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浅谈linux kernel对于浮点运算的支持

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孙悟空748 显示全部楼层 发表于 2021-10-26 13:36:54 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
现在大多数CPU都支持浮点运算单元FPU,FPU作为一个单独的协处理器放置在处理器核外,但是对于嵌入式处理器,浮点运算原来就少用,有些嵌入式处理器就会去掉浮点协处理器。
X86处理器一样平常都是有FPU的。而ARM PPC MIPS处理器就会出现没有FPU的现象。
linux kernel如那边理浮点运算,我们就分为带FPU的处理器和不带FPU的处理器来讨论。
(以下为个人知识总结,研究不深,错误之处希望大家指正,共同砚习)
一 对于带FPU的处理器
1 对于linux kernel来说,kernel本身编译默认利用了-msoft-float选项,默认编译为软浮点程序,软浮点含义是有gcc编译器模仿浮点运算(glibc库提供),将浮点运算代码更换为定点运算。
对于带FPU的处理器,我们可以将编译选项-msoft-float去掉,一样平常是在arch/xxx/Makefile中。将kernel编译为硬浮点,也就是让处理器的浮点指令盘算浮点,
硬浮点运算肯定要比模仿的定点运算效率高。(kernel代码中一样平常不会有浮点运算,以是效率影响不大)
2 对于运行在kernel上的app来说,特殊是对于图形程序,如QT,浮点运算较多,我们直接编译即可,因为处理器支持浮点运算,支持浮点运算指令。
二 对于不带FPU处理器
1 对于linux kernel来说,编译默认利用了-msoft-float选项,默认编译为软浮点程序,linux kernel编译不依赖链接任何库,kernel中来实现对应的模仿浮点ABI。
2 对于运行在kernel之上的app来说,如那边理浮点运算,这里就有2种方法了:
(1)由kernel来模仿软浮点.
应用程序利用硬浮点直接编译(编译器默认就是编译成硬浮点程序)。
而对于kernel,我所了解的PPC MIPS处理器都有专门的浮点运算异常处理,程序运行遇到浮点指令,无法运行浮点指令时,硬件会产生相应的停止异常,kernel浮点异常处理程序根据指令内容举行软浮点模仿操纵,将运算效果返回之后再恢复到用户空间实行。
对于ARM我在其异常先容中没有找到对于浮点盘算的异常入口,但是kernel中也有对于其软浮点的支持,
在设置ARM Linux内核时,应该都会看到如许的设置:
  1. menu "Floating point emulation"
  2. comment "At least one emulation must be selected"
  3. config FPE_NWFPE
  4.   ...
复制代码
这个是用来设置在内核内里模仿浮点处理器。
详细ARM如何实现支持异常模仿软浮点,详细实现偶然间还须要过细看代码,在arch/arm/nwfpe中。
如许的方式好处在于应用程序不须要重新编译,须要在kernel中把浮点模仿打开即可,利用起来非常方便。
但是缺点也很明显,每次浮点操纵都要触发停止异常,用户空间和内核空间切换,实行效率太低。
(2)利用软浮点重新编译app
如允许以避免上述标题,app编译时须要连接glibc库的,利用--msoft-float,利用glibc的模仿浮点,更换为定点运算,如许的好处是运行性能上会好一些。
但缺点是因为利用了不同的编译选项,利用的ABI大概就发生了变化,如果某个库大概应用没有利用同样的编译选项(ABI不同),
体系运行时会出现意想不到的环境,以致造成崩溃。
根据最近对PPC一款处理器的调试纪录,kernel正常启动进入console后死在某一地点,用户空间浮点运算多,扣问IC后得知FPU去掉,而处理器浮点异常没有使能。
如许遇到浮点指令,处理器不会触发异常,也不知道该如何运行该指令。
以是举行kernel移植时对于处理器有无FPU也要搞清晰,如果处理器去掉了FPU,而核没有做相应的处理(使能浮点异常),那么APP的浮点指令运行效果就是无法推测的,这时可以接纳软浮点工具链来编译APP。
这里有一点思索:
对于一款处理器,处理器计划中有浮点异常(MIPS PPC都是),其外也可以接FPU。
在接FPU后,处理器核内就要屏蔽掉浮点异常,否则浮点运算照旧产生浮点异常,FPU就没有实用意义了。
无FPU,则处理器核内要使能浮点异常,否则就跟我上面遇到的标题一样,处理器不知道该如何运行该浮点指令,效果就无法推测了。
以上这篇浅谈linux kernel对于浮点运算的支持就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持脚本之家。

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