Компилятор в IAR, ньюансы обращения к переменным Опции

[king2]

Снова не пойму как IAR работает с переменными...
Оптимизация вся выключена, дабы не влиять излишне.

Имеем такой вот код:

Код

    111                    tmpByte <<= 1;
   \   00000464   9100....           LDS     R16, tmpByte
   \   00000468   0F00               LSL     R16
   \   0000046A   9300....           STS     tmpByte, R16
    112                    tmpByte |= tmp_bit;
   \   0000046E   8108               LD      R16, Y
   \   00000470   ....               LDI     R30, LOW(tmpByte)
   \   00000472   ....               LDI     R31, (tmpByte) >> 8
   \   00000474   8110               LD      R17, Z
   \   00000476   2B10               OR      R17, R16
   \   00000478   8310               ST      Z, R17

Почему компилятор, имея в регистре значение переменной, и следующую операцию с ней же, тем не менее сначала сохраняет ее, а потом загружает? Переменная не volatile.
Почему в первом и втором случае обращение к одной и той же переменной делается по разному??
Как избежать такого извращенного обращения к переменным?

Эквивалентный (нормальный) код:

Код

    114                    tmpByte = (tmpByte<<1) | tmp_bit;
   \   0000047A   9100....           LDS     R16, tmpByte
   \   0000047E   0F00               LSL     R16
   \   00000480   8118               LD      R17, Y
   \   00000482   2B10               OR      R17, R16
   \   00000484   9310....           STS     tmpByte, R17

Спасибо заранее!

[rezident]

ИМХО потому что запись

Код

tmpByte <<= 1;

на самом деле краткая и обозначает

Код

tmpByte = tmpByte << 1;

Аналогично

Код

tmpByte |= tmp_bit;

обозначает

Код

tmpByte = tmpByte | tmp_bit;

Поскольку tmpByte является и источником-операндом и приемником результата, то компилятор вполне логично каждую команду раскладывает так, как ему предписано. А вот с включенной оптимизацией он возможно соптимизирует код к такому виду, который вы считаете нормальным.

[Perepic]

ИМХО потому что запись

Код

tmpByte <<= 1;

на самом деле краткая и обозначает

Код

tmpByte = tmpByte << 1;

Поскольку tmpByte является и источником-операндом и приемником результата, то компилятор вполне логично каждую команду раскладывает так, как ему предписано. А вот с включенной оптимизацией он возможно соптимизирует код к такому виду, который вы считаете нормальным.

Интересно мыслите, однако! Как вам такой пример, я честно говоря до сих пор не понимаю отчего IAR 4.11a так себя ведет. Оптимизация включена на максимум, окромя "cross-call"

Код

UCHAR TimeOut;            // глобальная переменная

__interrupt void TimerInt()
{
    if(TimeOut) TimeOut--;
};

Все это компилится в ледующий код:

Код

     LDS     R16, TimeOut
     TST     R16
     BREQ    0x392
  
    LDI     R30,0x9F
    LDI     R31,0x02
    LD      R16,Z
    DEC     R16
    ST      Z,R16

Сохраниение и восстановление стека я опустил.
Что мы видим? Грузим переменную, проверяем ее, если условие выполняется, опять ее же грузим (ЗАЧЕМ?), причем засоряя адресные регистры, модифицируем и сохраняем. В результате имеем 3 лишних комманды + 4 для сохраниения-восстановления адресных регистров. Более чем в 2 раза, однако! Никак оптимальным такой код не назовешь. Что скажете..?

[Rst7]

Интересно мыслите, однако! Как вам такой пример, я честно говоря до сих пор не понимаю отчего IAR 4.11a так себя ведет. Оптимизация включена на максимум, окромя "cross-call"

Код

UCHAR TimeOut;            // глобальная переменная

__interrupt void TimerInt()
{
    if(TimeOut) TimeOut--;
};

В принципе, я придерживаюсь мнения, что компилятору надо подсказывать, что делать. А также помнить об особеностях процессора - в данном случае не надо забывать, что у нас не аккумуляторная машина, и регистров валом. Имеет смысл написать так:

Код

char TimeOut;            // ãëîáàëüíàÿ ïåðåìåííàÿ

__interrupt void TimerInt()
{
  char to=TimeOut;
  if (to) TimeOut=--to;
}

В результате имеем нормальный код:

Код

    294            char to=TimeOut;
   \   00000006   9100....           LDS     R16, TimeOut
    295            if (to) TimeOut=--to;
   \   0000000A   2300               TST     R16
   \   0000000C   F019               BREQ    ??TimerInt_0
   \   0000000E   950A               DEC     R16
   \   00000010   9300....           STS     TimeOut, R16
    296          };
   \                     ??TimerInt_0:

Да, я понимаю, хотелось бы, чтобы компилятор сам это делал... Но с другой стороны, если лень-матушка, программируйте на Делфи для большого брата, вообще не надо думать...

