交叉编译器

来源:互联网 发布:剑三成男脸型数据大全 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 04:45
1. gnueabi相关的两个交叉编译器: gnueabi和gnueabihf 
在debian源里这两个交叉编译器的定义如下:
gcc-arm-linux-gnueabi – The GNU C compiler for armel architecture
gcc-arm-linux-gnueabihf – The GNU C compiler for armhf architecture
可见这两个交叉编译器适用于armel和armhf两个不同的架构, armel和armhf这两种架构在对待浮点运算采取了不同的策略(有fpu的arm才能支持这两种浮点运算策略)
其实这两个交叉编译器只不过是gcc的选项-mfloat-abi的默认值不同. gcc的选项-mfloat-abi有三种值soft,softfp,hard(其中后两者都要求arm里有fpu浮点运算单元,soft与后两者是兼容的,但softfp和hard两种模式互不兼容):
soft : 不用fpu进行浮点计算,即使有fpu浮点运算单元也不用,而是使用软件模式。
softfp : armel架构(对应的编译器为gcc-arm-linux-gnueabi)采用的默认值,用fpu计算,但是传参数用普通寄存器传,这样中断的时候,只需要保存普通寄存器,中断负荷小,但是参数需要转换成浮点的再计算。
hard : armhf架构(对应的编译器gcc-arm-linux-gnueabihf)采用的默认值,用fpu计算,传参数也用fpu中的浮点寄存器传,省去了转换, 性能最好,但是中断负荷高。
把以下测试使用的c文件内容保存成mfloat.c: 
#include <stdio.h>
int main(void)
{
double a,b,c;
a = 23.543;
b = 323.234;
c = b/a;
printf(“the 13/2 = %f\n”, c);
printf(“hello world !\n”);
return 0;
}
1)使用arm-linux-gnueabihf-gcc编译,使用“-v”选项以获取更详细的信息:
# arm-linux-gnueabihf-gcc -v mfloat.c
COLLECT_GCC_OPTIONS=’-v’ ‘-march=armv7-a’ ‘-mfloat-abi=hard’ ‘-mfpu=vfpv3-d16′ ‘-mthumb’
-mfloat-abi=hard,可看出使用hard硬件浮点模式。
2)使用arm-linux-gnueabi-gcc编译:
# arm-linux-gnueabi-gcc -v mfloat.c
COLLECT_GCC_OPTIONS=’-v’ ‘-march=armv7-a’ ‘-mfloat-abi=softfp’ ‘-mfpu=vfpv3-d16′ ‘-mthumb’
-mfloat-abi=softfp,可看出使用softfp模式。
2、VFP (vector floating-point)

