高效率嵌入式程序開(kāi)發(fā)技巧

通常，工程師總是竭力避免使用冗余變量，以精簡(jiǎn)程序。一般情況下這樣做是正確的，但是也有例外，如下所示：
int f(void);
int g(void);
file://f()和g()不訪問(wèn)全局變量errs
int errs; file://全局變量
void test1(void)
{ errs += f();
errs += g();
}
void test2(void)
{ int localerrs = errs;
// 定義冗余的局部變量
localerrs += f();
localerrs += g();
errs = localerrs;
}
在第一種情況test1()里，每次訪問(wèn)全局變量errs時(shí)都要先從相應(yīng)的存儲(chǔ)器下載到寄存器里，經(jīng)f()或g()函數(shù)調(diào)用后再存儲(chǔ)回原來(lái)的存儲(chǔ)器里面。在該例子中，一共要進(jìn)行兩次這樣的下載/存儲(chǔ)操作。而在第二種情況test2()里，局部變量localerrs被分配以寄存器，這樣一來(lái)，整個(gè)函數(shù)就只需要一次下載/存儲(chǔ)全局變量存儲(chǔ)器了。盡量節(jié)省存儲(chǔ)器訪問(wèn)的次數(shù)，對(duì)于提高系統(tǒng)性能非常有用。

循環(huán)程序的處理
計(jì)數(shù)循環(huán)是程序中常用的流程控制結(jié)構(gòu)。在C中，類似下面的for循環(huán)比比皆是：
for(loop=1；loop=limit；loop++)

這種累加計(jì)數(shù)的方法符合一般的自然思維習(xí)慣，所以比下面的遞減計(jì)數(shù)方法使用更多：
for(loop=limit；loop！=0； loop--)
這兩者在邏輯上并沒(méi)有效率差異，但是映射到具體的體系結(jié)構(gòu)中，就產(chǎn)生了很大的不同。

累加法比遞減法多用了一條指令，當(dāng)循環(huán)次數(shù)比較多的時(shí)候，這兩段代碼就會(huì)在性能上產(chǎn)生明顯的差異。分析其本質(zhì)原因，在于當(dāng)進(jìn)行一個(gè)非零常數(shù)比較時(shí)，必須用專門的CMP指令來(lái)執(zhí)行；而當(dāng)一個(gè)變量與零進(jìn)行比較時(shí)，ARM指令可以直接利用條件執(zhí)行的特性(NE)來(lái)進(jìn)行判斷。很多時(shí)候循環(huán)展開(kāi)由編譯器自動(dòng)完成，不過(guò)應(yīng)注意對(duì)中間變量或結(jié)果被更改的循環(huán)，編譯程序往往拒絕展開(kāi)，這時(shí)候就需要工程師自己來(lái)做展開(kāi)工作了。

尤其值得注意的是，在有內(nèi)部指令cache的CPU上(如ARM946ES芯片)，因?yàn)檠h(huán)展開(kāi)的代碼很大，往往會(huì)出現(xiàn)高速緩沖存儲(chǔ)器溢出。這時(shí)展開(kāi)的代碼會(huì)頻繁地在CPU的高速緩沖存儲(chǔ)器和內(nèi)存之間來(lái)回調(diào)用，又因?yàn)楦咚倬彌_存儲(chǔ)器速度很高，所以此時(shí)循環(huán)展開(kāi)反而會(huì)變慢。同時(shí)，循環(huán)展開(kāi)會(huì)影響矢量運(yùn)算優(yōu)化。

ARM處理器核對(duì)NZ(零比較轉(zhuǎn)移)有特別的指令處理，速度非?？?，如果你的循環(huán)對(duì)方向不敏感，可以由大向小循環(huán)。需要注意的是，如果指針操作使用了i值，這種方法可能引起指針?biāo)饕绲膰?yán)重錯(cuò)誤(i = MAX+1)。當(dāng)然你可以通過(guò)對(duì)i做加減運(yùn)算來(lái)糾正，但是如果這樣就沒(méi)有提高效率的作用了。

結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)高效率嵌入式ARM程序開(kāi)發(fā)總結(jié)了一些編程技巧。在實(shí)際的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，可以大大的提高系統(tǒng)的性能，特別是在多媒體和通信等復(fù)雜度高的應(yīng)用中，對(duì)程序設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。