[zltigo]

Имеет смысл написать так:

Код

  char to=TimeOut;

Если уж подсказывать, то подсказывать по полной программе:

Код

register char to=TimeOut;

[_Bill]

Имеет смысл написать так:

Код

  char to=TimeOut;

Если уж подсказывать, то подсказывать по полной программе:

Код

register char to=TimeOut;

Вообще-то, IAR игнорирует ключевое слово register. Или нет?

[IgorKossak]

Вообще-то, IAR игнорирует ключевое слово register. Или нет?

Может игнорировать если нельзя обеспечить.

[dxp]

Вообще-то, IAR игнорирует ключевое слово register. Или нет?

Может игнорировать если нельзя обеспечить.

Причем игнорировать молча. Иными словами, если можно обеспечить, то и так задействует регистр, если нельзя, то не задействует, ничего не сообщая. Так сегодня поступает подавляющее большинство (если не все) компиляторов. От ключевого слова register ничего не зависит, оно является рудиментом и артефактом. Оставленным в языке для совместимости со старым кодом. Есть не просит, пусть будет.

[_Bill]

Вообще-то, IAR игнорирует ключевое слово register. Или нет?

Может игнорировать если нельзя обеспечить.

Причем игнорировать молча. Иными словами, если можно обеспечить, то и так задействует регистр, если нельзя, то не задействует, ничего не сообщая. Так сегодня поступает подавляющее большинство (если не все) компиляторов. От ключевого слова register ничего не зависит, оно является рудиментом и артефактом. Оставленным в языке для совместимости со старым кодом. Есть не просит, пусть будет.

Это не совсем так. Просто в IAR сделано именно так. Где размещать переменные решает только компилятор. В других средах (например, в Borland) имеется возможность выбора: не размещать переменные в регистрах, размещать автоматически или размещать по ключевому слову register. Сейчас, когда ресурсов в PC предостаточно, компиляторы стали достаточно "умными", то необходимость в использовании register как бы отпадает. Но в контроллерах с ограниченными ресурсами иногда желательно дать возможность решать вопрос о размещении переменных самому программисту.

[dxp]

Это не совсем так. Просто в IAR сделано именно так. Где размещать переменные решает только компилятор. В других средах (например, в Borland) имеется возможность выбора: не размещать переменные в регистрах, размещать автоматически или размещать по ключевому слову register.

И как, например, запретить размещать переменную в регистре? Какое ключевое слово для этого используется?

Сейчас, когда ресурсов в PC предостаточно, компиляторы стали достаточно "умными", то необходимость в использовании register как бы отпадает. Но в контроллерах с ограниченными ресурсами иногда желательно дать возможность решать вопрос о размещении переменных самому программисту.

Борланд - это PC. Неужто в нем недостаток регистров? Ни разу не встречал в коде для Борланда (начиная с версий оного 4 и выше) подобных попыток оптимизаций.

Имхо, уже давным давно прошла необходимость рулить такими оптимизациями из С-кода. Компилятор с этим разберется лучше. Программисту надо состредоточиться на алгоритме, а уж как по регистрам совать - тут все карты на руках у компилятора. Если хочется адекватного результата ручному контролю, то это ассемблер (вызов функции или вставки).

Кроме IAR, еще несколько компиляторов не замечены во внимании к ключевому слову register: CCS/TMS320F28xx, VDSP++/Blackfin, avr-gcc (правда, с последним знакомство поверхностное).

P.S. Посмотрел в доку на Билдер:

Category

Storage class specifiers

Syntax

register <data definition> ;

Description

Use the register storage class specifier to store the variable being declared in a CPU register (if possible), to optimize access and reduce code.

