與編譯器開發(fā)商密切合作優(yōu)化微控制器開發(fā)

直接尋址
如在指針位移一節(jié)所述， AVR原來有一個(gè)頁面直接尋址模式，但是，對(duì)于編譯器該模式難于使用，且效率較低。由于我們需要更多的編碼空間來增加位移量，因此取消了頁面直接尋址模式。不過，如果完全沒有直接尋址模式，代碼效率也會(huì)降低，因?yàn)樵谟行┣闆r下需要訪問存放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的變量。尤其是處理靜態(tài)字符時(shí)，代碼開銷將會(huì)很大(達(dá)到50%)，因?yàn)殪o態(tài)變量必須保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，不能自動(dòng)放置到寄存器中。為了克服代碼效率低下的問題，我們占用一個(gè)16位地址來增加一些非頁面直接尋址指令。這樣，就可用一條指令來完成64KB數(shù)據(jù)空間的尋址。要訪問如此大的一個(gè)存儲(chǔ)器區(qū)域，訪問指令必須是兩個(gè)16位字。

如果訪問的字節(jié)數(shù)少(例如讀取一個(gè)字符)，使用這種尋址方式的效率高于指針方式。對(duì)于較大的區(qū)域，可能仍然是使用間接尋址比較有效(參見下面的示例)。

Loading of a character:
　　Indirect addressing (6 Bytes): Direct addressing (4 Bytes):
　LDI R30,LOW(CHARVAR) LDS R16,CHARVAR
　LDI R31,HIGH(CHARVAR)
　　　LD R16, Z
Loading of a long integer:
　Indirect addressing (12 Bytes) Direct addressing (16 Bytes)
　LDI R30,LOW(LONGVAR) LDS R0,LONGVAR
LDI R31,HIGH(LONGVAR) LDS R1,LONGVAR+1
　　　LDD R0,Z LDS R2,LONGVAR+2
　　　LDD R1,Z+1 LDS R3,LONGVAR+3
　　　LDD R2,Z+2
　　　LDD R3,Z+3

零標(biāo)志傳播
為實(shí)現(xiàn)條件轉(zhuǎn)移，需要使用一些指令來操作由一些標(biāo)志(flag)構(gòu)成的AVR狀態(tài)寄存器。跟在這類指令之后的條件轉(zhuǎn)移指令(conditional branch instruction)是否執(zhí)行轉(zhuǎn)移，取決于這些標(biāo)志的設(shè)置。使用運(yùn)算指令操作這些標(biāo)志，就可檢查一個(gè)數(shù)A與另一個(gè)數(shù)B之間的大小關(guān)系。當(dāng)被檢查的數(shù)為8位的數(shù)時(shí)，不存在什么問題，因?yàn)樗袠?biāo)志都依賴一條指令設(shè)置的標(biāo)志值。當(dāng)被檢查的數(shù)為16位或32位的數(shù)時(shí)(這在C語言中是常有的情況)，問題就有點(diǎn)棘手了，例如一個(gè)32位減法操作就相當(dāng)于要連續(xù)進(jìn)行4個(gè)8位減法操作，而每做一次8位減法，就會(huì)產(chǎn)生一組新的標(biāo)志。

為傳播進(jìn)位標(biāo)志，大多數(shù)處理器都包含一些能處理進(jìn)位標(biāo)志先前設(shè)置值的指令。例如，帶進(jìn)位的減法(SBC)指令；執(zhí)行SBC A,B語句就相當(dāng)于將A變成進(jìn)位位。但要正確完成所有的條件轉(zhuǎn)移操作，這里還有另一個(gè)標(biāo)志需要傳播，即零標(biāo)志。

示例：
　　　A=R3:R2:R1:R0,
　　　B=R7:R6:R5:R4

我們打算從A中減去B，并如果A=B就跳轉(zhuǎn)到一個(gè)指定位置。如果這個(gè)零標(biāo)志只依賴于最后的運(yùn)算指令，那么下面的指令將不會(huì)執(zhí)行：

　　　SUB R0,R4
　　　SBC R1,R5
　　　SBC R2,R6
　　　SBC R3,R7 ; R3=R7
　　　=> Zero flag set
　　　BREQ destination

這是因?yàn)锽REQ指令使用的標(biāo)志值只取決于最后的SBC指令設(shè)置的標(biāo)志值。如果大多數(shù)高位直接相等，即便32位數(shù)不相等，零標(biāo)志也將被置位，而轉(zhuǎn)移也會(huì)被執(zhí)行。這種問題也會(huì)出現(xiàn)在其他的條件轉(zhuǎn)移上。

有兩種辦法可以解決這個(gè)問題。一是保存每個(gè)指令產(chǎn)生的標(biāo)志，然后在第四個(gè)減法完成后檢查所有的零標(biāo)志。另一個(gè)更精細(xì)的方法是在進(jìn)位指令中傳播零標(biāo)志(參見下面方式)：

Znew =Not(R7) AND
　　　Not(R6) AND
　　　...
　　　Not(R0) AND
　　　Zold

使用這種方式傳播零標(biāo)志，所有條件轉(zhuǎn)移在最后一個(gè)減法操作完成后都會(huì)被執(zhí)行，因?yàn)閰⑴c標(biāo)志(溢出和正數(shù)標(biāo)志)所剩部分只取決于最高位字節(jié)。