，獲得1.75x多媒體處理能力的提升。另外，除了ARM1136外，其他的處理器都支持AMBA3.0-AXI總線。ARM11系列內(nèi)核最高的處理速度可達(dá)500Mhz以上（其中90nm工藝下，ARM1176可達(dá)到750Mhz）以及600DMIPS的性能日期基于ARMv6架構(gòu)的ARM11系列處理器是根據(jù)下一代的消費(fèi)類電子、無(wú)線設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和汽車電子產(chǎn)品等需求而制定的。其的媒體處理能力和低功耗特點(diǎn)使它特別適合于無(wú)線和消費(fèi)類電子產(chǎn)品；其高數(shù)據(jù)吞吐量和高性能的結(jié)合非常適合網(wǎng)絡(luò)處理應(yīng)用；另外，在實(shí)時(shí)性能和浮點(diǎn)處理等方面ARM11可以滿足汽車電子應(yīng)用的需求。

日期ARMCotex系列

Cortex系列是ARM公司目前最新內(nèi)核系列，屬于v7架構(gòu)，主要有Cortex-A8、Cortex-R4、Cortex-M3和Cortex-M1等處理器，其中A8是面向高性能的應(yīng)用處理器，最高可達(dá)1Ghz的處理速度，更好的支持多媒體及其他高性能要求，最高可達(dá)2000DMIPS；R4主要面向嵌入式實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域（Real-Time），7級(jí)流水結(jié)構(gòu)，相對(duì)于上代ARM1156內(nèi)核，R4在性能、功耗和面積（PPA：Performance，PowerandArea）取得更好的平衡，>1.5DMIPS/Mhz和高于400Mhz的處理速度。日期而M3主要是面向低成本和高性能的MCU應(yīng)用領(lǐng)域，相比ARM7TDMI，M3面積更小，功耗更低，性能更高。Cortex-M3處理器的核心是基于哈佛架構(gòu)的3級(jí)流水線內(nèi)核，該內(nèi)核集成了分支預(yù)測(cè)，單周期乘法，硬件除法等眾多功能強(qiáng)大的特性，使其在Dhrystonebenchmark上具有出色的表現(xiàn)（1.25DMIPS/MHz）。根據(jù)Dhrystonebenchmark的測(cè)評(píng)結(jié)果，采用新的Thumb.-2指令集架構(gòu)的Cortex-M3處理器，與執(zhí)行Thumb指令的ARM7TDMI-S.處理器相比，每兆赫的效率提高了70%，與執(zhí)行ARM指令的ARM7TDMI-S處理器相比，效率提高了35%。日期目前已經(jīng)有Cortex系列內(nèi)嵌的產(chǎn)品問(wèn)世，如TI公司推出的基于Cortex-A8內(nèi)核的OMAP3430，TI、ST和Luminary也推出了基于Cortex-M3內(nèi)核的低成本高性能32位MCU，更多詳情請(qǐng)登陸這些公司的主頁(yè)查詢。

日期2工具選擇

根據(jù)開(kāi)發(fā)目標(biāo)平臺(tái)的不同，ARM提供不同的工具解決方案。日期MDK-ARM

RealViewMicrocontrollerDevelopmentKit(MDK)支持基于ARM7，ARM9，Cortex-M3微控制處理器，例如Atmel，F(xiàn)reescale，Luminary，NXP，OKI，Samsung，Sharp，ST，TI等廠家的產(chǎn)品。MDK提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編譯工具和強(qiáng)大的調(diào)試支持。MDK是專為MCU的用戶開(kāi)發(fā)嵌入式軟件而設(shè)計(jì)的一套開(kāi)發(fā)工具。包括根據(jù)器件定制的調(diào)試仿真支持，豐富的項(xiàng)目模版，固件示例以及為內(nèi)存優(yōu)化的RTOS庫(kù)。MDK上手容易，功能強(qiáng)大，適合微控制器應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。

