"Оптимизация" в WinAVR и как с этим бороться Опции

[MaxiMuz]

Перейдя с ассемблера на WinAVR, невольно стал обращать на размер кода. Когда стал разбираться в конкретике генерируемого кода , хваленный на многих сайтах WinAVR обнажил свое несовершенство.
Короче, программка :

Код

#include <avr/io.h>
#include <inttypes.h>

#define Btn1 PB2
#define Btn2 PB3

#define  KeyMask (1<<Btn1)|(1<<Btn2)
#define sbi(p,b) (p |= (1<<b)) //Установить бит

volatile register int8_t Cnt asm("r19");    // фоновый счетчик
volatile register int8_t a asm ("r16");

int main (void)
{
asm("nop");
a = 1;

while(1)
{
if (~(PINB)&(KeyMask))
    {
    a |= 0x01;
    }
if ((--Cnt)==0)
    {
    if (a==1 )
        {
        a=0;
        sbi (PINB,PB2);
        }
    }
}
}

Соответственно , полученный код:

Код

a = 1;
     ldi    r16, 0x01

while(1)
{
[color="#FF00FF"]if (~(PINB)&(KeyMask))
     in     r24, 0x16
     ldi    r25, 0x00
     com    r24
     com    r25
     andi    r24, 0x0C
     andi    r25, 0x00
     or     r24, r25
     breq    .+2[/color]
{
a |= 0x01;
}
     ori    r16, 0x01

[color="#FF0000"]if ((--Cnt)==0)
     mov    r24, r19
     subi    r24, 0x01
     mov    r19, r24[/color]
     brne    .-26    
{
    if (a==1 )
     cpi    r16, 0x01
     brne    .-30
{
        a=0;
     ldi    r16, 0x00

sbi (PINB,PB2);
     sbi    0x16, 2
     rjmp    .-36

Конструкцию if ((--Cnt)==0) выделенную крас.цветом может заменить всего одна машинная команда: dec r19!
Вопрос: как заставить компилятор это делать ?

Во втором случае: if (~(PINB)&(KeyMask)) , невижу смысла во втором парном регистре r25. Можно использовать "tst r24". Можно как нибудь с этим бороться ?!
Не хочеться чтобы потом код получался неоправданно раздутым!
Может быть стоит подождать другую версию компилятора (пользуюсь WinAVR-20100110) или уже пререходить на совсем другой ?

[AHTOXA]

Перейдя с ассемблера на WinAVR, невольно стал обращать на размер кода.

И зря. Если код помещается в чип и успевает сделать то, что должен, то какая разница, какого он размера?

Конструкцию if ((--Cnt)==0) выделенную крас.цветом может заменить всего одна машинная команда: dec r19!

Вам же написали, что volatile register писать нельзя. Какие претензии?
Что касается второго, то целочисленные константы по умолчанию имеют тип int. Попробуйте написать if (~(PINB)&((unsigned char)KeyMask)).

ЗЫ. Выделение цветом не работает в блоке code, если сильно надо, то пользуйтесь блоком codebox - там вроде работает.

[MaxiMuz]

Вам же написали, что volatile register писать нельзя. Какие претензии?

Это неправильное утверждение! Если из выражения "volatile register int8_t a asm ("r16");" убрать квалификатор volatile, то компилятор воообще обходит использование указанных регистров, используя свои. И хотя код получается короче, неизвестно как дальще поведет себя "оптимизатор" , если программа усложниться !

