探讨一下ChipON---IDE编译代码低效的原因

只看该作者 · 2016-6-12 10:03

KungFu8有很多特点，主要有
  1.具有典型的RISC架构，程序存储器和数据存储器分开
  2.具有8个8位寄存器组成的寄存器组堆
  3.SFR无需分组，简化程序设计
  4.高性能的单时钟周期结构,大部分指令为单机器周期执行
  5.KF8系列与当前的8位单片机相比，KF8通过结构的改进，提高了代码密度并简化程序设计；

。。。。

只看该作者 · 2016-6-12 10:07

通过下载，安装 ChipON---IDE集成开发环境，编写极简单的程序测试，发现 2K的程序存储器装不下，得改 4K的程序容量。

只看该作者 · 2016-6-12 10:13

为何如此低效？通过观看LST文件，发现几乎每一、二条指令中，插入一条多余的页面切换指令BANKSEL，消耗了大量的 ROM程序, 使得这么简单的DEMO, 2k装不下，要占用4k的约60%容量。

只看该作者 · 2016-6-12 10:49

继续看汇编代码，发现ChipON单片机存在一个极大的设计缺陷，竟然没有带CY的加减法指令！

要知道，自从Intel 4004单片机问世的 50几年来，最简单简化的单片机结构，可以没有减法指令，但不会没有带CY的加法指令！

带CY的和不带CY的加法指令，都是成双成对出现的！

只看该作者 · 2016-6-12 10:52

想了一下，也没什么好方法，以后的ChipON单片机，会程序容量越做越大，同时也希望内核能完善指令集，增加带CY的加减法指令！

4万 · 2016-6-12 10:56

研究得这么深入透彻啊啊！！！！

只看该作者 · 2016-6-12 11:15

本帖最后由 laoxu 于 2016-6-12 11:29 编辑

最后，对 ChipON---IDE集成开发环境的改进，提点建议，仅供参考。

1. 非BYTE变量, 在RAM中的存放地址要连续，并且放在同一页面中，这样，在读取变量时，只需一次BANK切换。其次，变量在RAM中存放地址的连续，也有利于今后软件升级，支持位结构体和联合体。

2. 优先充分利用 R0~R7这8个寄存器，像子程序调用的入口变量, 返回变量，以及读入输出的中间过渡变量及运算中的中间过渡变量，都应该优先放在这 R0~R7这8个寄存器中，这样，程序效率最高。
3. 其次充分利用 RAM 70H~7FH这16个字节，像子程序调用的入口变量, 返回变量，以及读入输出的中间过渡变量及运算中的中间过渡变量，都应该优先放在这 70H~7FH中，这样，无需作BANK切换。都能直接使用。

4. 通过分析现在的编译结果，对long类长变量，先读入 R0~R7及 RAM（70H~7FH这16个字节）中，再运算或作其他的处理，肯定比现在直接处理的方法，程序代码要精简许多，程序代码也相应缩短很多。

只看该作者 · 2016-6-12 11:43

laoxu 发表于 2016-6-12 11:15
最后，对 ChipON---IDE集成开发环境的改进，提点建议，仅供参考。

1. 非BYTE变量, 在RAM中的存放地址要连 ...

身为ChipON的版主，还是很感谢你给出那么多的建议。楼主绝对是花了精力来了解我们的产品的

。

3万 · 2016-6-12 11:47

楼主准备从中颖换ChipON了？

只看该作者 · 2016-6-12 11:59

dirtwillfly 发表于 2016-6-12 11:47
楼主准备从中颖换ChipON了？

这个可以有。

只看该作者 · 2016-6-12 12:01

编译器为了做兼容，没有使用0x70-0x7f，这样需要通过寄存器进行中断现场保护。所以寄存器只使用了一部分。
变量必须在内存中连续存放，因为涉及指针操作时，地址必须联系
banksel有特定优化，楼主下载的ide版本是否太老

