目前大多數(shù)CPU都支持浮點運算單元FPU，F(xiàn)PU作為一個單獨的協(xié)處理器放置在處理器核外，但是對于嵌入式處理器，浮點運算本來就少用，有些嵌入式處理器就會去掉浮點協(xié)處理器。 X86處理器一般都是有FPU的。而ARM PPC MIPS處理器就會出現(xiàn)沒有FPU的現(xiàn)象。 linux kernel如何處理浮點運算，我們就分為帶FPU的處理器和不帶FPU的處理器來討論。 （以下為個人知識總結(jié)，研究不深，錯誤之處希望大家指正，共同學(xué)習(xí)） 一 對于帶FPU的處理器 1 對于linux kernel來說，kernel本身編譯默認(rèn)使用了-msoft-float選項，默認(rèn)編譯為軟浮點程序，軟浮點含義是有g(shù)cc編譯器模擬浮點運算（glibc庫提供），將浮點運算代碼替換為定點運算。 對于帶FPU的處理器，我們可以將編譯選項-msoft-float去掉，一般是在arch/xxx/Makefile中。將kernel編譯為硬浮點，也就是讓處理器的浮點指令計算浮點， 硬浮點運算肯定要比模擬的定點運算效率高。（kernel代碼中一般不會有浮點運算，所以效率影響不大） 2 對于運行在kernel上的app來說，特別是對于圖形程序，如QT，浮點運算較多，我們直接編譯即可，因為處理器支持浮點運算，支持浮點運算指令。 二 對于不帶FPU處理器 1 對于linux kernel來說，編譯默認(rèn)使用了-msoft-float選項，默認(rèn)編譯為軟浮點程序，linux kernel編譯不依賴鏈接任何庫，kernel中來實現(xiàn)對應(yīng)的模擬浮點ABI。 2 對于運行在kernel之上的app來說，如何處理浮點運算，這里就有2種方法了： （1）由kernel來模擬軟浮點. 應(yīng)用程序使用硬浮點直接編譯（編譯器默認(rèn)就是編譯成硬浮點程序）。 而對于kernel，我所了解的PPC MIPS處理器都有專門的浮點運算異常處理，程序運行碰到浮點指令，無法運行浮點指令時，硬件會產(chǎn)生相應(yīng)的中斷異常，kernel浮點異常處理程序根據(jù)指令內(nèi)容進(jìn)行軟浮點模擬操作，將運算結(jié)果返回之后再恢復(fù)到用戶空間執(zhí)行。 對于ARM我在其異常介紹中沒有找到對于浮點計算的異常入口，但是kernel中也有對于其軟浮點的支持， 在配置ARM Linux內(nèi)核時，應(yīng)該都會看到這樣的配置： menu "Floating point emulation" comment "At least one emulation must be selected" config FPE_NWFPE ...這個是用來配置在內(nèi)核里面模擬浮點處理器。 具體ARM如何實現(xiàn)支持異常模擬軟浮點，具體實現(xiàn)有時間還需要仔細(xì)看代碼，在arch/arm/nwfpe中。 這樣的方式好處在于應(yīng)用程序不需要重新編譯，需要在kernel中把浮點模擬打開即可，使用起來非常方便。 但是缺點也很明顯，每次浮點操作都要觸發(fā)中斷異常，用戶空間和內(nèi)核空間切換，執(zhí)行效率太低。 （2）使用軟浮點重新編譯app 這樣可以避免上述問題，app編譯時需要連接glibc庫的，使用--msoft-float，使用glibc的模擬浮點，替換為定點運算，這樣的好處是運行性能上會好一些。 但缺點是因為使用了不同的編譯選項，使用的ABI可能就發(fā)生了變化，如果某個庫或者應(yīng)用沒有使用同樣的編譯選項（ABI不同）， 系統(tǒng)運行時會出現(xiàn)意想不到的情況，甚至造成崩潰。 根據(jù)最近對PPC一款處理器的調(diào)試記錄，kernel正常啟動進(jìn)入console后死在某一地址，用戶空間浮點運算多，詢問IC后得知FPU去掉，而處理器浮點異常沒有使能。 這樣遇到浮點指令，處理器不會觸發(fā)異常，也不知道該如何運行該指令。 所以進(jìn)行kernel移植時對于處理器有無FPU也要搞清楚，如果處理器去掉了FPU，而核沒有做相應(yīng)的處理（使能浮點異常），那么APP的浮點指令運行結(jié)果就是無法預(yù)測的，這時可以采用軟浮點工具鏈來編譯APP。 這里有一點思考： 對于一款處理器，處理器設(shè)計中有浮點異常（MIPS PPC都是），其外也可以接FPU。 在接FPU后，處理器核內(nèi)就要屏蔽掉浮點異常，不然浮點運算還是產(chǎn)生浮點異常，F(xiàn)PU就沒有實用意義了。 無FPU，則處理器核內(nèi)要使能浮點異常，不然就跟我上面遇到的問題一樣，處理器不知道該如何運行該浮點指令，結(jié)果就無法預(yù)測了。 |
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