日期RVDS

正如前面所介紹RVDS是專為SOC，F(xiàn)PGA以及ASIC用戶開(kāi)發(fā)復(fù)雜嵌入式應(yīng)用程序或者和操作系統(tǒng)平臺(tái)組件接口而設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)工具。RVDS支持器件設(shè)計(jì)，支持多核調(diào)試，支持基于所有ARM和Cortex系列CPU的程序開(kāi)發(fā)。RVDS還可以和第三方軟件進(jìn)行很好的連接。

日期MDK主要是為終端客戶提供價(jià)格低廉，功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具。集成了RealView編譯工具，KeiluVision開(kāi)發(fā)環(huán)境，支持基于ARM7,ARM9,Cortex-M1,Cortex-M3產(chǎn)品的仿真，提供非常高效的RTOSKernel，除此，提供的Real-Time庫(kù)還有TCP/IP網(wǎng)絡(luò)套件，F(xiàn)lash文件系統(tǒng)，USB器件接口，CAN總線接口等，方便終端用戶進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)。因此對(duì)于MDK用戶來(lái)說(shuō)，他們得到的就是可以對(duì)MCU進(jìn)行仿真和調(diào)試，容易使用又沒(méi)有冗余的功能，關(guān)鍵是價(jià)格實(shí)惠，而且用戶可以先試用再購(gòu)買。

日期對(duì)于芯片設(shè)計(jì)公司以及相關(guān)解決方案提供商來(lái)說(shuō)，需要的是更加強(qiáng)大的工具，可以進(jìn)行多核調(diào)試，需要更加先進(jìn)的調(diào)試和分析功能，可以支持多種操作系統(tǒng)，可以進(jìn)行IP整合開(kāi)發(fā)，可以結(jié)合ESL工具進(jìn)行架構(gòu)評(píng)估，系統(tǒng)軟硬件劃分等，那么選擇RVDS可以提供完整解決方案。

日期3編譯和連接

ARMRealView編譯工具已經(jīng)發(fā)展了16年，一直致力于為客戶提供最好的編譯器。RVDS是ARM公司繼SDT與ADS1.2之后主推的新一代開(kāi)發(fā)工具，目前最高版本是3.1。它由RealView編譯器（RVCT）、RealView匯編器（armasm）、RealView連接器（armlinker），以及RealView調(diào)試器（RVDebugger）三部分組成。

日期RVDS對(duì)代碼密度的提升、代碼執(zhí)行速度的提高，都可以由ARM開(kāi)發(fā)工具自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，而不需要軟件開(kāi)發(fā)人員花費(fèi)過(guò)多的時(shí)間手動(dòng)優(yōu)化高級(jí)語(yǔ)言代碼。這是RVDS的優(yōu)勢(shì)所在。日期先前版本中的編譯器armcc，tcc，armcpp，tcpp已經(jīng)整合成一個(gè)編譯器armcc，可以將標(biāo)準(zhǔn)的C或C++語(yǔ)言源程序編譯成32位ARM指令代碼或者16位Thumb指令代碼或者Thumb-2指令代碼。編譯器輸出的ELF格式的目標(biāo)文件，包含調(diào)試信息。除此之外，編譯器可以輸出所生成的匯編語(yǔ)言列表文件。

日期RVDS的編譯器根據(jù)最新的ARM架構(gòu)進(jìn)行特別的優(yōu)化，針對(duì)每個(gè)ARM架構(gòu)都提供最好的代碼執(zhí)行性能，最優(yōu)的代碼密度?？梢愿鶕?jù)需要選擇調(diào)試信息級(jí)別，以及不同的代碼優(yōu)化方向和優(yōu)化級(jí)別。

日期RVCT中C

和RogueWaveC++庫(kù)包括

·完整ISO標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言庫(kù)

標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言函數(shù)集，C語(yǔ)言庫(kù)需要的支持函數(shù)以及在Semihosted執(zhí)行環(huán)境中需要的目標(biāo)相關(guān)的函數(shù)。ARMC語(yǔ)言庫(kù)結(jié)構(gòu)使用戶很容易定義目標(biāo)相關(guān)函數(shù)，以適應(yīng)特定的目標(biāo)環(huán)境。