Note: The C++Builder compiler can ignore requests for register allocation. Register allocation is based on the compiler’s analysis of how a variable is used.

[SasaVitebsk]

Борланд - это PC. Неужто в нем недостаток регистров? Ни разу не встречал в коде для Борланда (начиная с версий оного 4 и выше) подобных попыток оптимизаций.

Похоже Вы немного пошутили или не то имели ввиду. По сравнению с AVR в PC регистров почти нет.

А если учитывать, что часть из них связано с определёнными функциями (CX - регистр счётчик, BX,EX -базы, AX - аккумулятор). То такая оптимизация вообще не имеет смысла. Да и при таком построении процессора, вопрос такой экономии не ставится. Там оптимизация строится на базе совершенно других принципов. Длина цикла - размер кэша - объём данных по работе с памятью, "грамотное обращение" к переферии и т.д.

[_Bill]

Борланд - это PC. Неужто в нем недостаток регистров? Ни разу не встречал в коде для Борланда (начиная с версий оного 4 и выше) подобных попыток оптимизаций.

Похоже Вы немного пошутили или не то имели ввиду. По сравнению с AVR в PC регистров почти нет.

А если учитывать, что часть из них связано с определёнными функциями (CX - регистр счётчик, BX,EX -базы, AX - аккумулятор). То такая оптимизация вообще не имеет смысла. Да и при таком построении процессора, вопрос такой экономии не ставится. Там оптимизация строится на базе совершенно других принципов. Длина цикла - размер кэша - объём данных по работе с памятью, "грамотное обращение" к переферии и т.д.

Не стоит забывать, что эти регистры 32-разрядные. И есть возможность использовать их и как 16-, и как 8-разрядные. К тому же, у AVR есть определенные проблемы с использованием младших 16 регистров. Так что реально используются только 16 старших регистров. А если требуются данные типа long или float, так их останется на все про все всего 4. И опять же, у PC инструкции позволяют оперировать с ячейками памяти как с регистрами (при увеличении длины инструкции и времени ее выполнения). Так что вопросы оптимизации программы за счет использования регистров остаются весьма актуальными.

[SasaVitebsk]

Не стоит забывать, что эти регистры 32-разрядные. И есть возможность использовать их и как 16-, и как 8-разрядные. К тому же, у AVR есть определенные проблемы с использованием младших 16 регистров. Так что реально используются только 16 старших регистров. А если требуются данные типа long или float, так их останется на все про все всего 4. И опять же, у PC инструкции позволяют оперировать с ячейками памяти как с регистрами (при увеличении длины инструкции и времени ее выполнения). Так что вопросы оптимизации программы за счет использования регистров остаются весьма актуальными.

Ну это скорее желаемое чем действительное. Регистры действительно 32-ух битные, но их нельзя использовать, например как 2 16-ти битных или 4 - восьми битных. Если говорить о "определённых проблемах по использованию отдельных регистров", то здесь INTEL явно лидирует. Например сложить B и С Вам не удастся. Если же Вы попытаетесь написать реальную прогу, даже на ассемблере, длиной хотябы листа два, используя расширенные команды, то Вам врятли удастся съэкономить даже один регистр. А компилятор даже не будет пытаться это делать.
Но это и не нужно. Вы совершенно правы, во второй части. INTEL имеет развитой механизм работы с памятью. Учитывая все мыслимые способы адресации. А сама архитектура (кэш буфер данных) позволяет к значительным массивам используемых данных обращаться, фактически как к регистрам. Кроме кэша данных есть кэш программы, что накладывает свои особенности. Ну и наконец, наличие нескольких ALU (в пнях уже по-моему 2-целочисленных и 1 с плавающей запятой) - тоже имеет значение. Поэтому оптимизация программ там имеет совершенно другие принципы и особенности. Согласно литературе это всё учитывается компиляторами. Я читал, что в Windows используются циклы определённой длины, а компилятор прогу делает так, что бы распаралеливание было максимальным.

Но я, боже упаси, не собираюсь затевать спор в той области, где имею поверхностные знания. Я просто пошутил. Очевидно что само число регистров - просто крайне мало. dxp, думаю, явно имел ввиду не регистры, а сам принцип экономии таким способом. И я его тут полностью поддерживаю. Просто выразился неудачно. А я пошутил. Надеюсь никого не обидел.