Неа, результат другой:

Код

6c:    86 b3           in    r24, 0x16; 22
  6e:    8c 70           andi    r24, 0x0C; 12
  70:    09 f4           brne    .+2     ; 0x74 <main+0x8>

На ЦЕЛУЮ команду меньше

На ОДНУ команду не считается
Так исторически сложилось что я проверяю на нулевой рез-т (не нажата не одна кнопка) и зацикливаю в начало

[Палыч]

На ОДНУ команду не считается

Если Вы пытатесь заставить GCC генерить вместо if(!(PINB & KeyMask)) одну команду SBRS (или SBRC), то у Вас ничего не получится. Хотя Atmel и утверждает, что система команд AVR ориентированна на язык Си, то компиляторописатели так не считают... В Вашем первом и втором случаях компилятор действует по шаблону: 1) берёт значение на регистр r24 (то, что Вы расположили некую переменную в регистр - изменит только источник данных: значение будет взято из другого регистра или из ОЗУ): 2) на регистре r24 вычисляет выражение; 3) при необходимости, из регистра r24 сохраняет вычисленное выражение; 4) сравнивает значение выражения (регистр r24) с нулём... Только ну очень хороший оптимизатор заменит эту последовательность одной командой. GCC так сделать не сможет. Для AVR я не знаю компилятора, в который встроен настолько сильный оптимизатор, что сможет повторить Вашу программу на ассемблере.
Имхо, если компилятор с ЯВУ генерит код "съедающий" на 10-15% больше ресурсов, чем аналогичная программа на ассемблере, на сегодняшний день - это ОЧЕНЬ хороший компилятор. Заметьте - программа(!!!, причем обычно довольно большая), а не отдельный оператор.

[_Pasha]

Имхо, если компилятор с ЯВУ генерит код "съедающий" на 10-15% больше ресурсов, чем аналогичная программа на ассемблере, на сегодняшний день - это ОЧЕНЬ хороший компилятор. Заметьте - программа(!!!, причем обычно довольно большая), а не отдельный оператор.

ГЦЦ не умеет сливать ПП из разных точек входа в поток с одной командой возврата. Еще - бывают напряги при работе с битовыми полями, сильное юзание регистра Х в адресных выражениях, не использует бит Т и не "подглядывает" за функциями, вызываемыми из прерываний - длинный контекст сохраняется. Больше никаких шероховатостей мною не замечено. А большую программу на асме еще написать надо, чтобы "сделать" современный Си на эти 10-15%.

[ReAl]

ГЦЦ не умеет сливать ПП из разных точек входа в поток с одной командой возврата.

Ну, да.
Но иногда такие места удаётся оформить в маленькие подпрограмки, которые вызывать в конце (в вумных книгах по программированию давно пишут, что не стоит бояться мелких подпрограмок :-) ). Тогда вкупе с --relax и получается слияние.

Подглядывает, еще как если функция inline.

Вот еще до LTO нужно добраться, так там должно за всем подглядывать уметь. Вроде бы к 5-ой аврстудии компилятор идёт уже с LTO.
Klen-овые сборки под Linux для ARM дают неплохой эффект. Для AVR у меня не запустились, что-то с библиотеками не срослось.

Что хотели написать то ?

Возможно то, что без зауми с asm("r19") и прочими проявлениями детской болезни левизны dec сам бы появился, и заставлять не пришлось бы (ну тут не dec, но ни по размеру кода, ни по времени выполнения не отличается — возможно, и это сказать хотели):

Код

#include <avr/io.h>
#include <inttypes.h>

#define Btn1 PB2
#define Btn2 PB3

#define  KeyMask (1<<Btn1)|(1<<Btn2)

int main (void)
{
    uint8_t Cnt = 0;
    uint8_t a = 0;

    while(1) {
        if ( !(PINB & (KeyMask)) )
            a |= 0x01;
        
        if ((--Cnt)==0)  {
            if (a==1 ) {
                a=0;
                PINB |= (1 << 2);
            }
        }
    }
}

Код

.global    main
    .type    main, @function
main:
/* prologue: function */
/* frame size = 0 */
    ldi r18,lo8(0)
.L8:
    ldi r25,lo8(0)
.L7:
    in r24,54-32
    andi r24,lo8(12)
    brne .L2
    ori r25,lo8(1)
.L2:
    subi r18,lo8(-(-1))
    brne .L7
    cpi r25,lo8(1)
    brne .L7
    sbi 54-32,2
    rjmp .L8

[neiver]

Вот еще до LTO нужно добраться, так там должно за всем подглядывать уметь. Вроде бы к 5-ой аврстудии компилятор идёт уже с LTO.
Klen-овые сборки под Linux для ARM дают неплохой эффект. Для AVR у меня не запустились, что-то с библиотеками не срослось.

