21ic电子技术开发论坛 › 单片机与嵌入式系统 › 沁恒USB蓝牙MCU › CH32V307浮点指令生成测试
返回列表 发新帖我要提问

[单片机芯片] CH32V307浮点指令生成测试

[复制链接]
 楼主| zhanzr21 发表于 2023-9-16 21:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
FPU, riscv, CH32V307, 浮点, 单精度
#申请原创#
IMG_20230910_155617548.jpg
CH32V307芯片的内核是QinkeV4F,带有FPU.
做个代码测试一下子FPU指令相对于软浮点代码的效率对比.

测试代码:
复制
  1. #include <stdint.h>
    


  2. 

  3. #define TEST_CNT    1000000
    


  4. 

  5. float test_float(void) {
    

  6.     float sum = 0.1;
    


  7. 

  8.     for(uint32_t i=0; i < TEST_CNT; ++i) {
    

  9.         sum += 0.625;
    

  10.     }
    


  11. 

  12.     return sum;
    

  13. }
    


  14. 

  15. double test_double(void) {
    

  16.     double sum = 0.1;
    


  17. 

  18.     for(uint32_t i=0; i < TEST_CNT; ++i) {
    

  19.         sum += 0.625;
    

  20.     }
    


  21. 

  22.     return sum;
    

  23. }
复制
  1. {
    

  2.             uint32_t s_ticks = g_ticks;
    

  3.             float result = test_float();
    

  4.             uint32_t e_ticks = g_ticks;
    

  5.             printf( "%u - %u\r\n", s_ticks, e_ticks);
    

  6.             printf( "%f, test duration %u\r\n", result, e_ticks - s_ticks);
    

  7.         }
    


  8. 

  9.         {
    

  10.             uint32_t s_ticks = g_ticks;
    

  11.             double result = test_double();
    

  12.             uint32_t e_ticks = g_ticks;
    

  13.             printf( "%u - %u\r\n", s_ticks, e_ticks);
    

  14.             printf( "%f, double duration %u\r\n", result, e_ticks - s_ticks);
    

  15.         }
通过配置是否使用FPU来对比运行效率,主要是这两个配置选项:
566866505ac31cbcda.png
运行结果:
使用了FPU指令:
复制
  1. 625000.125000, test duration 41
    

  2. 625000.100000, double duration 1186
不使用FPU指令,软件模拟浮点运算:
复制
  1. 625000.125000, test duration 763
    

  2. 625000.100000, double duration 1031
结论:
单精度情况下, 硬件FPU指令比软件浮点快近19倍.
763/41 = 18.609756097560975

对于双精度情况, 由于都是软件模拟, 所以性能近似.
那么为什么, 使用软件模拟浮点运算时, 双精度的性能要稍稍提升一点.( 1186/1131 = 1.0486295313881522, 约5个百分点的提升).
本人认为是单精度与双精度都使用了软件模拟运算, 某些共通部分有一些编译器与连接器带来的优化效果.

最后看看两种情况下生成的代码差异.
1. 硬件FPU:
复制
  1.    4                      .Ltext0:
    

  2.    5                              .cfi_sections        .debug_frame
    

  3.    6                              .section        .text.test_float,"ax",@progbits
    

  4.    7                              .align        1
    

  5.    8                              .globl        test_float
    

  6.   10                      test_float:
    

  7.   11                      .LFB0:
    

  8.   12                              .file 1 "../User/test_float_double.c"
    

  9.    1:../User/test_float_double.c **** /*
    

  10.    2:../User/test_float_double.c ****  * test_float_double.c
    

  11.    3:../User/test_float_double.c ****  *
    

  12.    4:../User/test_float_double.c ****  *  Created on: Sep 16, 2023
    

  13.    5:../User/test_float_double.c ****  *      Author: Administrator
    

  14.    6:../User/test_float_double.c ****  */
    

  15.    7:../User/test_float_double.c **** #include <stdint.h>
    

  16.    8:../User/test_float_double.c **** 
    

  17.    9:../User/test_float_double.c **** #define TEST_CNT    1000000
    

  18.   10:../User/test_float_double.c **** 
    

  19.   11:../User/test_float_double.c **** float test_float(void) {
    

  20.   13                              .loc 1 11 24
    

  21.   14                              .cfi_startproc
    

  22.   12:../User/test_float_double.c ****     float sum = 0.1;
    

