《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 嵌入式技術 > 設計應用 > ARM程序優化及其在嵌入式TCP/IP協議實現中的應用
ARM程序優化及其在嵌入式TCP/IP協議實現中的應用
王運盛1, 陳 穎1,王 堅2
1.中國西南電子技術研究所,四川 成都610036; 2.總參陸航部駐成都地區軍代表室,四川 成都6
摘要: 本文從ARM結構的特點出發,根據程序優化的基本原則,闡述了面向ARM的C語言程序優化設計的一些基本原則和方法及其在TCP/IP協議實現中的應用。
Abstract:
Key words :

摘  要: 本文從ARM結構的特點出發,根據程序優化的基本原則,闡述了面向ARM的C語言程序優化設計的一些基本原則和方法及其在TCP/IP協議實現中的應用。
關鍵詞: 程序優化  嵌入式系統  ARM結構  TCP/IP協議

  隨著嵌入式技術的發展,人們對系統的智能化、小型化的要求也越來越高。基于ARM結構的微處理器以其高性能、低功耗、低價格等方面的優勢被廣泛應用于各種電子產品,特別是一些高端的嵌入式控制應用中,例如移動電話、工業控制、網絡通信等方面。ARM技術具有很好的性能和功效,其合作伙伴包括許多世界頂級的半導體公司??梢哉fARM技術幾乎無處不在。
  TCP/IP互聯網協議族在全世界范圍內已經成為開放系統互聯的協議,它提供了很好的交互操作能力,可兼容多種網絡技術。嵌入式技術與TCP/IP技術的結合已經展現出強勁的發展勢頭和巨大的市場潛力。如何開發面向ARM的高效代碼,尤其是提高類似于TCP/IP協議棧等基礎性的軟件模塊的執行效率已成為每個從事基于ARM的嵌入式系統開發人員必須思考的問題。
1  面向ARM的程序優化
  開發高效的程序涉及很多方面,包括優秀的算法實現、良好的編程風格以及針對目標的程序優化。程序優化是指軟件編程基本結束后,利用軟件開發工具對程序代碼進行調整和改進,使程序能夠更加充分地利用有限的軟硬件資源,縮減代碼尺寸,提高運行效率的過程[2]。
  在實際的程序設計過程中,程序優化的兩個目標(運行速度和代碼大小)往往是互相矛盾的。為了提高程序運行效率,就要以犧牲存儲空間、增加代碼量為代價;而為了減少程序代碼量、壓縮存儲器空間,可能又要以降低程序運行效率為代價。按照優化的側重點不同, 程序優化可分為運行速度優化和代碼尺寸優化。隨著微電子技術的不斷發展,存儲空間已不再是制約系統集成的主要因素。面向ARM的程序優化主要是討論如何在了解匯編語言和編譯規則的基礎上編寫出能夠高效運行的C語言程序。
  作為高性能、低功耗的RISC芯片,ARM的C語言編譯器已經非常成熟。盡管如此,在編寫面向ARM的C源程序時,對程序進行必要的優化仍是提高程序運行效率的有效途徑。以下是一些在實現TCP/IP協議過程中用到的比較典型的優化原則和方法,這些技術也適用于其他RISC指令集微處理器。
1.1 變量定義
  32位ARM處理器的指令集支持有符號/無符號的8位、16位、32位整型和浮點型變量類型,這不僅可以節省代碼,而且可以提高代碼的運行效率。按照作用范圍的不同,C語言的變量可以劃分為全局變量和局部變量。ARM編譯器通常將全局變量定位在存儲空間中,局部變量分配給通用寄存器。
  在全局變量聲明時,需要考慮最佳的存儲器布局,使得各種類型的變量能以32位的空間位基準對齊,從而減少不必要的存儲空間浪費,提高運行效率。如:
  char  a;  char  a;
  short b;  char  c;
  char  c;  short b;
  int  d;  int  d;
  這里定義的四個變量形式相同,只是次序不同,卻導致了在最終映像中不同的數據布局,如圖1所示。顯然第二種方式節約了更多的存儲器空間。

  對于局部變量,要盡量不使用32位以外的變量類型。當一個函數的局部變量數目不多時,編譯器會把局部變量分配給內部寄存器,每個變量占一個32位的寄存器。這樣short和char類型的變量不但起不到節省空間的作用,反而會耗費更多的指令周期來完成short和char的存取操作。C語言代碼及其編譯結果如下所示:
  