日期·浮點(diǎn)函數(shù)庫(kù)使用ARM在IEEE754標(biāo)準(zhǔn)（二進(jìn)制浮點(diǎn)算法）上實(shí)現(xiàn)的浮點(diǎn)環(huán)境。

·RogueWaveC++庫(kù)

RogueWaveC++庫(kù)包含標(biāo)準(zhǔn)C++函數(shù)，編譯器需要的支持函數(shù)。

各種源文件經(jīng)過(guò)ARM編譯器編譯后生成ELF格式的目標(biāo)文件。這些目標(biāo)文件和相應(yīng)的C/C++運(yùn)行時(shí)庫(kù)經(jīng)過(guò)ARM連接器處理后，生成ELF格式映像文件。日期日期通常在嵌入式系統(tǒng)中，指令和數(shù)據(jù)代碼會(huì)固化在非易失性存儲(chǔ)器中（ROM或Flash），可以從這些地方上電啟動(dòng)。從運(yùn)行速度方面考慮，部分指令和數(shù)據(jù)代碼會(huì)在啟動(dòng)后搬運(yùn)到易失性存儲(chǔ)器(RAM)中，因此連接器可以使用一些方法機(jī)制來(lái)配置調(diào)度。

日期這種分散裝載（scatterloading）的機(jī)制可以讓把不同的指令和數(shù)據(jù)分散的放到不同的地址，而且這些地址在系統(tǒng)啟動(dòng)和系統(tǒng)運(yùn)行可以是不同的映射。

詳細(xì)的地址分配可以是用參數(shù)來(lái)指定，或者用一個(gè)描述文件來(lái)作為連接器的參數(shù)。使用描述文件會(huì)使維護(hù)起來(lái)非常簡(jiǎn)單，而且如果要改變地址分配，不需要把整個(gè)項(xiàng)目完全重新來(lái)做，只要把項(xiàng)目中需要的目標(biāo)重新連接即可。日期一個(gè)scatterloading文件的示例：LOAD_FLASH0x040000000x80000

;啟動(dòng)地址和長(zhǎng)度

{

EXE_FLASH0x040000000x80000

{

init.o(Init,+First)

;

*(+RO)

;

}

32bitRAM0x00000x2000

{

vectors.o(Vect,+First)

;

int_handler.o(+RO)

}

16bitRAM0x20000x80000

{

*(+RW,+ZI)

;

}

}

日期·本文件定義了啟動(dòng)區(qū)域和三個(gè)執(zhí)行區(qū)域。在大括號(hào)外面定義了啟動(dòng)區(qū)域（LOAD_FLASH），里面三個(gè)定義了執(zhí)行區(qū)域(EXEC_FLASH,32bitRAM,16bitRAM)。

·為了提高運(yùn)行速度，異常向量（在vectors.s）和異常句柄（在int_handler.c）被重新放置到32bitRAM的零地址開(kāi)始的地方。

·可以讀寫(xiě)的變量被復(fù)制到16bitRAM的0x2000地址開(kāi)始的地方。

·零初始化的數(shù)據(jù)和可讀寫(xiě)數(shù)據(jù)放在16bitRAM內(nèi)。

·其他不需要搬運(yùn)的代碼只需要還放在Flash里就好。

日期3.1RVCT的優(yōu)化級(jí)別與優(yōu)化方向

提到RVCT就不能不提ARMcc的四個(gè)優(yōu)化級(jí)別和兩個(gè)編譯選項(xiàng)，-O1、-O2、-O3、-O4，以及-Otime、-Ospace。-Ospace與-Otime負(fù)責(zé)給編譯器提供代碼優(yōu)化的大方向，告知編譯器編譯任務(wù)的主要目標(biāo)是代碼密度（-Ospace）還是代碼性能（-Otime）。而-O1、-O2、-O3、-O4則分別代表4種逐次遞進(jìn)的不同優(yōu)化級(jí)別。日期OSpace還是OTime？