楼主只是站在纯编译器单版本的角度来分析，楼主提出的建议我们会慎重考虑

只看该作者 · 2016-6-12 12:22

本帖最后由 laoxu 于 2016-6-12 14:36 编辑

随便写了一个 long 的加法程序，是否比原编译程序短小许多？

1.  用ChipON---IDE编译的汇编代码：

                                       ;       .line       20; "../main.c"       Lc = La + Lb;
000f30 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1000
000f31 508d    MOV       R0, 0x8d                   MOV       R0, r0x1000
000f32 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1001
000f33 208e    ADD       R0, 0x8e                   ADD       R0, r0x1001
000f34 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1006
000f35 5193    MOV       0x93, R0                   MOV       r0x1006, R0
000f36 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1003
000f37 5090    MOV       R0, 0x90                   MOV       R0, r0x1003
000f38 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1007
000f39 5194    MOV       0x94, R0                   MOV       r0x1007, R0
000f3a 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1002
000f3b 0e8f    MOVZ       R0, 0x8f                   MOVZ       R0, r0x1002
000f3c 7003    JNB       0x3, 0                      JNB       PSW, 0
000f3d ff10    INC       R0                         INC       R0
000f3e 7203    JNB       0x3, 2                      JNB       PSW, 2
000f3f cf42    JMP       #0xf42                      JMP       _00006_DS_
000f40 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1007
000f41 2194    ADD       0x94, R0                   ADD       r0x1007, R0
                                       _00006_DS_
000f42 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1005
000f43 5091    MOV       R0, 0x91                   MOV       R0, r0x1005
000f44 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1009
000f45 5195    MOV       0x95, R0                   MOV       r0x1009, R0
000f46 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x100A
000f47 0e97    MOVZ       R0, 0x97                   MOVZ       R0, r0x100A
000f48 7003    JNB       0x3, 0                      JNB       PSW, 0
000f49 ff10    INC       R0                         INC       R0
000f4a 7203    JNB       0x3, 2                      JNB       PSW, 2
000f4b cf4e    JMP       #0xf4e                      JMP       _00007_DS_
000f4c 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1009
000f4d 2195    ADD       0x95, R0                   ADD       r0x1009, R0
                                       _00007_DS_
000f4e 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1004
000f4f 5092    MOV       R0, 0x92                   MOV       R0, r0x1004
000f50 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1008
000f51 5196    MOV       0x96, R0                   MOV       r0x1008, R0
000f52 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x100B
000f53 0e98    MOVZ       R0, 0x98                   MOVZ       R0, r0x100B
000f54 7003    JNB       0x3, 0                      JNB       PSW, 0
000f55 ff10    INC       R0                         INC       R0
000f56 7203    JNB       0x3, 2                      JNB       PSW, 2
000f57 cf5a    JMP       #0xf5a                      JMP       _00008_DS_
000f58 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1008
000f59 2196    ADD       0x96, R0                   ADD       r0x1008, R0
                                       ;       op : SEND

2.  通过R0~R7传送变量，写的汇编代码：

            ; Lc = La + Lb;
                  BANKSEL       切换页面La
               MOV       R4, La[0] ; [0]表示La最低位，[3]表示La最高位
               MOV       R5, La[1]
               MOV       R6, La[2]
               MOV       R7, La[3]
                  BANKSEL       切换页面Lb
               MOV       R0, Lb[0] ; [0]表示Lb最低位，[3]表示Lb最高位
               MOV       R1, Lb[1]
               MOV       R2, Lb[2]
               MOV       R3, Lb[3]

            BANKSEL       切换页面PSW
            ADD    R4, R0    ; 个位数相加
            MOV       R0, PSW
            AND       R0, #1

            ADD    R5, R1    ; 十位数相加
            MOV       R1, PSW
            ADD    R5, R0    ; 加个位数进位
            ORL       R1, PSW
            AND       R1, #1

            ADD    R6, R2    ; 百位数相加
            MOV       R2, PSW
            ADD    R6, R1    ; 加十位数进位
            ORL       R2, PSW
            AND       R2, #1