1.2 條件執行
  條件執行是程序中必不可少的基本操作。典型的條件執行代碼序列是由一個比較指令開始的,接下來是一系列相關的執行語句。ARM中的條件執行是通過對運算結果標志位進行判斷實現的,一些帶標志位的運算結果中,N和Z標志位的結果與比較語句的結果相同。盡管在C語言中沒有帶標志位的指令,但在面向ARM的C語言程序中,如果運算結果是與0作比較,編譯器會移去比較指令,通過一條帶標志位指令實現運算和判斷。例如:
  

  因此,面向ARM的C語言程序設計的條件判斷應當盡量采用“與0比較”的形式。C語言中,條件執行語句大多數應用在if條件判斷中,也有應用在復雜的關系運算(<,==,>等)及位操運算(&&,!,and等)中的。面向ARM的C語言程序設計中,有符號型變量應盡量采取x<0、x>=0、x==0、x!=0的關系運算;對于無符號型的變量應采用x==0、x!=0(或者x>0)關系運算符。編譯器都可以對條件執行進行優化。
  對于程序設計中的條件語句,應盡量簡化if和else判斷條件。與傳統的C語言程序設計有所不同,面向ARM的C語言程序設計中,關系表述中類似的條件應該集中在一起,使編譯器能夠對判斷條件進行優化。
1.3 循  環
  循環是程序設計中非常普遍的結構。在嵌入式系統中,微處理器執行時間在循環中運行的比例較大,因此關注循環的執行效率是非常必要的。除了在保證系統正確工作的前提下盡量簡化核循環體的過程以外,正確和高效的循環結束標志條件也非常重要。按照以上所述的“與0 比較”原則,程序中的循環結束條件應該是“減到0”的循環,結束條件盡量簡單。應盡可能在關鍵循環中采取上述的判斷形式,這樣可以在關鍵循環中省去一些不必要的比較語句,減少不必要的開銷,提高性能。如下面二個示例:
  

  fact1和fact2中通過定義局部變量a來減少對n的load/store操作。fact2函數遵循了“與0比較”原則,省去了fact1編譯結果中的比較指令,并且,變量n在整個循環過程不參與運算,也不需要保存。由于省去了寄存器分配,從而給其他部分程序的編譯帶來了方便,提高了運行效率。
“減到0”的方法同樣適用于while和do語句。
  如果一個循環體只循環幾次,可以用展開的方法提高運行效率。當循環展開后,不需要循環計數器和相關的跳轉語句,雖然代碼的長度有所增加,但是得到了更高的執行效率。
1.4 除法和求余
  ARM指令集中沒有提供整數的除法,除法是由C語言函數庫中的代碼(符號型_rt_sdiv和無符號型的_rt_udiv)實現的。一個32位數的除法需要20~140個周期,依賴于分子和分母的取值。除法操作所用的時間是一個時間常量乘每一位除法所需要的時間:
  Time(分子/分母)=C0+C1×log2(分子/分母)
                  =C0+C1×(log2(分子)-log2(分母))
  由于除法的執行周期長,耗費的資源多,程序設計中應當盡量避免使用除法。以下是一些避免調用除法的變通辦法:
  (1)在某些特定的程序設計時,可以把除法改寫為乘法。例如:(x/y)>z,在已知y是正數而且y×z是整數的情況下,就可以寫為x>(z×y)。
  (2)盡可能使用2的次方作為除數,編譯器使用移位操作完成除法,如128就比100更加適合。在程序設計中,使用無符號型的除法要快于符號型的除法。
  (3)使用求余運算的一個目的是為了按模計算,這樣的操作有時可以使用if的判斷語句來完成,考慮如下的應用:
  

  (4)對于一些特殊的除法和求余運算,采用查找表的方法也可以獲得很好的運行效果。
  在除以某些特定的常數時,編寫特定的函數完成此操作會比編譯產生的代碼效率高很多。ARM的C語言庫中就有二個這樣的符號型和無符號型數除以10的函數,用來完成十進制數的快速運算。在toolkit子目錄的examples\explasm\div.c和examples\thumb\div.c文件中,有這二個函數的ARM和Thumb版本。
2  面向ARM的程序優化在嵌入式TCP/IP協議實現中的應用
  筆者采用ATMEL公司的AT91RM9200微處理器,配合以太網物理層驅動芯片(DM9161)構建面向網絡的嵌入式系統硬件平臺,如圖2所示。在此平臺上,實現基于ARM微處理器的嵌入式TCP/IP協議處理。
基于ARM的嵌入式系統直接面向以太網數據,典型的以太網數據封裝格式如圖3所示。根據以上的優化方法,在變量定義時需要考慮最佳的存儲器布局,使得各種類型的變量能以32位的空間位基準對齊,對于功能函數中參加運算的數據應盡量采用32位的數據進行處理。