顯然代碼密度與代碼執(zhí)行速度在很多情況下是一對(duì)矛盾。以下面的代碼為例。例1中左右兩段代碼可以完成相同的任務(wù)，但是左邊的有較高的代碼密度，右邊的則有較高的執(zhí)行速度。因?yàn)楫?dāng)expr=0時(shí)，標(biāo)志循環(huán)結(jié)束時(shí)，右邊的代碼可以順序執(zhí)行下去；而左邊代碼必須先跳轉(zhuǎn)至循環(huán)體首部判斷expr的值，隨后再跳轉(zhuǎn)道循環(huán)體尾，繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。

日期例1代碼速度與尺寸的對(duì)比

while(expr)

if(expr)do

{

{

do

body;

{body;}

while(expr);

}

}

日期那么我們什么時(shí)候使用Otime什么時(shí)候使用Ospace呢？Otime與Ospace需要開(kāi)發(fā)人員根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需求來(lái)決定，最好的情況是在兩者之間找到一個(gè)合適的平衡點(diǎn)，而不是單純的追求速度或者代碼尺寸的縮小。即，將不同的代碼模塊根據(jù)其特性分別使用不同的編譯選項(xiàng)。

日期此外，RVCT編譯器支持很多非常有用的編譯選項(xiàng)，如--no_inline（取消所有代碼的內(nèi)聯(lián)函數(shù)）、--split_ldm（限制LDM/STM指令的最大操作寄存器數(shù)目）、--split_sections（將每個(gè)函數(shù)，而不是源文件，作為一個(gè)編譯單元進(jìn)行操作）等等。

日期O3還是O2？

老的開(kāi)發(fā)工具，如ADS1.2中，只有3種遞進(jìn)的代碼優(yōu)化級(jí)別，對(duì)應(yīng)3種編譯選項(xiàng)，即-O0（Minimumoptimization）、-O1（Restrictedoptimization）、-O2（Highoptimization）。使用-O0編譯選項(xiàng)時(shí)，RVCT編譯器只對(duì)代碼作最基本的優(yōu)化操作，編譯結(jié)束后用戶得到的代碼與用戶手寫(xiě)源代碼之間的差距很小，這種特性的主要作用是為了方便用戶在程序開(kāi)發(fā)階段的調(diào)試工作，避免由于優(yōu)化而產(chǎn)生的調(diào)試屏障。此外，很多資深軟件工程師偏向于手寫(xiě)優(yōu)化代碼，在這種情況下，由于代碼已經(jīng)被優(yōu)化過(guò)，可以使用-O0編譯選項(xiàng)減少RVCT的工作量，節(jié)省編譯鏈接的時(shí)間。

日期-O1與-O2則分別是相對(duì)于-O0更加高級(jí)別的編譯優(yōu)化選項(xiàng)，前者提供有限的優(yōu)化；后者則會(huì)對(duì)代碼進(jìn)行較大程度的優(yōu)化改進(jìn)操作。RVDS中新增加了-O3（Maximumoptimization）編譯選項(xiàng)，它可以最大程度的發(fā)揮RVCT編譯器的優(yōu)勢(shì)，將代碼編譯成最優(yōu)。O3與O2都是較高級(jí)別的編譯優(yōu)化選項(xiàng)，但-O3相比較于-O2，主要優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)。日期當(dāng)用戶使用-O3選項(xiàng)時(shí)：

――編譯器會(huì)自動(dòng)對(duì)代碼進(jìn)行高階標(biāo)量?jī)?yōu)化。所謂的高階標(biāo)量?jī)?yōu)化就是編譯器對(duì)根據(jù)代碼特點(diǎn)，針對(duì)循環(huán)、指針等進(jìn)行高階優(yōu)化。

