Algorithmus auf ARM
ARM-Befehlssätze im Vergleich #####
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
ARM-Befehlssätze im Vergleich
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Vergleichend betrachtet
Der Vergleich mit den Assemblerroutinen beschränkt sich auf das Q0.15-Format, da hier eine ausreichende Genauigkeit zur Verfügung steht. In Assembler ergibt sich eine Laufzeit von 12,2 µs für dieses Format.
Bezüglich der Laufzeitunterschiede zwischen dem ARMund dem Thumb-Befehlssatz ergibt sich ein Vorteil für den ARM-Befehlssatz. Dieser benötigt rund 20% weniger Ausführungszeit für den Algorithmus. Der Thumb-Befehlssatz hat jedoch einen anderen Vorteil: Ein Thumb-Befehl benötigt nur eine halbe Befehlslänge (16 Bit) gegenüber dem ARM-Modus (32 Bit). Die Codegröße ist beispielsweise für das Q0.15-Format im Thumb-Modus um etwa 22% kleiner als im ARM-Modus. Die Laufzeitvorteile gegenüber dem Fließkommaformat sprechen deutlich für den Einsatz eines Qn.m-Formats. Der ARM-Befehlssatz bringt hierfür leistungsstarke Befehle mit. Zudem ist beim Q0.15-Format quasi kein Genauigkeitsunterschied gegenüber Fließkomma mehr vorhanden. Eine gründliche Betrachtung des Zahlenvorrates und des Overflows sei vorweggenommen. Kommt es zudem auf jedes Byte im Speicher an, so stellt der Thumb-Befehlssatz ohne zusätzliche Fließkommabibliothek beziehungsweise deren Makros eine weitere Alternative dar.
Der genannte Algorithmus wurde in weiteren Systemen implementiert. Die Ergebnisse der Laufzeituntersuchungen mit dem Qn.m-Format sind in Bild 3 dargestellt. Das beschriebene Beispiel dient hierbei als Benchmark. Das Diagramm zeigt nach Gleichung (6) die Laufzeit, normiert auf den ZNEO der Firma Zilog und auf einen einheitlichen CPU-Takt von 1 MHz. Durch diese Normierung kann man direkt die unterschiedlichen Architekturen miteinander vergleichen. Tx ist die Laufzeit des jeweiligen Testsystems, TaktCPU_x ist der Takt der Test-CPU.
In den bisherigen Ergebnissen schneidet der »XC167« von Infineon aufgrund seiner speziellen DSP-Hardware am Besten ab. Diese MCU ist auf das signed Q0.15- bzw. auf das unsigned Q1.15-Format optimiert, für welches eine leistungsstarke Bibliothek zur Verfügung steht. Der ARM7 liegt bei den konventionellen MCUs ohne spezielle Beschleunigerhardware vorn. Das Projekt Mikrocontroller-Applikationszentrum (MCAC) wird im Rahmen des Kompetenznetzwerks für angewandte Transferorientierte Forschung (KAT) durch das Land Sachsen-Anhalt gefördert.
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