  嵌入式TCP/IP協議的實現通常采用Linux中的TCP/IP網絡結構層次。TCP/IP協議實現網絡層和控制層的ARP/RARP、IP、ICMP、TCP、UDP等協議,直接為HTTP、SMTP、FTP、TELNET等這樣的應用層協議提供支持。每個系統都需要具體定義應用層程序和協議軟件之間的接口。
  協議處理的一般流程如圖4所示。協議處理過程中需要多次條件判斷,對IP地址和TCP數據的校驗和處理循環比較是無法避免的,因此可以充分利用“與0比較”的條件判斷和“減到0”的循環來優化程序設計。


3  結束語
   除了以上所述的面向ARM的程序優化的原則和方法以外,C語言程序設計本身還有很多程序優化的方法。在上述基于ARM嵌入式系統硬件平臺的系統開發過程中,充分利用面向ARM的C程序優化設計方法,可將TCP/IP協議處理模塊的可執行代碼減少5%以上,執行效率有所提高。實踐證明,基于ARM的嵌入式系統設計中,在透徹了解ARM匯編指令的特性和編譯過程的基礎上,合理地使用程序優化的原則和方法可以有效地提高編譯效率和代碼執行效率。
參考文獻
1   竇振中.嵌入式處理器ARM技術及芯片.世界電子元器件,2003;(3)
2   劉侃,張永泰,劉洛琨.ARM程序設計優化策略與方法.單片機與嵌入式系統應用,2004;(4)
3   杜春雷.ARM體系結構與編程.北京:清華大學出版社,2003
4   劉崢嶸,張智超.嵌入式Linux應用開發詳解.北京:機械工業出版社,2004
5   Comer D E,Stevens D L.Internetworking With TCP/IP Vol Ⅱ:Design,Implementation,and Internals.Pearson Prentice  Hall,USA,2000
6   Peter Van Der Linden.Expert C Programming:Deep C  secret.Prentice Hall,USA,1994

此內容為AET網站原創,未經授權禁止轉載。
热re99久久精品国产66热_欧美小视频在线观看_日韩成人激情影院_庆余年2免费日韩剧观看大牛_91久久久久久国产精品_国产原创欧美精品_美女999久久久精品视频_欧美大成色www永久网站婷_国产色婷婷国产综合在线理论片a_国产精品电影在线观看_日韩精品视频在线观看网址_97在线观看免费_性欧美亚洲xxxx乳在线观看_久久精品美女视频网站_777国产偷窥盗摄精品视频_在线日韩第一页
  • <strike id="ygamy"></strike>
  • 
    