  23.   15                              .loc 1 12 5
    

  24.   16                      .LVL0:
    

  25.   13:../User/test_float_double.c **** 
    

  26.   14:../User/test_float_double.c ****     for(uint32_t i=0; i < TEST_CNT; ++i) {
    

  27.   17                              .loc 1 14 5
    

  28.   18                      .LBB2:
    

  29.   19                              .loc 1 14 9
    

  30.   20                      .LBE2:
    

  31.   12:../User/test_float_double.c ****     float sum = 0.1;
    

  32.   21                              .loc 1 12 11 is_stmt 0
    

  33.   22 0000 B7070000                 lui        a5,%hi(.LC0)
    

  34.   23 0004 07A50700                 flw        fa0,%lo(.LC0)(a5)
    

  35.   24                      .LBB3:
    

  36.   15:../User/test_float_double.c ****         sum += 0.625;
    

  37.   25                              .loc 1 15 13
    

  38.   26 0008 B7070000                 lui        a5,%hi(.LC1)
    

  39.   27 000c 87A70700                 flw        fa5,%lo(.LC1)(a5)
    

  40.   28                      .LBE3:
    

  41.   11:../User/test_float_double.c ****     float sum = 0.1;
    

  42.   29                              .loc 1 11 24
    

  43.   30 0010 B7470F00                 li        a5,999424
    

  44.   31 0014 93870724                 addi        a5,a5,576
    

  45.   32                      .LVL1:
    

  46.   33                      .L2:
    

  47.   34                      .LBB4:
    

  48.   35                              .loc 1 15 9 is_stmt 1 discriminator 3
    

  49.   36 0018 FD17                     addi        a5,a5,-1
    

  50.   37                              .loc 1 15 13 is_stmt 0 discriminator 3
    

  51.   38 001a 5375F500                 fadd.s        fa0,fa0,fa5
    

  52.   39                      .LVL2:
    

  53.   14:../User/test_float_double.c ****         sum += 0.625;
    

  54.   40                              .loc 1 14 5 discriminator 3
    

  55.   41 001e EDFF                     bnez        a5,.L2
    

  56.   42                      .LBE4:
    

  57.   16:../User/test_float_double.c ****     }
    

  58.   17:../User/test_float_double.c **** 
    

  59.   18:../User/test_float_double.c ****     return sum;
    

  60.   19:../User/test_float_double.c **** }
    

  61.   43                              .loc 1 19 1
    

  62.   44 0020 8280                     ret
    

  63.   45                              .cfi_endproc
2.软件模拟FPU:
复制
  1.    4                      .Ltext0:
    

  2.    5                              .cfi_sections        .debug_frame
    

  3.    6                              .globl        __addsf3
    

  4.    7                              .section        .text.test_float,"ax",@progbits
    

  5.    8                              .align        1
    

  6.    9                              .globl        test_float
    

  7.   11                      test_float:
    

  8.   12                      .LFB0:
    

  9.   13                              .file 1 "../User/test_float_double.c"
    