――編譯器會(huì)把盡可能多函數(shù)的編譯為內(nèi)聯(lián)（inline）函數(shù)；

――Multifilecompilation功能被自動(dòng)使能。

日期對(duì)于循環(huán)與指針的高階優(yōu)化（High-levelscalaroptimizations）

當(dāng)編譯選項(xiàng)為-O3

–Otime時(shí)，RVCT會(huì)根據(jù)代碼的具體情況，針對(duì)循環(huán)、指針等部分作高階優(yōu)化工作：循環(huán)解開(kāi)（Loopunrolling）、融合（fusion）、位置調(diào)整（interchange）、指針優(yōu)化等等。以例2的函數(shù)為例。例2是一段簡(jiǎn)單的C循環(huán)函數(shù)，在循環(huán)中含有數(shù)組指針調(diào)用。

日期例2

CodeA

voidincrement(int*restrictb,

int*restrictc)

{

inti;

for(i=0;i<100;i++)

{

c[i]=b[i]+1;

}

}

CodeB

voidincrement(int*b,int*c)

{

inti;

int*pb,*pc;

intb3,b4;

pb=b-1;

pc=c-1;

b3=pb[1];

for(i=(100/2);i!=0;i--)

{

b4=*(pb+=2);

pc[1]=b3+1;

b3=pb[1];

*(pc+=2)=b4+1;

}

}日期仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，CodeA與CodeB可以完成同樣的功能，即將數(shù)組b的每個(gè)成員加1賦值給數(shù)組c對(duì)應(yīng)成員。但是CodeB與CodeA相比，有較高的執(zhí)行速度。主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

日期――循環(huán)100次變成了循環(huán)50次（loopunrolling），減少了跳轉(zhuǎn)次數(shù)；

――數(shù)組變成了指針，減少每次計(jì)算數(shù)組偏移量的指令；

――微調(diào)了不同代碼操作的執(zhí)行順序，減少了流水線stall的情況；

――循環(huán)從＋＋循環(huán)變成了――循環(huán)。這樣可以使用ARM指令的條件位，為每次循環(huán)減少了一條判斷指令。

日期很多程序員就是這樣，通過(guò)這種手寫(xiě)不同的C代碼，再實(shí)現(xiàn)相同任務(wù)的情況下，提高了代碼執(zhí)行效率。

在RVDS中，使用-O3

–Otime編譯選項(xiàng)，RVCT會(huì)自動(dòng)幫助程序員進(jìn)行這些高階標(biāo)量?jī)?yōu)化，即，RVCT會(huì)直接將CodeA優(yōu)化成以前由CodeB才能得到的匯編代碼。雖然優(yōu)化之后函數(shù)的代碼尺寸大于原先的函數(shù)，但是執(zhí)行速度卻有大大的提高，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，使用EEMBCbenchmarking，

-O3編譯選項(xiàng)編譯得到的最終代碼平均性能相對(duì)于-O1可以有10％的提升，而總體代碼尺寸只增加了1％。

日期3.2Multifilecompilation

按照傳統(tǒng)的編譯方式，我們先把各個(gè)C或C++文件單獨(dú)編譯成.obj文件，再將這些目標(biāo)文件鏈接在一起。考慮到雖然在編譯單獨(dú)的C或C++文件時(shí)，編譯器會(huì)充分發(fā)揮它的優(yōu)化特性；但此時(shí)，編譯器無(wú)法關(guān)注到大量的C或C++文件接口之間可以優(yōu)化的部分。所以在傳統(tǒng)的編譯結(jié)果里，還有許多優(yōu)化的余地。如何才能讓編譯器同時(shí)關(guān)注和編譯所有的源代碼呢？

日期Multifilecompilation是RVDS一個(gè)較新的特性，它可以幫助開(kāi)發(fā)人員將所有的源文件作為一個(gè)compilationunit進(jìn)行編譯，并最終生成一個(gè)大的目標(biāo)文件（如圖3中的file1.o）。Mutifilecompilation給軟件開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)的直接優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：

日期――增加inline的可能性。由于inline只能發(fā)生在一個(gè)compilationunit中，所以在沒(méi)有使用mutifilecompilation時(shí)，inline只能發(fā)生在一個(gè)源文件范圍內(nèi)。MultifileCompilation將一個(gè)compilationunit擴(kuò)大到了所有源文件的范圍上，所以直接增加了inline發(fā)生的幾率。

