asm на AVR, оптимальные конструкции Опции

[_Ivana]

Пишу третий в жизни проект, на AVR, на asm. До того было 2 успешных - на asm и на C. Писать надо именно на asm - по разным причинам. Я понимаю что можно написать на С и посмотреть что там сделает компилятор с оптимизатором, но пока хочется поковыряться самому Общую логику и алгоритм работы уже составил, осталось красиво реализовать это на asm - оптимально не по размеру кода а по скорости при любых ветках ветвлений - то есть, если кусок кода будет делаться 50 тактов в 99 случаях и 1000 тактов в 1, то пусть лучше он каждый раз делается гарантированно по 500 тактов
Возникают в изобилии коротенькие логически законченные куски для перевода в asm. Например

Код

signed long int S = 0;
float s = 0, ds = 0;
signed char P = 0;
......
s = s + ds;
if (s < 0) {
    s = 1 - s;
    S = S - 1;
    P = P - 1;
    if (P < 0) {P = 3}
    }
elseif (s >= 1) {
    s = s - 1;
    S = S + 1;
    P = P + 1;
    if (P > 3) {P = 0}
    }

В asm s и ds будут в формате с плавающей запятой. Думаю что буду использовать sbrc/sbrs их старшего бита - знака мантиссы. Позже напишу код который придумаю - покритикуете помидорами. А вот насчет

Код

    P = P - 1;
    if (P < 0) {P = 3}
..........
    P = P + 1;
    if (P > 3) {P = 0}
    }

придумал - я просто делаю inc/dec rP а потом мне надо найти красивую команду чтобы просто занулить его старшие 6 разрядов - пока точно не знаю какую - and или lsl rP, 6 + lsr rP, 6

Или еще пример

Код

float s, ds;
unsigned char m;
......
if (ds < 1/128) m = 128
elseif (ds < 1/64) m = 64
elseif (ds < 1/32) m = 32
elseif (ds < 1/16) m = 16
elseif (ds < 1/8) m = 8
elseif (ds < 1/4) m = 4
elseif (ds < 1/2) m = 2
else m = 1

Написано коряво, только суть. Теперь буду думать как это красиво на asm написать...

Если есть что сказать - почитаю За возможные синтаксические ошибки не пинайте - думаю, смысл понятен и так.

Сообщение отредактировал _Ivana - Jan 28 2012, 15:54

[SasaVitebsk]

Написано сумбурно и ничего не понятно.
Но если у вас работа с плавучкой, то смысла писать на асме абсолютно нет.
Выравнивание по веткам или любые другие ухищрения прекрасно выполняются и на си.

[_Ivana]

Продолжая сумбурные имхоизлияния:
Действительно,

Код

    P = P - 1;
    if (P < 0) {P = 3}
..........
    P = P + 1;
    if (P > 3) {P = 0}

отлично работает как

Код

;dec        R22;
    inc        R22;
    andi    R22, (1<<1) + (1<<0)

что и следовало ожидать. А вот с плавающей запятой действительно ушел в заплыв Впервые окунулся в это, и к сожалению обнаружил, что я не могу умножить число в этом формате на 128 просто добавив порядок не меняя мантиссы... Думал что делаю что-то не так, но умножил через библиотеку - действительно меняется мантисса! Видимо, приводится к новому нормализованному представлению, хотя теоретически я пока не понимаю этого до конца - по всем представлениям должен скакать только порядок. Значит придется умножать через библиотеку, будет больше тактов и не обязательно тогда на степень 2-ки...

[_Ivana]

Пообщался с умными людьми, они мне вправили мозги насчет стандарта IEEE - что там 23 бита мантиссы и младший бит порядка лежит в старшем байте мантиссы. А я как наивный читал комментарии к библиотеке и верил им, не взирая даже на орфографические ошибки

