PIC32速度:优化c代码

Question

我想要一些建议来优化我的代码，这是一个简单的，但它需要是快速的，我指的是小于250 ns的东西。

我的第一个代码很慢，大约1000 ns，但经过一些工作，它大约是550 ns，但我相信它可以更快，但我不知道如何:<

我使用的是系统时钟为80 MHz的PIC32

我的代码：

void main()
{
    unsigned long int arr_1[4095]; 
    unsigned long int arr_2[4095]; 

    //here I assign arr_1 and arr_2 values
    //...
    //...

    TRISC = 0;
    TRISD = 0;

    while(1){
         LATC = arr_1[PORTE];
         LATD = arr_2[PORTE];
    }

}

正如你所看到的，这是一项非常简单的工作，唯一的问题是速度。

我看了汇编清单，只是想看看有多少指令，但我不知道汇编语言如何优化它。

;main.c, 14 ::      LATC = arr_1[PORTE];
0x9D000064  0x27A30000  ADDIU   R3, SP, 0
0x9D000068  0x3C1EBF88  LUI R30, 49032
0x9D00006C  0x8FC26110  LW  R2, 24848(R30)
0x9D000070  0x00021080  SLL R2, R2, 2
0x9D000074  0x00621021  ADDU    R2, R3, R2
0x9D000078  0x8C420000  LW  R2, 0(R2)
0x9D00007C  0x3C1EBF88  LUI R30, 49032
0x9D000080  0xAFC260A0  SW  R2, 24736(R30)
;main.c, 15 ::      LATD = arr_2[PORTE];
0x9D000084  0x27A33FFC  ADDIU   R3, SP, 16380
0x9D000088  0x3C1EBF88  LUI R30, 49032
0x9D00008C  0x8FC26110  LW  R2, 24848(R30)
0x9D000090  0x00021080  SLL R2, R2, 2
0x9D000094  0x00621021  ADDU    R2, R3, R2
0x9D000098  0x8C420000  LW  R2, 0(R2)
0x9D00009C  0x3C1EBF88  LUI R30, 49032
;main.c, 16 ::      }
0x9D0000A0  0x0B400019  J   L_main0
0x9D0000A4  0xAFC260E0  SW  R2, 24800(R30)  

有什么建议可以优化我的代码吗？

编辑：

*端口、LATC和LATD是I/O映射寄存器*代码的目标是在端口更改时尽可能快地更改LATC和LATD寄存器(因此端口是输入，而LATC和LATD是输出)，输出取决于端口的值

Answer 1

一个潜在的限制因素是，由于PORTE、LATC和LATD不是常规存储器而是I/O寄存器，所以I/O总线速度可能低于存储器总线速度，并且处理器在访问之间插入等待状态。对于PIC32来说，这可能是情况，也可能不是，但这是任何架构都需要考虑的一般问题。

如果I/O总线不是一个限制，那么首先，您是否应用了编译器优化？对于这样的微优化，这通常是你最好的选择。这段代码似乎进行了微不足道的优化，但汇编程序似乎没有反映这一点(尽管我不是MIPS汇编专家-但编译器优化器是)。

由于I/O寄存器是易失性的，因此优化器在优化循环体方面可能会显着失败。但由于它们是易失性的，代码也可能是不安全的，因为PORTE有可能(确实很可能)在LATC和LATD的赋值之间改变值，这可能不是您的意图或期望。如果是这种情况，则应按如下方式更改代码：

int porte_value_latch = 0 ;
for(;;)
{
     // Get a non-volatile copy of PORTE.
     porte_value_latch = PORTE ;  

     // Write LATC/D with a consistent PORTE value that 
     // won't change between assignments, and does not need 
     // to be read from memory or I/O.
     LATC = arr_1[porte_value_latch] ;
     LATD = arr_2[porte_value_latch] ;
}

这既安全又潜在地更快，因为易失性PORTE仅被读取一次，并且porte_value_latch值可以被保留在临时寄存器中用于两次阵列访问，而不是每次都从存储器读取。优化器几乎肯定会将其优化为寄存器访问，即使常规编译不会这样做。

使用for(;;)而不是while(1)可能没有什么区别，但一些编译器会对不变表达式发出警告，因为它会悄悄地接受for(;;)习惯用法。您没有包含第13行的代码汇编程序，因此无法确定编译器生成了什么。

如果LATC和LATD位于相邻的地址，则可以进行进一步的优化，在这种情况下，您可以使用unsigned long long int类型的单个数组，以便在单个赋值中写入这两个位置。当然，64位访问仍然是非原子的，但编译器在任何情况下都可以生成更有效的代码。它还巧妙地避免了对porte_value_latch变量的需要，因为这样将只有一个对PORTE的引用。但是，如果必须以特定的顺序编写LATC和LATD，您将失去该级别的控制。该循环将如下所示：

for(;;)
{
    LATCD = arr_1_2[PORTE] ;
}

其中，LATCD的地址是相邻LATC和LATD寄存器的低位地址，类型为unsigned long long int。如果LATC具有较低的地址，则：

unsigned long long int LATCD = (unsigned long long int)LATC ;

因此写入LATCD会同时写入LATC和LATD。然后，Toy必须将arr_1和arr_2组合成具有适当词序的单个unsigned long long数组，以便它在单个值中同时包含C和D值。

另一个建议:配置硬件，使用从>=4MHz的时钟信号触发的直接存储器访问来读取端口到单个位置。然后，该循环将根本不需要读取端口，而是读取DMA存储器位置，这可能更快，也可能不更快。您还可以将DMA设置为从内存位置写入LATC/LATD，以便循环根本不执行I/O。该方法还将允许“相邻内存”方法工作，即使LATC和LATD实际上并不相邻。

最终，如果问题只是编译器的代码生成，那么在内联汇编程序中实现循环并手动优化它可能是有意义的。