  10.    1:../User/test_float_double.c **** /*
    

  11.    2:../User/test_float_double.c ****  * test_float_double.c
    

  12.    3:../User/test_float_double.c ****  *
    

  13.    4:../User/test_float_double.c ****  *  Created on: Sep 16, 2023
    

  14.    5:../User/test_float_double.c ****  *      Author: Administrator
    

  15.    6:../User/test_float_double.c ****  */
    

  16.    7:../User/test_float_double.c **** #include <stdint.h>
    

  17.    8:../User/test_float_double.c **** 
    

  18.    9:../User/test_float_double.c **** #define TEST_CNT    1000000
    

  19.   10:../User/test_float_double.c **** 
    

  20.   11:../User/test_float_double.c **** float test_float(void) {
    

  21.   14                              .loc 1 11 24
    

  22.   15                              .cfi_startproc
    

  23.   16 0000 17030000                 call        t0,__riscv_save_2
    

  24.   16      E7020300 
    

  25.   17                              .cfi_offset 9, -12
    

  26.   18                              .cfi_offset 8, -8
    

  27.   19                              .cfi_offset 1, -4
    

  28.   20                              .cfi_def_cfa_offset 16
    

  29.   12:../User/test_float_double.c ****     float sum = 0.1;
    

  30.   21                              .loc 1 12 5
    

  31.   22                      .LVL0:
    

  32.   13:../User/test_float_double.c **** 
    

  33.   14:../User/test_float_double.c ****     for(uint32_t i=0; i < TEST_CNT; ++i) {
    

  34.   23                              .loc 1 14 5
    

  35.   24                      .LBB2:
    

  36.   25                              .loc 1 14 9
    

  37.   26                      .LBE2:
    

  38.   12:../User/test_float_double.c ****     float sum = 0.1;
    

  39.   27                              .loc 1 12 11 is_stmt 0
    

  40.   28 0008 B7070000                 lui        a5,%hi(.LC0)
    

  41.   29                      .LBB3:
    

  42.   15:../User/test_float_double.c ****         sum += 0.625;
    

  43.   30                              .loc 1 15 13
    

  44.   31 000c 37070000                 lui        a4,%hi(.LC1)
    

  45.   32                      .LBE3:
    

  46.   12:../User/test_float_double.c ****     float sum = 0.1;
    

  47.   33                              .loc 1 12 11
    

  48.   34 0010 83A70700                 lw        a5,%lo(.LC0)(a5)
    

  49.   35                      .LBB4:
    

  50.   36                              .loc 1 15 13
    

  51.   37 0014 83240700                 lw        s1,%lo(.LC1)(a4)
    

  52.   38                      .LBE4:
    

  53.   11:../User/test_float_double.c ****     float sum = 0.1;
    

  54.   39                              .loc 1 11 24
    

  55.   40 0018 37440F00                 li        s0,999424
    

  56.   41 001c 13040424                 addi        s0,s0,576
    

  57.   42                      .LVL1:
    

  58.   43                      .L2:
    

  59.   44                      .LBB5:
    

  60.   45                              .loc 1 15 9 is_stmt 1 discriminator 3
    

  61.   46                              .loc 1 15 13 is_stmt 0 discriminator 3
    

  62.   47 0020 3E85                     mv        a0,a5
    

  63.   48 0022 A685                     mv        a1,s1
    

  64.   49 0024 97000000                 call        __addsf3
    

  65.   49      E7800000 
    

  66.   50                      .LVL2:
    

  67.   51 002c 7D14                     addi        s0,s0,-1
    

  68.   52 002e AA87                     mv        a5,a0
    

  69.   53                      .LVL3:
    

  70.   14:../User/test_float_double.c ****         sum += 0.625;
    

  71.   54                              .loc 1 14 5 discriminator 3
    

  72.   55 0030 65F8                     bnez        s0,.L2
    

  73.   56                      .LBE5:
    

  74.   16:../User/test_float_double.c ****     }
    

  75.   17:../User/test_float_double.c **** 
    

  76.   18:../User/test_float_double.c ****     return sum;
    

  77.   19:../User/test_float_double.c **** }
    

  78.   57                              .loc 1 19 1
    

  79.   58 0032 17030000                 tail        __riscv_restore_2
    

  80.   58      67000300 
    

  81.   59                              .cfi_restore 9
    

  82.   60                              .cfi_restore 8
    

  83.   61                              .cfi_restore 1
    

  84.   62                              .cfi_def_cfa_offset 0
    

  85.   63                              .cfi_endproc
可以看出硬件FPU计算时, 有明显的浮点指令:
复制
  1. fadd.s        fa0,fa0,fa5
谢谢阅读.