从ARMv5开始,就有可选的 Vector Floating Point (VFP) 模块,当然最新的如 Cortex-A8, Cortex-A9 和 Cortex-A5 可以配置成不带VFP的模式供芯片厂商选择。
VFP经过若干年的发展,有VFPv2 (一些 ARM9 / ARM11)、 VFPv3-D16(只使用16个浮点寄存器,默认为32个)和VFPv3+NEON (如大多数的Cortex-A8芯片) 。对于包含NEON的ARM芯片,NEON一般和VFP公用寄存器。
硬浮点Hard-float
编译器将代码直接编译成发射给硬件浮点协处理器(浮点运算单元FPU)去执行。FPU通常有一套额外的寄存器来完成浮点参数传递和运算。
使用实际的硬件浮点运算单元FPU当然会带来性能的提升。因为往往一个浮点的函数调用需要几个或者几十个时钟周期。
软浮点 Soft-float
编译器把浮点运算转换成浮点运算的函数调用和库函数调用,没有FPU的指令调用,也没有浮点寄存器的参数传递。浮点参数的传递也是通过ARM寄存器或者堆栈完成。
现在的Linux系统默认编译选择使用hard-float,即使系统没有任何浮点处理器单元,这就会产生非法指令和异常。因而一般的系统镜像都采用软浮点以兼容没有VFP的处理器。
armel ABI和armhf ABI
在armel中,关于浮点数计算的约定有三种。以gcc为例,对应的-mfloat-abi参数值有三个:soft,softfp,hard。
soft是指所有浮点运算全部在软件层实现,效率当然不高,会存在不必要的浮点到整数、整数到浮点的转换,只适合于早期没有浮点计算单元的ARM处理器;
softfp是目前armel的默认设置,它将浮点计算交给FPU处理,但函数参数的传递使用通用的整型寄存器而不是FPU寄存器;
hard则使用FPU浮点寄存器将函数参数传递给FPU处理。
需要注意的是,在兼容性上,soft与后两者是兼容的,但softfp和hard两种模式不兼容。
默认情况下,armel使用softfp,因此将hard模式的armel单独作为一个abi,称之为armhf。
而使用hard模式,在每次浮点相关函数调用时,平均能节省20个CPU周期。对ARM这样每个周期都很重要的体系结构来说,这样的提升无疑是巨大的。
在完全不改变源码和配置的情况下,在一些应用程序上,使用armhf能得到20%——25%的性能提升。对一些严重依赖于浮点运算的程序,更是可以达到300%的性能提升。
Soft-float和hard-float的编译选项
在CodeSourcery gcc的编译参数上,使用-mfloat-abi=name来指定浮点运算处理方式。-mfpu=name来指定浮点协处理的类型。
可选类型如fpa,fpe2,fpe3,maverick,vfp,vfpv3,vfpv3-fp16,vfpv3-d16,vfpv3-d16-fp16,vfpv3xd,vfpv3xd-fp16,neon,neon-fp16,vfpv4,vfpv4-d16,fpv4-sp-d16,neon-vfpv4等。
使用-mfloat-abi=hard (等价于-mhard-float) -mfpu=vfp来选择编译成硬浮点。使用-mfloat-abi=softfp就能兼容带VFP的硬件以及soft-float的软件实现,运行时的连接器ld.so会在执行浮点运算时对于运算单元的选择,
是直接的硬件调用还是库函数调用,是执行/lib还是/lib/vfp下的libm。-mfloat-abi=soft (等价于-msoft-float)直接调用软浮点实现库。
在ARM RVCT工具链下,定义fpu模式:
–fpu softvfp
–fpu softvfp+vfpv2
–fpu softvfp+vfpv3
–fpu softvfp+vfpv_fp16
–fpu softvfp+vfpv_d16
–fpu softvfp+vfpv_d16_fp16.
定义浮点运算类型
–fpmode ieee_full : 所有单精度float和双精度double的精度都要和IEEE标准一致,具体的模式可以在运行时动态指定;
–fpmode ieee_fixed : 舍入到最接近的实现的IEEE标准,不带不精确的异常;
–fpmode ieee_no_fenv :舍入到最接近的实现的IEEE标准,不带异常;
–fpmode std :非规格数flush到0、舍入到最接近的实现的IEEE标准,不带异常;
–fpmode fast : 更积极的优化,可能会有一点精度损失。
3、NEON浮点编译

NEON:SIMD(Single Instruction Multiple Data 单指令多重数据) 指令集, 其针对多媒体和讯号处理程式具备标准化的加速能力。

VFP: (Vector Float Point), 向量浮点运算单元,arm11(s3c6410 支持VFPv2),Cortex-A8(s5pv210)支持VFPv3.

NEON和VFPv3 浮点协处理器共享寄存器组,所以在汇编时,指令是一样的。

编译选项:

-mfpu = name(neon or vfpvx)指定FPU 单元

-mfloat-abi = name(soft、hard、 softfp):指定软件浮点或硬件浮点或兼容软浮点调用接口

如果只指定 -mfpu,那么默认编译不会选择选择硬件浮点指令集

如果只指定 -mfloat-abi = hard或者softfp,那么编译会使用硬件浮点指令集

测试C文件


[cpp] view plain copy 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. int main(void)  
  2. {  
  3.     float f1, f2, f3;  
  4.     f1 = 1.2;  
  5.     f2 = 1.3;  
  6.     f3 = f1 / f2;  
  7.     return 0;  
  8. }  

