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

[_Ivana]

вычисления полинома 3 порядка в плавучке отнимают не более 1000 тактов, и это на Си

это, если я не ошибаюсь, и если "в лоб" и все параметры в плавучке - 6 умножений и 3 сложения, не считая перемещений-копирований аргументов и записи промежуточных результатов в ОЗУ. Сильно сомневаюсь что это влезет в 1000 тактов... Может вычисление не "в лоб" а хитрыми итерационными методами?...

А насчет упрощений - вы правы. Например, если частоту расчета взять кратной степени 2, то умножение на dt сведется к делению на 2^N, что проще и быстрее и в плавучке (я ж функцию дописал ) и тем более в фиксе - просто сдвиг вправо... Сейчас частота = 8кГц, удастся ли привести её к 8192 - не знаю, врядли. А чем грозит "допущение", что умножение на dt при 8кГц я буду делать через сдвиг на 13 бит вправо - пока не понимаю
А еще, если убедить заказчика не менять ускорение в процессе движения, то элементарные приращения скорости будут постоянны и предполагаемый тормозной путь я смогу получить накопительно с начала движения а не рассчитывать его каждую итерацию, боясь что изменилось ускорение и теперь он другой... Но согласится ли заказчик на это?...

И конечно же "консерватория". Пытаюсь выжимать требуемую логику за меньше asm команд, собственно про это и тема, в первом посте 2 Си-шных примера, которые хотел перевести максимально компактно на asm - пока не получается красиво.

ЗЫ ступил - через пару минут понял, что полином 3 порядка это 5 умножений и 3 сложения

Сообщение отредактировал _Ivana - Jan 30 2012, 23:08

[MaslovVG]

ЗЫ ступил - через пару минут понял, что полином 3 порядка это 5 умножений и 3 сложения

А если преобразовать полином к виду ((ах+в)x+c)x+d то получим три умножения три сложения

[=GM=]

Ещё вот подумал об использовании фиксированной точки по сравнению с плавающей. В большинстве практических задач известен диапазон обрабатываемых величин и, как ни странно, диапазон не такой уж большой. Если взять к примеру 40-битную фиксированную точку, то диапазон предcтавимых чисел составит 240 дБ. Можно с Сатурна сообщения обрабатывать :-). В то же время быстродействие обработки фиксточки на порядок выше по сравнению с плавающей. Так что, стоит покумекать и принормировать свою задачу к определенному диапазону.

[maksimp]

Ещё вот подумал об использовании фиксированной точки по сравнению с плавающей. В большинстве практических задач известен диапазон обрабатываемых величин и, как ни странно, диапазон не такой уж большой. Если взять к примеру 40-битную фиксированную точку, то диапазон предcтавимых чисел составит 240 дБ. Можно с Сатурна сообщения обрабатывать :-). В то же время быстродействие обработки фиксточки на порядок выше по сравнению с плавающей. Так что, стоит покумекать и принормировать свою задачу к определенному диапазону.

В плавучке мантисса занимает 23 бита плюс один не хранимый всегда равный 1. Итого 3 байта. Чтобы перемножить два числа нужно перемножить мантиссы. AVR выполняет умножение байт на байт за одну команду, чтобы перемножить два 3-байтовых числа нужно 9 команд умножения. И порядки сложить.
В плавучке вычисление spline = ds + tmp * (cs + tmp * (bs + as*tmp)); - то есть 6 операций - занимает 860 тактов (см ссылку выше в теме). то есть 146 тактов на операцию.

А чтобы перемножить два 40 битных числа с фиксированной точкой, то есть 5 байтных, нужно 25 команд умножения. Каждая команда умножения даёт два байта результата, которые нужно прибавить к промежуточному результату (для всех кроме 5 первых умножений). То есть нужно почти в 2 раза больше команд сложения ещё, 40 штук вроде. Итого уже 25*2+40*1=90 тактов. Это без учёта пересылок, вызова функций и т.д.

Таким образом 40 битная фиксированная точка может оказаться и вовсе не быстрее плавучки. И по крайней мере не на порядок быстрее.

я и так вынужден хранить в плавучке только дробные части чисел а целые - в отдельных байтах, чтобы не терять абсолютную точность!

Выглядит сомнительно. Плавучка не теряет точности целой части от того что появляется дробная. Вы точно убедились что это необходимо?

А ещё в требуемой заказчиком mega48P запросто может нехватить программной памяти! Её там всего 4 кб. Мало.