            ADD    R7, R3    ; 千位数相加
            ADD    R7, R2    ; 加百位数进位

                  BANKSEL       切换页面Lc
               MOV       Lc[0], R4 ; [0]表示Lc最低位，[3]表示Lc最高位
               MOV       Lc[1], R5
               MOV       Lc[2], R6
               MOV       Lc[3], R7

只看该作者 · 2016-6-12 12:31

gbbfbaa 发表于 2016-6-12 12:01
编译器为了做兼容，没有使用0x70-0x7f，这样需要通过寄存器进行中断现场保护。所以寄存器只使用了一部分。 ...

你的变量不连续的！！！

比如12楼的程序中，乱的很！！！

La 占用： 0x8d , 0x90 , 0x91 , 0x92 ,
Lb 占用： 0x8e , 0x8f , 0x97 , 0x98 ,
Lc 占用： 0x93 , 0x94 , 0x95 , 0x96 ,

只看该作者 · 2016-6-12 12:32

版本是你们官网下的，最新版。

只看该作者 · 2016-6-12 12:34

12楼的示例DEMO, 没有使用0x70-0x7f，仅使用寄存器，也比原来编译的精练。

只看该作者 · 2016-6-12 12:45

另外请教一下， MOVZ R0, 0x8e 是什么指令？

指令集中没有注明，不过从使用上看，等同于 MOV R0, 0x8e，除了两者的机器码不同？其他还有啥区别？

只看该作者 · 2016-6-12 13:41

gbbfbaa 发表于 2016-6-12 12:01
编译器为了做兼容，没有使用0x70-0x7f，这样需要通过寄存器进行中断现场保护。所以寄存器只使用了一部分。 ...

别想着高大尚了，目前的内核寻址范围只能做到 8K, 再想上去只能升级内核了。

中断也简单，最多 2个优先级，入口单一同PIC，不像51的多地址入口。

数据寻址一页只有 128字节，比51的 256字节少一半，只能做些简单应用了。

再给个建议，数据变量命名时加页面指定，如同 51的 data, xdata等指定。不指定默认第0页，方便编译器编译，且代码短小精练。

太智能化的容易出错（像PIC编译器,变量多了易放错地方），比如一个串囗，发送接收缓冲区，各100字节，能指定分页的，就比较简洁
rd_buff[100] BANK 1 ;
wr_buff[100] BANK 2 ;
多余的空间用户可另行命名变量。
如自动分配，搞不好就出错，以前我用的PIC编译器, 就有时会犯这错误，并且出了错，排查也困难。

只看该作者 · 2016-6-12 13:47

如升级内核，像 PSW 这等重要的寄存器，最好做到每一页能有镜像，能不分页的直接使用。

只看该作者 · 2016-6-12 14:02

请问一下，下列指令中，
000f46 6d03    SET       0x3, 5                   BANKSEL       r0x100A // 强置第1页
000f47 0e97    MOVZ    R0, 0x97                   MOVZ       R0, r0x100A
000f48 7003    JNB       0x3, 0                   JNB       PSW, 0       // 判断第0页PSW寄存器

中间的指令 MOVZ       R0, r0x100A ，是否除了 MOV    R0, r0x100A 功能外，还将BANK 强置到第0页 ?
假如没有这个功能，则编译的程序就是错误的。

1万 · 2016-6-12 14:16

000f30 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1000
000f31 508d    MOV       R0, 0x8d                   MOV       R0, r0x1000
000f32 6d03    SET       0x3, 5                      BANKSEL       r0x1001

这也太NB了。我们公司做智能电视，内存很小，自己人称为弱智能，外人直接说脑残。这个编译器的效率也太过于智能了。即使优化等级为0也不应该生成这这样的代码吧？
long+long正常应该是个库，直接链接进来的。

没有用过此MCU，从bank切换来看，应该是类似PIC的。过去的经验，PIC编译器只有ccs info公司的最好，其它的吹的再厉害，一测试都差30%多。而ccs info的优化真不是一点两点。

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