1、 arm-eabi-gcc  -S hello.c -mfpu=neon



[cpp] view plain copy 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1.     .arch armv5te  
  2.     .fpu softvfp  
  3.     .eabi_attribute 20, 1  
  4.     .eabi_attribute 21, 1  
  5.     .eabi_attribute 23, 3  
  6.     .eabi_attribute 24, 1  
  7.     .eabi_attribute 25, 1  
  8.     .eabi_attribute 26, 2  
  9.     .eabi_attribute 30, 6  
  10.     .eabi_attribute 18, 4  
  11.     .file   "hello.c"  
  12.     .global __aeabi_fdiv  
  13.     .text  
  14.     .align  2  
  15.     .global main  
  16.     .type   main, %function  
  17. main:  
  18.     .fnstart  
  19. .LFB0:  
  20.     @ args = 0, pretend = 0, frame = 16  
  21.     @ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0  
  22.     stmfd   sp!, {fp, lr}  
  23.     .save {fp, lr}  
  24. .LCFI0:  
  25.     .setfp fp, sp, #4  
  26.     add fp, sp, #4  
  27. .LCFI1:  
  28.     .pad #16  
  29.     sub sp, sp, #16  
  30. .LCFI2:  
  31.     ldr r3, .L3 @ float  
  32.     str r3, [fp, #-16]  @ float  
  33.     ldr r3, .L3+4   @ float  
  34.     str r3, [fp, #-12]  @ float  
  35.     ldr r0, [fp, #-16]  @ float  
  36.     ldr r1, [fp, #-12]  @ float  
  37.     bl  __aeabi_fdiv  
  38.     mov r3, r0  
  39.     str r3, [fp, #-8]   @ float  
  40.     mov r3, #0  
  41.     mov r0, r3  
  42.     sub sp, fp, #4  
  43.     ldmfd   sp!, {fp, pc}  
  44. .L4:  
  45.     .align  2  
  46. .L3:  
  47.     .word   1067030938  
  48.     .word   1067869798  
  49. .LFE0:  
  50.     .fnend  
  51.     .size   main, .-main  
  52.     .ident  "GCC: (Sourcery G++ Lite 2009q3-67) 4.4.1"  
  53.     .section    .note.GNU-stack,"",%progbits  

2、 arm-eabi-gcc  -S hello.c -mfpu=vfp


[cpp] view plain copy 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1.     .arch armv5te  
  2.     .fpu softvfp  
  3.     .eabi_attribute 20, 1  
  4.     .eabi_attribute 21, 1  
  5.     .eabi_attribute 23, 3  
  6.     .eabi_attribute 24, 1  
  7.     .eabi_attribute 25, 1  
  8.     .eabi_attribute 26, 2  
  9.     .eabi_attribute 30, 6  
  10.     .eabi_attribute 18, 4  
  11.     .file   "hello.c"  
  12.     .global __aeabi_fdiv  
  13.     .text  
  14.     .align  2  
  15.     .global main  
  16.     .type   main, %function  
  17. main:  
  18.     .fnstart  
  19. .LFB0:  
  20.     @ args = 0, pretend = 0, frame = 16  
  21.     @ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0  
  22.     stmfd   sp!, {fp, lr}  
  23.     .save {fp, lr}  
  24. .LCFI0:  
  25.     .setfp fp, sp, #4  
  26.     add fp, sp, #4  
  27. .LCFI1:  
  28.     .pad #16  
  29.     sub sp, sp, #16  
  30. .LCFI2:  
  31.     ldr r3, .L3 @ float  
  32.     str r3, [fp, #-16]  @ float  
  33.     ldr r3, .L3+4   @ float  
  34.     str r3, [fp, #-12]  @ float  
  35.     ldr r0, [fp, #-16]  @ float  
  36.     ldr r1, [fp, #-12]  @ float  
  37.     bl  __aeabi_fdiv  
  38.     mov r3, r0  
  39.     str r3, [fp, #-8]   @ float  
  40.     mov r3, #0  
  41.     mov r0, r3  
  42.     sub sp, fp, #4  
  43.     ldmfd   sp!, {fp, pc}  
  44. .L4:  
  45.     .align  2  
  46. .L3:  
  47.     .word   1067030938  
  48.     .word   1067869798  
  49. .LFE0:  
  50.     .fnend  
  51.     .size   main, .-main  
  52.     .ident  "GCC: (Sourcery G++ Lite 2009q3-67) 4.4.1"  
  53.     .section    .note.GNU-stack,"",%progbits  