Код

;*******************************************************************************
*************
;* Полная компактная и скоростная библиотека арифметических процедур для работы с числом
;* в 32-х разрядном формате стандарта IEEE с плавающей точкой.
;* Автор: 1998,1999 by Jack Tidwell.
;* Исправление ошибок и переработка с целью уменьшения размера кода: Зубовым Сергеем, 2008 г.
;* Размер кода: 208 words (410 bytes)
;* Число с плавающей точкой хранится в четырёх байтах:
;* 1-й - байт порядка (expon1, expon2)
;* cостоит из бит: 7 - знак числа (1 - отрицательное число)
;*                 6 - знак порядка (1 - положительный порядок)
;*                 NEG( 0x40 - 0x0[0..5] ) - значение порядка
;* 2-й - старший байт мантиссы (mant1h, mant2h)
;* 3-й - средний байт мантиссы (mant1m, mant2m)
;* 4-й - младший байт мантиссы (mant1, mant2)
;* Процедуры:
;* FADD - сложение
;* FSUB - вычетание
;* F_MUL - умножение
;* FDIV - длеление
;* FLTNEG - инвертирование знака первого аргумента
;* MINRES - обнуление первого аргумента
;* SWAPACC - обмен содержимым между первым и вторым аргументами
;* ITOF - преобразование формата числа из целого знакового в формат с плвающей точкой
;* FTOI - преобразование формата числа из формата с плвающей точкой в целый знаковый
;*******************************************************************************
**************

Сейчас попробую и думаю все получится. И допишу в библиотеку функцию умножения на степень 2. А может и ещё какие.

[_Pasha]

Ы! avr-libc
Берем , курим папочку /libm/fplib/ и, (оно ж уже работает) выбрасываем все ненужные (с субъективной точки зрения) вещи. Я думаю это будет тошонада.

Сообщение отредактировал _Pasha - Jan 29 2012, 11:32

[zombi]

Не буду утверждать на 100% что это правильно, но у меня както исторически сложилось хранить в 1-м байте младший а в 4-м старший байт целого 32-х битного числа.
С float не работал.
Неплохо бы добавить ешё и фукцию преобразования числа в строку ASCII.

Ы! avr-libc
Берем , курим папочку /libm/fplib/ и, (оно ж уже работает) выбрасываем все ненужные (с субъективной точки зрения) вещи. Я думаю это будет тошонада.

Нифига не понял как и что там искать?

[_Ivana]

_Pasha спасибо, покурю. Но одно из требований заказчика - использовать именно данную Tidwell - Зубова библиотеку для плавучки. Уже почти разобрался, дописал функцию.

zombi вы таким образом сами себе организуете литл-биг эндиан как вам удобно. В этом прелесть чистого asm - все организуешь сам. И в этом же его неудобство, смотря с какой стороны посмотреть А если есть сторонняя библиотека - проще подстроиться под её формат. А если их не одна - то позаботиться о совпадении или приведении форматов.

ЗЫ помимо плавучки продолжаю думать над остальными банальными человеческими вещами - как переводить их на РИСК язык команд asm...

[_Pasha]

Нифига не понял как и что там искать?

Непонятно, что непонятно.
avr-libc-1.8.0.tar.bz2 он последний по дате
Открываем 7zip-ом

[sigmaN]

Если честно, то я не понимаю зачем плавучка на AVR и уж тем более(мне кажется) не стоит ради неё так напрягаться, чтобы аж согласовывать форматы на асме и т.д..
ИМХО, потратить те-же силы на перевод расчётов на фиксированную точку будет разумнее и по тактам и в плане опыта работы с фиксированной точкой, который будет применим на любых архитектурах, в отличие от АВР асма.
Может быть ещё раз переговорить с заказчиком по поводу той плавучей библиотеки и её необходимости?

P.S. Использовать плавучку удобно там, где есть FPU или там где есть для неё запас производительности(без FPU) а расчёты нет сил/желания/времени переводить в фиксированную точку. В остальных случаях от плавучки толку ноль, ибо как не крути, а она просто пожирает ресурсы.
Мне кажется, что при условии отсутствия FPU, один и тот-же алгоритм в фиксированной точке всегда обгонит плавучую реализацию(хоть как бы вы ту плавучку не оптимизировали).
Если не прав - старшие товарищи пусть поправят.

Для вселения уверенности ещё добавлю, что в фиксированную точку переводят даже такие сложные вещи как всевозможные кодеки, где вообще сплошная математика, неподъёмная для AVR. Более того, есть и такие шедевры, где к примеру вообще не используется деление.
Т.е. в масштабах AVR перевод алгоритма в фиксированную точку видится мне не такой уж сложной и трудоёмкой задачей.