回复 赏

举报

相关帖子
tpgf 发表于 2024-3-1 15:46 | 显示全部楼层
能接收的最复杂的运算是什么呢
回复 赏

举报

观海 发表于 2024-3-1 18:12 | 显示全部楼层
这个速度快慢是如何体现出来的呢
回复 赏

举报

八层楼 发表于 2024-3-1 18:43 | 显示全部楼层
请问什么叫做浮点指令生成啊？难道不是固定的指令吗
回复 赏

举报

guanjiaer 发表于 2024-3-2 08:00 | 显示全部楼层
软件模拟那部分代码我都没看明白  是什么语言啊
回复 赏

举报

heimaojingzhang 发表于 2024-3-2 08:31 | 显示全部楼层
可以单独为浮点数运算开辟 一个线程吗
回复 赏

举报

keaibukelian 发表于 2024-3-2 09:02 | 显示全部楼层
可以开启这个功能做普通的运算吗？
回复 赏

举报

 楼主| zhanzr21 发表于 2024-3-31 18:02 | 显示全部楼层
keaibukelian 发表于 2024-3-2 09:02
可以开启这个功能做普通的运算吗？

可以的, 就看你运算是否涉及浮点, 如果不涉及浮点, 则开启了也没有加速的.
回复 赏

举报

 楼主| zhanzr21 发表于 2024-3-31 18:02 | 显示全部楼层
heimaojingzhang 发表于 2024-3-2 08:31
可以单独为浮点数运算开辟 一个线程吗

可以, 看你应用是否有大量需要浮点运算的功能.
回复 赏

举报

 楼主| zhanzr21 发表于 2024-3-31 18:03 | 显示全部楼层
guanjiaer 发表于 2024-3-2 08:00
软件模拟那部分代码我都没看明白  是什么语言啊

汇编语言
回复 赏

举报

 楼主| zhanzr21 发表于 2024-3-31 18:04 | 显示全部楼层
八层楼 发表于 2024-3-1 18:43
请问什么叫做浮点指令生成啊？难道不是固定的指令吗

请看我的贴图.

就是测试在是否打开浮点指令开关的差别, 如果打开了就会生成单精度FPU指令生成, 否则使用软件模拟.
回复 赏

举报

 楼主| zhanzr21 发表于 2024-3-31 18:04 | 显示全部楼层
观海 发表于 2024-3-1 18:12
这个速度快慢是如何体现出来的呢

相同的计算, 使用定时器观察所耗时间
回复 赏

举报

 楼主| zhanzr21 发表于 2024-3-31 18:05 | 显示全部楼层
tpgf 发表于 2024-3-1 15:46
能接收的最复杂的运算是什么呢

仅受内存大小限制
回复 赏

举报

caigang13 发表于 2024-4-1 08:20 来自手机 | 显示全部楼层
RISC-V内核的芯片？
回复 赏

举报

评论

Goodch
是的  发表于 2024-4-3 17:05
LEDyyds 发表于 2024-4-25 13:15 | 显示全部楼层
那个配置FPU 的软件是啥
回复 赏

举报

 楼主| zhanzr21 发表于 2024-5-27 15:17 | 显示全部楼层
LEDyyds 发表于 2024-4-25 13:15
那个配置FPU 的软件是啥

就是官方配套的开发IDE,在项目属性里配置
回复 赏

举报

返回列表 发新帖
高级模式
B Color Image Link Quote Code Smilies
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

zhanzr21
个人签名：每天都進步

91

主题

1017

帖子

34

粉丝
快速回复 在线客服 返回列表 返回顶部