可以看到上面两个例子,使用的是 .fpu softvfp



3、 arm-eabi-gcc  -S hello.c -mfpu=neon -mfloat-abi=hard

[cpp] view plain copy 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1.     .arch armv5te  
  2.     .eabi_attribute 27, 3  
  3.     .eabi_attribute 28, 1  
  4.     .fpu neon  
  5.     .eabi_attribute 20, 1  
  6.     .eabi_attribute 21, 1  
  7.     .eabi_attribute 23, 3  
  8.     .eabi_attribute 24, 1  
  9.     .eabi_attribute 25, 1  
  10.     .eabi_attribute 26, 2  
  11.     .eabi_attribute 30, 6  
  12.     .eabi_attribute 18, 4  
  13.     .file   "hello.c"  
  14.     .text  
  15.     .align  2  
  16.     .global main  
  17.     .type   main, %function  
  18. main:  
  19.     .fnstart  
  20. .LFB0:  
  21.     @ args = 0, pretend = 0, frame = 16  
  22.     @ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0  
  23.     @ link register save eliminated.  
  24.     str fp, [sp, #-4]!  
  25.     .save {fp}  
  26. .LCFI0:  
  27.     .setfp fp, sp, #0  
  28.     add fp, sp, #0  
  29. .LCFI1:  
  30.     .pad #20  
  31.     sub sp, sp, #20  
  32. .LCFI2:  
  33.     flds    s15, .L3  
  34.     fsts    s15, [fp, #-16]  
  35.     flds    s15, .L3+4  
  36.     fsts    s15, [fp, #-12]  
  37.     flds    s14, [fp, #-16]  
  38.     flds    s15, [fp, #-12]  
  39.     fdivs   s15, s14, s15  
  40.     fsts    s15, [fp, #-8]  
  41.     mov r3, #0  
  42.     mov r0, r3  
  43.     add sp, fp, #0  
  44.     ldmfd   sp!, {fp}  
  45.     bx  lr  
  46. .L4:  
  47.     .align  2  
  48. .L3:  
  49.     .word   1067030938  
  50.     .word   1067869798  
  51. .LFE0:  
  52.     .fnend  
  53.     .size   main, .-main  
  54.     .ident  "GCC: (Sourcery G++ Lite 2009q3-67) 4.4.1"  
  55.     .section    .note.GNU-stack,"",%progbits  

4、 arm-eabi-gcc  -S hello.c -mfpu=neon -mfloat-abi=softfp


[cpp] view plain copy 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1.     .arch armv5te  
  2.     .eabi_attribute 27, 3  
  3.     .fpu neon  
  4.     .eabi_attribute 20, 1  
  5.     .eabi_attribute 21, 1  
  6.     .eabi_attribute 23, 3  
  7.     .eabi_attribute 24, 1  
  8.     .eabi_attribute 25, 1  
  9.     .eabi_attribute 26, 2  
  10.     .eabi_attribute 30, 6  
  11.     .eabi_attribute 18, 4  
  12.     .file   "hello.c"  
  13.     .text  
  14.     .align  2  
  15.     .global main  
  16.     .type   main, %function  
  17. main:  
  18.     .fnstart  
  19. .LFB0:  
  20.     @ args = 0, pretend = 0, frame = 16  
  21.     @ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0  
  22.     @ link register save eliminated.  
  23.     str fp, [sp, #-4]!  
  24.     .save {fp}  
  25. .LCFI0:  
  26.     .setfp fp, sp, #0  
  27.     add fp, sp, #0  
  28. .LCFI1:  
  29.     .pad #20  
  30.     sub sp, sp, #20  
  31. .LCFI2:  
  32.     flds    s15, .L3  
  33.     fsts    s15, [fp, #-16]  
  34.     flds    s15, .L3+4  
  35.     fsts    s15, [fp, #-12]  
  36.     flds    s14, [fp, #-16]  
  37.     flds    s15, [fp, #-12]  
  38.     fdivs   s15, s14, s15  
  39.     fsts    s15, [fp, #-8]  
  40.     mov r3, #0  
  41.     mov r0, r3  
  42.     add sp, fp, #0  
  43.     ldmfd   sp!, {fp}  
  44.     bx  lr  
  45. .L4:  
  46.     .align  2  
  47. .L3:  
  48.     .word   1067030938  
  49.     .word   1067869798  
  50. .LFE0:  
  51.     .fnend  
  52.     .size   main, .-main  
  53.     .ident  "GCC: (Sourcery G++ Lite 2009q3-67) 4.4.1"  
  54.     .section    .note.GNU-stack,"",%progbits  

