日記/2009-01-18/ARM EABI と浮動小数点演算
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開始行:
* ARM EABI と浮動小数点演算 [#o9ef87e3]
前回のベンチマークで，EABI 環境では浮動小数点演算が改善さ...
** プログラム [#re195582]
こんなプログラムを書いて
#include <stdio.h>
int main ( void )
{
double a = 1.0, b = 2.0;
printf ( "%f\n", a + b );
return 0;
}
こんなふうにコンパイルします．
$ gcc -mfpu=fpa -O0 floattest.c
浮動小数点演算が最適化されてしまっては意味が無いので，-O0...
** OABI 環境 [#p6128db4]
生成された a.out をディスアセンブルしてみます．
$ objdump -d a.out
a.out: file format elf32-littlearm
…（略）…
000083c0 <main>:
83c0: e1a0c00d mov ip, sp
83c4: e92dd810 stmdb sp!, {r4, fp, ip,...
83c8: e24cb004 sub fp, ip, #4 ;...
83cc: e24dd010 sub sp, sp, #16 ;...
83d0: e28f3044 add r3, pc, #68 ;...
83d4: e8930018 ldmia r3, {r3, r4}
83d8: e50b3020 str r3, [fp, #-32]
83dc: e50b401c str r4, [fp, #-28]
83e0: e28f303c add r3, pc, #60 ;...
83e4: e8930018 ldmia r3, {r3, r4}
83e8: e50b3018 str r3, [fp, #-24]
83ec: e50b4014 str r4, [fp, #-20]
83f0: ed1b9108 ldfd f1, [fp, #-32]
83f4: ed1b8106 ldfd f0, [fp, #-24]
83f8: ee010180 adfd f0, f1, f0
83fc: e59f0028 ldr r0, [pc, #40] ;...
8400: ed2d8102 stfd f0, [sp, #-8]!
8404: e8bd0006 ldmia sp!, {r1, r2}
8408: ebffffa3 bl 829c <.text-0x18>
840c: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
8410: e1a00003 mov r0, r3
8414: e24bd010 sub sp, fp, #16 ;...
8418: e89da810 ldmia sp, {r4, fp, sp, ...
841c: 3ff00000 svccc 0x00f00000 ;...
8420: 00000000 andeq r0, r0, r0
8424: 40000000 andmi r0, r0, r0
8428: 00000000 andeq r0, r0, r0
842c: 00008524 andeq r8, r0, r4, lsr #10
…（略）…
ldfd とか adfd なんていうニーモニックが見えますね．
浮動小数点演算ユニットの無い CPU の場合，
+ 浮動小数点演算を実行しようとする
+ 未定義命令なので例外が発生
+ カーネルの例外処理に飛ぶ
+ 実行しようとした命令が浮動小数点演算である
+ カーネル側の浮動小数点演算エミュレーションコードを実行
+ ユーザプログラムに復帰
なんて処理を行います．
いちいちカーネルモードとユーザモードを行き来するので，オ...
** EABI 環境の場合 [#mb206cff]
同様にコンパイルした実行ファイルを同様にディスアセンブル...
$ objdump -d a.out
a.out: file format elf32-littlearm
…（略）…
00008398 <main>:
8398: e1a0c00d mov ip, sp
839c: e92dd810 push {r4, fp, ip, lr, ...
83a0: e24cb004 sub fp, ip, #4 ;...
83a4: e24dd014 sub sp, sp, #20 ;...
83a8: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
83ac: e3a045ff mov r4, #1069547520 ;...
83b0: e2844603 add r4, r4, #3145728 ...
83b4: e50b3024 str r3, [fp, #-36]
83b8: e50b4020 str r4, [fp, #-32]
83bc: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
83c0: e3a04101 mov r4, #1073741824 ;...
83c4: e50b301c str r3, [fp, #-28]
83c8: e50b4018 str r4, [fp, #-24]
83cc: e24b0024 sub r0, fp, #36 ;...
