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ARM處理器的浮點運算單元(FPU)

供稿:韜睿(上海)計算機科技有限公司 2016/1/19 14:21:52

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  • 關鍵詞: FPU ARM Toradex
  • 摘要:本文介紹了基于ARM處理器的浮點運算單元(FPU、浮點優化方式及性能比較等,可供學習參考。

浮點運算單元(FPU)簡介
  Float Point Unit,浮點運算單元是專用于浮點運算的協處理器,在計算領域,例如三角函數以及時域頻域變換通常會用到浮點運算。當CPU執行一個需要浮點數運算的程序時,有三種方式可以執行:軟件仿真器(浮點運算函數庫)、附加浮點運算器和集成浮點運算單元。 區別于以往的ARM9處理器,目前基于ContexTM構架的ARM處理均集成了浮點運算單元。如下圖Toradex ARM核心板產品所示,Nvidia TegraTM 2, TegraTM 3和 NXP/Freescale i.MX 6集成了VFPv3浮點運算單元。NXP/Freescale i.MX 7 集成了VFPv4浮點運算單元。ARM 浮點架構 (VFP) 為半精度、單精度和雙精度浮點運算中的浮點操作提供硬件支持。它完全符合 IEEE 754 標準,并提供完全軟件庫支持,與 NEONTM 多媒體處理功能結合使用時,可增強圖像應用程序的性能(如縮放、2D 和 3D 轉換、字體生成和數字過濾)。  


基于Toradex Colibri T20 和 Colibri/Apalis T30使用FPU
  Colibri T20 核心板帶有一個 VFPv3-D16 浮點運算單元(不帶 NEON) ,而 Colibri T30 和Apalis T30 帶有一個VFPv3-D32 (含有 NEON),通過以下的配置,將能夠有效的提高浮點運輸的效率,運算量愈大愈明顯。


./ Windows CE 編譯器的浮點優化
  在 Visual Studio 2008環境中,你可以直接為上述核心板生成含有浮點處理器加速的代碼,請在您的工程中按照以下步驟進行:
對于 WinCE 6:
- 打開 “Project” 菜單并選擇 “Properties”.
- 選擇 “Configuration Properties : C/C++ : Advanced”.
- 改變 “Enable floating point emulation” 為 “No”.
- 改變 “Compile for architecture”為 “ARM5T /QRarch5t”.
- 選擇 “Configuration Properties : C/C++ : Command Line : Additional Options”.
- 添加 “/QRfpe-“to the set of options.
- 關閉對話框并選擇"OK".


對于 WinCE 7:
- 打開"Project"菜單并選擇"Properties".
- 選擇 "Configuration Properties : C/C++ : Command Line : Additional Options".
- 添加 "/QRfpe-" to the set of options.
- 關閉對話框并選擇"OK".


請注意,這些功能在Visual Studio 2005 不能被實現。


./ 性能比較舉例
  通過Mark Riordan benchmark program我們做了一個簡單c代碼的性能比較程序。我們計算了這個循環所需要的時間如下,時間越短性能越好:

Module

Time

Compile Settings

Colibri PXA320 806MHz

about 3400 ms

VS08 WinCE 6 Release 默認配置.

Colibri T20 1.0GHz

about 545 ms

VS08 WinCE 6 Debug默認配置.

Colibri T20 1.0GHz

about 315 ms

VS08 WinCE 6 Release默認配置.

Colibri T20 1.0GHz

about 80 ms

VS08 WinCE 6/7 Release settings編譯器的浮點優化打開

Colibri T20 1.0GHz

about 80 ms

Linux optimized GCC settings編譯器的浮點優化.

Colibri T30 1.3GHz

about 60 ms

VS08 WinCE 6/7 Release settings編譯器的浮點優化打開

審核編輯(王靜)
更多內容請訪問 韜睿(上海)計算機科技有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=16879)

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