К сожалению, в avr-gcc LTO не работает. Компилятор к 5-ой аврстудии скомпилирован без поддержки LTO, я пытался скомпилировать avr-gcc сам со включеной LTO - не собрался, видимо чего-то в в AVR бекэнде не хватает.

[MaxiMuz]

К сожалению, в avr-gcc LTO не работает. Компилятор к 5-ой аврстудии скомпилирован без поддержки LTO, я пытался скомпилировать avr-gcc сам со включеной LTO - не собрался, видимо чего-то в в AVR бекэнде не хватает.

У меня к сожелению, не достаточно глубокие познания в тонкостях компиляторов и знания абревиатур, да и практики маловато. Хотел узнать , что такое LTO ?

Поверьте старому С-шнику, избегающему по мере возможности написания программ на асме -- Вам показалось.
Что Вы проводили оптимизацию этой ассемблерной программы.
Бегло просмотрел программу из архива, даже толком не вникая в алгоритмы. Просто мелкая местная оптимизация — и несколько десятков байт как с куста. А если ещё вникнуть в алгоритмы, то и того более найдётся.
Примеры:

Код

#ifndef OPTIMISED
     sbrc ModeR,BitModeAlrm
     rjmp Begin
     sbrc ModeR,BitModeWtch
     rjmp Begin
#else;;; -2
     sbrs ModeR,BitModeAlrm
     sbrc ModeR,BitModeWtch
     rjmp Begin
#endif

Там таких два места. На этой мелочи — уже 4 байта.

Я уважаю людей которые хорошо разбираются в С-ях !
Да, действительно я не достаточно тщательно провел оптимизацию данной программы ! И в приведнном примере , я возможно проглядел, либо просто не стал обращать внимание на эти мелочи ...

п.с. а про код "записи в ЕЕПРОМ" я прекрасно знал , просто в этой программе не стал его выделять в отдельную процедуру.

Любой уважающий себя С-компилятор покраснел бы от стыда за такой код:

Код

; Определение интервала 1
#ifndef OPTIMISED
; if ( MemdP <= Thr_AdP ) goto TCAdi11; else goto TCAdi12;
     cpi MemdPH,Thr_AdPH
     brcs TCAdi11
     brne TCAdi12
     cpi MemdPL,Thr_AdPL
     brcs TCAdi11
     brne TCAdi12
#else;;; -4 bytes
; if MemdP >= (Thr_AdP + 1) ) goto TCAdi12
     ldi temp, high( Thr_AdP + 1 )
     cpi MemdPL, low( Thr_AdP + 1)
     cpc MemdPH, temp
     brcc TCAdi12
#endif

Код

#ifndef OPTIMISED
; if ( MemdP <= DeltaT ) goto TCA12; esle goto TCA11;
     cp MemdPH,DeltaTH
     brcs TCA12
     brne TCA11
     cp MemdPL,DeltaTL
     brcs TCA12
     brne TCA11
#else
;;; -6
; if ( DeltaT >= MemdP ) goto TCA11;
     cp  DeltaTL,MemdPL
     cpc DeltaTH,MemdPH
     brcc TCA11
#endif

И таких мест там не одно.

Суть правильная, только ваш оптимизатор почемуто в метках переходов ошибся ! при условии С=0 должна выполняться какраз противоположная ветвь !
Вот так доверяй потом оптимизаторам !!
И в данном куске, почему я сначала старшие байты решил проверять : хотел ускорить алгоритм проверки. Хотя сейчас понимаю что это не к чему было.