5、 arm-eabi-gcc  -S hello.c -mfpu=vfpv3 -mfloat-abi=softfp


[cpp] view plain copy 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1.     .arch armv5te  
  2.     .eabi_attribute 27, 3  
  3.     .fpu vfpv3  
  4.     .eabi_attribute 20, 1  
  5.     .eabi_attribute 21, 1  
  6.     .eabi_attribute 23, 3  
  7.     .eabi_attribute 24, 1  
  8.     .eabi_attribute 25, 1  
  9.     .eabi_attribute 26, 2  
  10.     .eabi_attribute 30, 6  
  11.     .eabi_attribute 18, 4  
  12.     .file   "hello.c"  
  13.     .text  
  14.     .align  2  
  15.     .global main  
  16.     .type   main, %function  
  17. main:  
  18.     .fnstart  
  19. .LFB0:  
  20.     @ args = 0, pretend = 0, frame = 16  
  21.     @ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0  
  22.     @ link register save eliminated.  
  23.     str fp, [sp, #-4]!  
  24.     .save {fp}  
  25. .LCFI0:  
  26.     .setfp fp, sp, #0  
  27.     add fp, sp, #0  
  28. .LCFI1:  
  29.     .pad #20  
  30.     sub sp, sp, #20  
  31. .LCFI2:  
  32.     flds    s15, .L3  
  33.     fsts    s15, [fp, #-16]  
  34.     flds    s15, .L3+4  
  35.     fsts    s15, [fp, #-12]  
  36.     flds    s14, [fp, #-16]  
  37.     flds    s15, [fp, #-12]  
  38.     fdivs   s15, s14, s15  
  39.     fsts    s15, [fp, #-8]  
  40.     mov r3, #0  
  41.     mov r0, r3  
  42.     add sp, fp, #0  
  43.     ldmfd   sp!, {fp}  
  44.     bx  lr  
  45. .L4:  
  46.     .align  2  
  47. .L3:  
  48.     .word   1067030938  
  49.     .word   1067869798  
  50. .LFE0:  
  51.     .fnend  
  52.     .size   main, .-main  
  53.     .ident  "GCC: (Sourcery G++ Lite 2009q3-67) 4.4.1"  
  54.     .section    .note.GNU-stack,"",%progbits  