――增加了基地址與函數(shù)間優(yōu)化的可能性。同inline一樣，所有的基地址與函數(shù)間的優(yōu)化也必須在一個(gè)compilationunit中，隨著conpilationunit的擴(kuò)大這種優(yōu)化的可能性也增加了。

――減少了scatterfile的復(fù)雜性。

日期3.3調(diào)試

由前面的介紹已經(jīng)知道RealViewDebugger（RVD）是RVDS的重要組件之一。RealViewDebugger可以更好的幫助客戶在復(fù)雜SoC設(shè)計(jì)中方便直觀的調(diào)試軟硬件。

日期!方便協(xié)調(diào)的開(kāi)發(fā)軟硬件

RVD使用同步機(jī)制進(jìn)行多核調(diào)試，使用RVD在一個(gè)處理器上設(shè)置的斷點(diǎn)，可以停止整個(gè)系統(tǒng)，這樣可以觀測(cè)復(fù)雜的多核系統(tǒng)的各種關(guān)鍵狀態(tài)信息。

file1.cfile2.cfile3.c

compil

file1.ofile2ofile3o

Dummyobjectfiles

file1.c

file2.c

file3.c

compil

file1.o

file2.o

file3.o

compilcompil

日期!調(diào)試操作系統(tǒng)和中間件RVD支持調(diào)試業(yè)內(nèi)各種流行的操作系統(tǒng)，正如操作系統(tǒng)一章所述，RVD可以直觀的觀測(cè)操作系統(tǒng)的執(zhí)行文本和各種資源。

日期!調(diào)試跟蹤，性能評(píng)估

RVD可以對(duì)基于ARM處理器的設(shè)計(jì)進(jìn)行非插入式的實(shí)時(shí)地捕捉數(shù)據(jù)/指令和顯示，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)試，跟蹤以及性能評(píng)估。目前業(yè)內(nèi)其他的調(diào)試工具還不能達(dá)到有如RVD這樣出色的性能。RVD可以對(duì)RealViewESL對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行調(diào)試，也可以使用RealViewICE以及RealViewTrace對(duì)真實(shí)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試跟蹤和性能評(píng)估。

日期!調(diào)試目標(biāo)設(shè)備無(wú)論是開(kāi)發(fā)一個(gè)新的軟硬件架構(gòu)，一個(gè)操作系統(tǒng)還是一個(gè)應(yīng)用程序，RVD可以連接到SoC模型，指令集仿真模型，實(shí)時(shí)系統(tǒng)模型或者真實(shí)的硬件處理器來(lái)幫助完成開(kāi)發(fā)。如此廣泛的支持，使得RVD在整個(gè)開(kāi)發(fā)周期中成為一個(gè)不可或缺的得力的開(kāi)發(fā)工具。

日期4操作系統(tǒng)

隨著高端電子消費(fèi)類產(chǎn)品的廣泛普及，實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)使用越來(lái)越廣泛。而基于ARM的嵌入式操作系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，利用ARM系列產(chǎn)品的強(qiáng)大功能可以完成各種應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。ARM對(duì)操作系統(tǒng)以及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)執(zhí)行環(huán)境提供最廣泛的選擇，客戶可以根據(jù)需要來(lái)選擇最適應(yīng)市場(chǎng)要求的基于ARM的嵌入式操作系統(tǒng)?？晒┻x擇的嵌入式操作系統(tǒng)有幾十種，使用較多的有Linux,WinCE,Palm,Symbian等等。日期采用WinCE更多的是OEM，以及按需進(jìn)行特定的嵌入式器件開(kāi)發(fā)的，例如GPS導(dǎo)航設(shè)備。采用Palm操作系統(tǒng)的廠家有聯(lián)想三星索尼，他們的出貨量都非常巨大。Symbian操作系統(tǒng)是先進(jìn)的全球公開(kāi)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)，基于Symbian操作系統(tǒng)的手機(jī)有：BenQ，DoCoMo，Motorola，Nokia，Panasonic，三星，索尼愛(ài)立信等。Linux是