И всеже вернусь к использованию регистровых глобальных перемнных. В теме:заголовок
"Второй раз повторяю, GCC не поддерживает volatile register переменные. Не
поддерживает - это значит что нет гарантии что любой код использующий
volatile register переменные будет работать при любом уровне оптимизации. К
сожалению варинг сообщающий об этом пропал где-то в 2005 году и если я
правильно понял его вернули в феврале 2008. Попробуйте откомпилировать
тестовый пример с "volatile register" GCC 4.4 с клюем -Wall. Или с ключом
-Wvolatile-register-var на 4.3.

Анатолий. "
были упомянуты ключики. Я не нашел в дока назначение этих ключей, плохо ориентируюсь описании WinAVR. Есть ли возможность отключить в опциях использование компилятором конкретных регистров ?

Сообщение отредактировал MaxiMuz - Nov 20 2011, 11:15

[ReAl]

Хотел узнать , что такое LTO ?

Link-Time-Optimiser
Зачатки его есть и в нынешнем линкере, ключ --relax. Это, например, превращение линкером длинного вызова в короткий. На этапе компиляции ещё неизвестно, насколько близко лягут куски из разных файлов и на больших кристаллах компилятром используется только длинный.
LTO делает полную оптимизацию, зная уже всё о линкуемой программе (включая устройство библиотечных функций, если они были скомпилировані с соо-тветствующим ключом).

Да,
действительно я не достаточно тщательно провел оптимизацию данной
программы ! И в приведнном примере , я возможно проглядел, либо просто
не стал обращать внимание на эти мелочи ...

Ну там дальше и не такие мелочи на cp/cpc набегают, как тут на пропусках.

п.с. а про код "записи в ЕЕПРОМ" я прекрасно знал , просто в этой программе не стал его выделять в отдельную процедуру.

И какой смысл после этого было говорить, что "на ассемблере влезла одна мелодия и то после оптимизации, а С и одна не влезла бы" ? ;-)
У С по длине выигрывает не любая ассемблерная реализация — только потому, что она ассемблерная — а только действительно вылизанная.
Прикидочно, оценивая возможное ужатие Вашего кода байт на 150-200, — тут и С-шная реализация должна легко влезть.

Суть правильная, только ваш оптимизатор почемуто в метках переходов ошибся ! при условии С=0 должна выполняться какраз противоположная ветвь !

Ну там в одном из мест я для нужной нестрогости сравнивания поменял порядок операндов, мог забыть про смену полярности перехода. Это не важно, ошибки в коде любой длины бывают. Главное то, что код можно написать короче.
Там ещё ошибки есть, например, в одном из мест надо так:

Код

cpi    temp2, Edata1 + MaxCount*2-1

Это до меня уже в субботу утром, в метро по дороге на работу в дрёме дошло.
Отмазки:
1) Ну дак в пол второго ночи и наспех (вставать-то в шесть), да копипастом-редактированием (из головы я бы сразу правильно писал) и не такого наворотить можно
2) А С-компилятор и не ошибся бы с "полярностью" перехода.

Есть ли возможность отключить в опциях использование компилятором конкретных регистров ?

-ffixed-reg, например
-ffixed-reg=r2
Только нужно быть уверенным, что библиотека тоже этот регистр не использует.

[MaxiMuz]

........................................
-ffixed-reg, например
-ffixed-reg=r2
Только нужно быть уверенным, что библиотека тоже этот регистр не использует.

После вставики в Makefile

Код

CFLAGS += -ffixed-reg=r16
CFLAGS += -ffixed-reg=r18

Компилятор выдал ошибку:

Код

cc1.exe: warning: unknown register name: reg=r16
cc1.exe: warning: unknown register name: reg=r18

Что я не так делаю ?
И где можно найти описание всех ключей компилятора GCC

[demiurg_spb]

где можно найти описание всех ключей компилятора GCC

Как всегда в гугле, забив в строке поиска:
gcc optimization options