83d0: e8900003 ldm r0, {r0, r1}
83d4: e24b201c sub r2, fp, #28 ;...
83d8: e892000c ldm r2, {r2, r3}
83dc: eb00000e bl 841c <__adddf3>
83e0: e1a03000 mov r3, r0
83e4: e1a04001 mov r4, r1
83e8: e59f001c ldr r0, [pc, #28] ;...
83ec: e1a02003 mov r2, r3
83f0: e1a03004 mov r3, r4
83f4: ebffffb3 bl 82c8 <_init+0x50>
83f8: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
83fc: e1a00003 mov r0, r3
8400: e24bd010 sub sp, fp, #16 ;...
8404: e89d6810 ldm sp, {r4, fp, sp, ...
8408: e12fff1e bx lr
840c: 000088c4 .word 0x000088c4
…（略）…
浮動小数点の足し算は，__adddf3 というルーチンをコールして...
で，この __adddf3 は
0000841c <__adddf3>:
841c: e92d4030 push {r4, r5, lr}
8420: e1a04081 lsl r4, r1, #1
8424: e1a05083 lsl r5, r3, #1
8428: e1340005 teq r4, r5
842c: 01300002 teqeq r0, r2
8430: 1194c000 orrsne ip, r4, r0
8434: 1195c002 orrsne ip, r5, r2
8438: 11f0cac4 mvnsne ip, r4, asr #21
843c: 11f0cac5 mvnsne ip, r5, asr #21
8440: 0a00008c beq 8678 <__adddf3+0x...
8444: e1a04aa4 lsr r4, r4, #21
8448: e0745aa5 rsbs r5, r4, r5, lsr #21
844c: b2655000 rsblt r5, r5, #0 ;...
8450: da000006 ble 8470 <__adddf3+0x...
…（略）…
と，実行プログラムにスタティックリンクされてたりします．
つまり，EABI 環境での浮動小数点演算は，ユーザスペースのプ...
** というわけで [#l0cffeb6]
先日のベンチマークの結果も納得できましたね．
終了行:
* ARM EABI と浮動小数点演算 [#o9ef87e3]
前回のベンチマークで，EABI 環境では浮動小数点演算が改善さ...
** プログラム [#re195582]
こんなプログラムを書いて
#include <stdio.h>
int main ( void )
{
double a = 1.0, b = 2.0;
printf ( "%f\n", a + b );
return 0;
}
こんなふうにコンパイルします．
$ gcc -mfpu=fpa -O0 floattest.c
浮動小数点演算が最適化されてしまっては意味が無いので，-O0...
** OABI 環境 [#p6128db4]
生成された a.out をディスアセンブルしてみます．
$ objdump -d a.out
a.out: file format elf32-littlearm
…（略）…
000083c0 <main>:
83c0: e1a0c00d mov ip, sp
83c4: e92dd810 stmdb sp!, {r4, fp, ip,...
83c8: e24cb004 sub fp, ip, #4 ;...
83cc: e24dd010 sub sp, sp, #16 ;...
83d0: e28f3044 add r3, pc, #68 ;...
83d4: e8930018 ldmia r3, {r3, r4}
83d8: e50b3020 str r3, [fp, #-32]
83dc: e50b401c str r4, [fp, #-28]
83e0: e28f303c add r3, pc, #60 ;...
83e4: e8930018 ldmia r3, {r3, r4}
83e8: e50b3018 str r3, [fp, #-24]
83ec: e50b4014 str r4, [fp, #-20]
83f0: ed1b9108 ldfd f1, [fp, #-32]
83f4: ed1b8106 ldfd f0, [fp, #-24]
83f8: ee010180 adfd f0, f1, f0
83fc: e59f0028 ldr r0, [pc, #40] ;...
8400: ed2d8102 stfd f0, [sp, #-8]!
8404: e8bd0006 ldmia sp!, {r1, r2}
8408: ebffffa3 bl 829c <.text-0x18>
840c: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
8410: e1a00003 mov r0, r3
8414: e24bd010 sub sp, fp, #16 ;...