[_Артём_]

Если честно, то я не понимаю зачем плавучка на AVR

Чтобы считать с использование float, math...
что тут непонятного

не стоит ради неё так напрягаться, чтобы аж согласовывать форматы на асме и т.д..

Да, не стоит

Мне кажется, что при условии отсутствия FPU, один и тот-же алгоритм в фиксированной точке всегда обгонит плавучую реализацию(хоть как бы вы ту плавучку не оптимизировали).

Конечно обгонит. И где те алгоритмы?

того, есть и такие шедевры, где к примеру вообще не используется деление.

Во дают

Т.е. в масштабах AVR перевод алгоритма в фиксированную точку видится мне не такой уж сложной и трудоёмкой задачей.

Где можно скачать?

[maksimp]

Мне кажется, что при условии отсутствия FPU, один и тот-же алгоритм в фиксированной точке всегда обгонит плавучую реализацию(хоть как бы вы ту плавучку не оптимизировали).
Если не прав - старшие товарищи пусть поправят.

Для вселения уверенности ещё добавлю, что в фиксированную точку переводят даже такие сложные вещи как всевозможные кодеки, где вообще сплошная математика, неподъёмная для AVR. Более того, есть и такие шедевры, где к примеру вообще не используется деление.
Т.е. в масштабах AVR перевод алгоритма в фиксированную точку видится мне не такой уж сложной и трудоёмкой задачей.

Есть алгоритмы, где диапазон значений возникающих чисел очень велик. Кодек JPEG в этом смысле удобен - там на всех этапах числа в вполне определённых нешироких пределах. Про другие кодеки точно не знаю но вероятно тоже.
А вот попробуйте найти собственные значения матрицы 10х10. Пусть даже все её элементы - целые от -127 до 127. Для AVR задача вполне по потребностям в памяти.
То есть алгоритм в фиксированной точке всегда обгонит плавучую реализацию, но только если этот алгоритм в фиксированной точке вообще получается.

[_Pasha]

Если честно, то я не понимаю зачем плавучка на AVR

А куда девать численные методы, которые не обязательно сойдутся в диапазоне представления фиксед? Не, я понимаю, CORDICи всякоразные, ЦФ, но есть же много другого. Полиномиальные аппроксимации, например

[Xenia]

Те, кто согласны AVR32 тоже считать AVR-кой , могут использовать серию AT32UC3C, у которой есть аппаратная плавучка.
http://download.savannah.gnu.org/releases/

[_Ivana]

Спасибо всем отписавшимся, а sigmaN - отдельное
Судя по всему, как я ни ужимаюсь, как ни дописываю дополнительные функции в и так уже "скоростную" плавучую библиотеку - я не влезаю по скорости. Причем, в разы и десятки раз Собственно задача - драйвер железяки, требуется высокоскоростное управление по 2-м каналам ШИМ, выдача кучи дополнительной информации и реакция на входящие параметры, которые будут передаваться как раз в этой плавучке. Плюс это обязательно на ATmega48P с 512 байт ОЗУ и без аппаратной плавучки - ибо их судя по всему у заказчика на складе завались и надо куда-то применить Так что всякие Кортексы, AT32UC3C и прочее с аппаратной плавучкой и щедрыми мегагерцами будут мной осваиваться в других проектах
Хотел вынести расчеты в отдельные периодические "паузы задумчивости" - нельзя, нужна реалтаймовая реакция на датчики обратных связей. Поэтому идея с фиксированной точкой выглядит возможным выходом, тем более что я и так вынужден хранить в плавучке только дробные части чисел а целые - в отдельных байтах, чтобы не терять абсолютную точность!
Так что сегодня пойду обсуждать с руководителем проекта перевод плавучей входящей/исходящей информации в фиксированную точку и внутренние расчеты уже в ней. Далеко не факт что и при этом уложусь, но все интереснее попробовать варианты

ЗЫ я этот проект вообще воспринимаю как тренировочный чтобы руку набить и опыт получить. В плавучке поплавал, теперь в фиксах попробую - это даже хорошо.

Сообщение отредактировал _Ivana - Jan 30 2012, 15:49

[_Pasha]

Насколько я помню, вычисления полинома 3 порядка в плавучке отнимают не более 1000 тактов, и это на Си. Может, в консерватории что-то? Упрощения, выборочные переходы к целым итд?