      • <del id="ygamy"></del>
        <tfoot id="ygamy"></tfoot>
          <strike id="ygamy"></strike>
          国产精品久久久久999| 亚洲国产精品久久久久婷婷老年| 亚洲欧美日韩成人高清在线一区| 在线视频精品一区| 欧美v国产在线一区二区三区| 亚洲一品av免费观看| 欧美日韩亚洲一区二区| 国内精品久久久久伊人av| 欧美午夜免费影院| 亚洲美女视频在线观看| 亚洲国产综合91精品麻豆| 黄色av成人| 欧美日韩国产影片| 亚洲一区视频在线| 午夜精品久久久久久久99樱桃| 久久频这里精品99香蕉| 亚洲一区免费视频| 国产欧美欧洲在线观看| 国内精品视频在线观看| 国产精品久久久久久久第一福利| 玖玖在线精品| 在线观看欧美日韩国产| 久久琪琪电影院| 在线观看国产日韩| 免费在线亚洲欧美| 亚洲大胆人体在线| 久久久www成人免费精品| 蜜桃伊人久久| 亚洲成色最大综合在线| 亚洲精品一区二区三区不| 欧美电影免费观看大全| 午夜精品视频在线| 亚洲电影观看| 国产精品亚洲一区| 国内外成人免费视频| 欧美日韩精品一区二区三区| 国产亚洲精品bt天堂精选| 亚洲人体一区| 亚洲最快最全在线视频| 午夜激情久久久| 亚洲欧洲免费视频| 欧美午夜精品一区| 亚洲精品一区二区三区蜜桃久| 亚洲一区美女视频在线观看免费| 欧美色综合网| 欧美11—12娇小xxxx| 另类av一区二区| 欧美高清在线一区二区| 国产精品视频精品| 国产精品美女久久久免费| 欧美大片在线影院| 韩国精品主播一区二区在线观看| 亚洲欧洲视频在线| 欧美日一区二区在线观看| 国产精品欧美日韩一区| 国自产拍偷拍福利精品免费一| 国产精品久久久久影院亚瑟| 国产精品国产福利国产秒拍| 欧美激情一区| 另类av一区二区| 国产精品色网| 欧美日韩欧美一区二区| 欧美第一黄色网| 欧美在线视频一区二区三区| 麻豆精品精品国产自在97香蕉| 国产精品国产三级国产aⅴ无密码| 亚洲国产1区| 激情久久久久久| 日韩一二三区视频| 欧美日韩和欧美的一区二区| 欧美风情在线观看| 亚洲欧美日韩人成在线播放| 午夜国产一区| 久久久亚洲欧洲日产国码αv| 亚洲欧美日韩成人高清在线一区| 亚洲自拍偷拍网址| 国产精品丝袜久久久久久app| 欧美亚洲日本一区| 久久精品视频一| 久久九九久久九九| 亚洲午夜日本在线观看| 中国日韩欧美久久久久久久久| 在线亚洲观看| 欧美日韩国产高清| 在线观看亚洲一区| 欧美日本在线视频| 久久久久久久久久久久久女国产乱| 一区二区自拍| 久久久久成人精品免费播放动漫| 久久精品官网| 在线免费观看日本一区| 久久久精品五月天| 久久av红桃一区二区小说| 亚洲人成啪啪网站| 亚洲在线视频网站| 午夜在线观看免费一区| 国产色产综合产在线视频| 久久伊伊香蕉| 亚洲免费人成在线视频观看| 亚洲一区精品在线| 国产精品久久久一本精品| 久久久久久香蕉网| 久久久国产亚洲精品| 日韩视频亚洲视频| 一区二区国产精品| 欧美系列亚洲系列| 亚洲美女毛片| 一本久道久久综合狠狠爱| 国产精品一区视频| 久久精品一级爱片| 亚洲一区中文| 国产欧美精品xxxx另类| 国产精品一区2区| 亚洲欧美激情一区二区| 欧美日韩精品一区二区三区四区| 免费成人美女女| 国产精品国产福利国产秒拍| 欧美久久婷婷综合色| 国产精品三级视频| 欧美日韩成人一区二区| 99精品热6080yy久久| 美女国内精品自产拍在线播放| 在线日韩日本国产亚洲| 亚洲美女在线国产| 亚洲综合成人在线| 亚洲欧洲精品一区二区三区不卡| 免费观看不卡av| 性伦欧美刺激片在线观看| 久久艳片www.17c.com| 亚洲伦理自拍| 久久不射中文字幕| 亚洲欧美国产日韩中文字幕| 一区二区三区国产精华| 国产欧美日韩亚洲一区二区三区| 亚洲天堂成人在线观看| 国产精品高潮呻吟久久av黑人| 亚洲精品黄网在线观看| 国产精品免费网站| 欧美日韩高清在线| 一本色道久久加勒比精品| 欧美日韩大片| 久久精品国产99| 另类专区欧美制服同性| 午夜国产一区| 亚洲一区二区三区四区五区午夜| 久久青青草综合| 国产一区二区精品在线观看| 国产欧美va欧美va香蕉在| 午夜亚洲伦理| 欧美日韩一区二区在线观看视频| 亚洲国产精品一区二区第四页av| 国产精品国产精品| 久久中文字幕一区二区三区| 欧美日韩的一区二区| 亚洲影院高清在线| 一区二区福利| 午夜视频久久久久久| 亚洲精品裸体| 亚洲视频视频在线| 欧美mv日韩mv国产网站| 亚洲国产精品一区二区第一页| 夜夜嗨av一区二区三区网站四季av| 欧美剧在线免费观看网站| 