6、 arm-eabi-gcc  -S hello.c -mfpu=vfpv3 -mfloat-abi=hard


[cpp] view plain copy 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1.     .arch armv5te  
  2.     .eabi_attribute 27, 3  
  3.     .eabi_attribute 28, 1  
  4.     .fpu vfpv3  
  5.     .eabi_attribute 20, 1  
  6.     .eabi_attribute 21, 1  
  7.     .eabi_attribute 23, 3  
  8.     .eabi_attribute 24, 1  
  9.     .eabi_attribute 25, 1  
  10.     .eabi_attribute 26, 2  
  11.     .eabi_attribute 30, 6  
  12.     .eabi_attribute 18, 4  
  13.     .file   "hello.c"  
  14.     .text  
  15.     .align  2  
  16.     .global main  
  17.     .type   main, %function  
  18. main:  
  19.     .fnstart  
  20. .LFB0:  
  21.     @ args = 0, pretend = 0, frame = 16  
  22.     @ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0  
  23.     @ link register save eliminated.  
  24.     str fp, [sp, #-4]!  
  25.     .save {fp}  
  26. .LCFI0:  
  27.     .setfp fp, sp, #0  
  28.     add fp, sp, #0  
  29. .LCFI1:  
  30.     .pad #20  
  31.     sub sp, sp, #20  
  32. .LCFI2:  
  33.     flds    s15, .L3  
  34.     fsts    s15, [fp, #-16]  
  35.     flds    s15, .L3+4  
  36.     fsts    s15, [fp, #-12]  
  37.     flds    s14, [fp, #-16]  
  38.     flds    s15, [fp, #-12]  
  39.     fdivs   s15, s14, s15  
  40.     fsts    s15, [fp, #-8]  
  41.     mov r3, #0  
  42.     mov r0, r3  
  43.     add sp, fp, #0  
  44.     ldmfd   sp!, {fp}  
  45.     bx  lr  
  46. .L4:  
  47.     .align  2  
  48. .L3:  
  49.     .word   1067030938  
  50.     .word   1067869798  
  51. .LFE0:  
  52.     .fnend  
  53.     .size   main, .-main  
  54.     .ident  "GCC: (Sourcery G++ Lite 2009q3-67) 4.4.1"  
  55.     .section    .note.GNU-stack,"",%progbits  

从上面可以看到,使用softfp和hard使用的指令集是一样的,都是硬件浮点, neon和vfp的区别,仅仅体现在.fpu vfpv3和.fpu neon.



7、 arm-eabi-gcc  -S hello.c -mfloat-abi=hard

[cpp] view plain copy 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1.     .arch armv5te  
  2.     .eabi_attribute 27, 3  
  3.     .eabi_attribute 28, 1  
  4.     .fpu vfp  
  5.     .eabi_attribute 20, 1  
  6.     .eabi_attribute 21, 1  
  7.     .eabi_attribute 23, 3  
  8.     .eabi_attribute 24, 1  
  9.     .eabi_attribute 25, 1  
  10.     .eabi_attribute 26, 2  
  11.     .eabi_attribute 30, 6  
  12.     .eabi_attribute 18, 4  
  13.     .file   "hello.c"  
  14.     .text  
  15.     .align  2  
  16.     .global main  
  17.     .type   main, %function  
  18. main:  
  19.     .fnstart  
  20. .LFB0:  
  21.     @ args = 0, pretend = 0, frame = 16  
  22.     @ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0  
  23.     @ link register save eliminated.  
  24.     str fp, [sp, #-4]!  
  25.     .save {fp}  
  26. .LCFI0:  
  27.     .setfp fp, sp, #0  
  28.     add fp, sp, #0  
  29. .LCFI1:  
  30.     .pad #20  
  31.     sub sp, sp, #20  
  32. .LCFI2:  
  33.     flds    s15, .L3  
  34.     fsts    s15, [fp, #-16]  
  35.     flds    s15, .L3+4  
  36.     fsts    s15, [fp, #-12]  
  37.     flds    s14, [fp, #-16]  
  38.     flds    s15, [fp, #-12]  
  39.     fdivs   s15, s14, s15  
  40.     fsts    s15, [fp, #-8]  
  41.     mov r3, #0  
  42.     mov r0, r3  
  43.     add sp, fp, #0  
  44.     ldmfd   sp!, {fp}  
  45.     bx  lr  
  46. .L4:  
  47.     .align  2  
  48. .L3:  
  49.     .word   1067030938  
  50.     .word   1067869798  
  51. .LFE0:  
  52.     .fnend  
  53.     .size   main, .-main  
  54.     .ident  "GCC: (Sourcery G++ Lite 2009q3-67) 4.4.1"  
  55.     .section    .note.GNU-stack,"",%progbits  

当直接使用-mfloat-abi=hard时,会默认使用.fpu vfp硬件浮点。
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