8418: e89da810 ldmia sp, {r4, fp, sp, ...
841c: 3ff00000 svccc 0x00f00000 ;...
8420: 00000000 andeq r0, r0, r0
8424: 40000000 andmi r0, r0, r0
8428: 00000000 andeq r0, r0, r0
842c: 00008524 andeq r8, r0, r4, lsr #10
…（略）…
ldfd とか adfd なんていうニーモニックが見えますね．
浮動小数点演算ユニットの無い CPU の場合，
+ 浮動小数点演算を実行しようとする
+ 未定義命令なので例外が発生
+ カーネルの例外処理に飛ぶ
+ 実行しようとした命令が浮動小数点演算である
+ カーネル側の浮動小数点演算エミュレーションコードを実行
+ ユーザプログラムに復帰
なんて処理を行います．
いちいちカーネルモードとユーザモードを行き来するので，オ...
** EABI 環境の場合 [#mb206cff]
同様にコンパイルした実行ファイルを同様にディスアセンブル...
$ objdump -d a.out
a.out: file format elf32-littlearm
…（略）…
00008398 <main>:
8398: e1a0c00d mov ip, sp
839c: e92dd810 push {r4, fp, ip, lr, ...
83a0: e24cb004 sub fp, ip, #4 ;...
83a4: e24dd014 sub sp, sp, #20 ;...
83a8: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
83ac: e3a045ff mov r4, #1069547520 ;...
83b0: e2844603 add r4, r4, #3145728 ...
83b4: e50b3024 str r3, [fp, #-36]
83b8: e50b4020 str r4, [fp, #-32]
83bc: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
83c0: e3a04101 mov r4, #1073741824 ;...
83c4: e50b301c str r3, [fp, #-28]
83c8: e50b4018 str r4, [fp, #-24]
83cc: e24b0024 sub r0, fp, #36 ;...
83d0: e8900003 ldm r0, {r0, r1}
83d4: e24b201c sub r2, fp, #28 ;...
83d8: e892000c ldm r2, {r2, r3}
83dc: eb00000e bl 841c <__adddf3>
83e0: e1a03000 mov r3, r0
83e4: e1a04001 mov r4, r1
83e8: e59f001c ldr r0, [pc, #28] ;...
83ec: e1a02003 mov r2, r3
83f0: e1a03004 mov r3, r4
83f4: ebffffb3 bl 82c8 <_init+0x50>
83f8: e3a03000 mov r3, #0 ; 0x0
83fc: e1a00003 mov r0, r3
8400: e24bd010 sub sp, fp, #16 ;...
8404: e89d6810 ldm sp, {r4, fp, sp, ...
8408: e12fff1e bx lr
840c: 000088c4 .word 0x000088c4
…（略）…
浮動小数点の足し算は，__adddf3 というルーチンをコールして...
で，この __adddf3 は
0000841c <__adddf3>:
841c: e92d4030 push {r4, r5, lr}
8420: e1a04081 lsl r4, r1, #1
8424: e1a05083 lsl r5, r3, #1
8428: e1340005 teq r4, r5
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8430: 1194c000 orrsne ip, r4, r0
8434: 1195c002 orrsne ip, r5, r2
8438: 11f0cac4 mvnsne ip, r4, asr #21
843c: 11f0cac5 mvnsne ip, r5, asr #21
8440: 0a00008c beq 8678 <__adddf3+0x...
8444: e1a04aa4 lsr r4, r4, #21
8448: e0745aa5 rsbs r5, r4, r5, lsr #21
844c: b2655000 rsblt r5, r5, #0 ;...
8450: da000006 ble 8470 <__adddf3+0x...
…（略）…
と，実行プログラムにスタティックリンクされてたりします．
つまり，EABI 環境での浮動小数点演算は，ユーザスペースのプ...
** というわけで [#l0cffeb6]
先日のベンチマークの結果も納得できましたね．
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