欧美日韩亚洲一区二区三区四区| 欧美日韩在线高清| 国产精品户外野外| 久久免费国产精品1| 亚洲三级电影全部在线观看高清| 麻豆精品精华液| 玖玖玖免费嫩草在线影院一区| 国内精品久久久久国产盗摄免费观看完整版| 国产精品伦子伦免费视频| 欧美高清不卡在线| 国模叶桐国产精品一区| 久久久久久久一区二区| 久久久久久久久久久成人| 亚洲一区二区三区乱码aⅴ| 久久久亚洲午夜电影| 香蕉久久夜色精品国产使用方法| 91久久精品国产91久久| 久久久九九九九| 激情成人av在线| 国产精品初高中精品久久| 一区二区视频免费在线观看| 亚洲每日在线| 亚洲国产日韩综合一区| 亚洲欧美日韩国产综合在线| 欧美一区2区视频在线观看| 蜜臀av性久久久久蜜臀aⅴ四虎| 一区二区三区高清视频在线观看| 亚洲欧美一区在线| 久久久91精品国产一区二区三区| 一区二区三区视频在线播放| 久久免费视频在线观看| 日韩视频二区| 久久www成人_看片免费不卡| 最新中文字幕一区二区三区| 久久成人免费网| 久久久www成人免费毛片麻豆| 国产精品毛片va一区二区三区| 亚洲一区二三| 午夜精品久久久久久久久久久久| 欧美日韩在线免费视频| 午夜精品久久久久久久99热浪潮| 亚洲精品综合精品自拍| 久久不见久久见免费视频1| 夜夜夜精品看看| 日韩视频在线一区二区三区| 99re热精品| 欧美午夜精品久久久久久久| 蜜臀av性久久久久蜜臀aⅴ四虎| 欧美一级久久久久久久大片| 亚洲国产成人高清精品| 国内精品模特av私拍在线观看| 国产综合色精品一区二区三区| 欧美视频在线视频| 亚洲精品日韩综合观看成人91| 欧美日韩美女在线| 韩国一区电影| 欧美一激情一区二区三区| 久久国产直播| 国产精品一区久久久| 亚洲激情视频在线播放| 国产精品国产亚洲精品看不卡15| 欧美日韩精品综合| 夜夜嗨av一区二区三区网站四季av| 亚洲欧洲日夜超级视频| 久久先锋影音av| 亚洲精品久久久久中文字幕欢迎你| 国产精品青草久久| 国产一区二区三区四区| 国产一区观看| 亚洲日本电影在线| 欧美三级免费| 日韩一级黄色av| 国产精品久久久久aaaa| 亚洲高清三级视频| 亚洲精品在线看| 在线免费观看日本欧美| 欧美区在线播放| 国产精品嫩草久久久久| 欧美性色视频在线| 欧美v国产在线一区二区三区| 久久在精品线影院精品国产| 欧美一区三区三区高中清蜜桃| 欧美激情精品久久久久久蜜臀| 欧美日韩在线免费视频| 狠狠综合久久av一区二区小说| 欧美一区二区三区四区夜夜大片| 麻豆精品一区二区av白丝在线| 国产精品羞羞答答xxdd| 在线播放国产一区中文字幕剧情欧美| 免费h精品视频在线播放| 久久美女艺术照精彩视频福利播放| 99香蕉国产精品偷在线观看| 久久久久久9999| 欧美在线视频播放| 亚洲国产日日夜夜| 亚洲欧美视频| 国产一区二三区| 国产精品日日做人人爱| 在线免费不卡视频| 在线精品亚洲| 欧美偷拍一区二区| 一道本一区二区| 午夜视频在线观看一区二区| 国产午夜精品久久久久久免费视| 国产亚洲福利一区| 美女被久久久| 亚洲一区二区三区四区中文| 欧美电影打屁股sp| 在线成人www免费观看视频| 午夜性色一区二区三区免费视频| 欧美一区二区免费观在线| 国产亚洲精品久久久| 日韩一区二区福利| 欧美电影免费观看高清完整版| 欧美一区二区三区电影在线观看| 经典三级久久| 狂野欧美激情性xxxx| 亚洲一区二区三区三| 在线免费观看日本欧美| 国产精品美女www爽爽爽视频| 国产伦精品一区二区三区高清| 欧美日韩综合久久| 欧美三级乱人伦电影| 欧美日韩国产综合网| 久久频这里精品99香蕉| 国产日韩欧美在线观看| 欧美成人一品| 亚洲欧美综合另类中字| 蜜桃av一区二区在线观看| 在线欧美一区| 欧美二区在线看| 久久精品视频免费观看| 亚洲级视频在线观看免费1级| 午夜精品久久久99热福利| 欧美成人有码| 国产亚洲精品bt天堂精选| 国产精品美女久久久| 亚洲国产精品黑人久久久| 国产精品黄色在线观看| 欧美一区二区三区男人的天堂| 国产精品久久久久一区二区三区共| 亚洲午夜久久久久久尤物| 一区二区国产在线观看| 欧美日韩在线一二三| 国产自产高清不卡| 亚洲三级视频| 香蕉视频成人在线观看| 欧美色图五月天| 欧美精品999| 国产亚洲一区二区在线观看| 开元免费观看欧美电视剧网站| 亚洲综合久久久久| 久久久精品欧美丰满| 欧美成人激情视频| 老司机精品视频一区二区三区| 怡红院av一区二区三区| 国产精品视频一区二区高潮| 国产精品毛片大码女人| 亚洲精品自在久久| 精品69视频一区二区三区| 国产日韩综合| 欧美aa在线视频| 久久人人97超碰精品888| 欧美激情1区2区3区| 亚洲欧美日韩第一区|