Почему ИНТ предпочитали вместо (без знака) полукокса для малых чисел в MSP430-GCC

Question

В msgpcc (GCC для микроконтроллеров MSP430) manual авторы писали:

Используйте Int вместо CHAR или неподписанные символ, если вы хотите небольшое целое внутри функции. Полученный код будет более эффективным, и в большинстве случаев хранение фактически не будет потрачено впустую.

Почему int более эффективен?

UPD. И почему (u)int_fast8_t в mspgcc определено для (unsigned) char, а не (unsigned) int. Как я понимаю, (u)int_fast*_t должен быть определен наиболее эффективным типом с достаточным размером.

Answer 1

В целом, не обязательно конкретный для этого процессора, он имеет отношение к расширению знака и маскировке, требуя дополнительных инструкций для правильного внедрения исходного кода на C. Подписанное 8-битное значение в процессоре 16 или 32 или 64 бит МОЖЕТ включать дополнительные инструкции для подписи расширения. 8-битная добавка на 32-битном процессоре может включать дополнительные инструкции и с 0xFF и т. Д.

Вам нужно сделать несколько простых экспериментов, потребовалось несколько итераций, но я быстро ударил то, что показало разницу.

unsigned int fun (unsigned int a, unsigned int b) 
{ 
    return(a+b)<<3; 
} 

unsigned char bfun (unsigned char a, unsigned char b) 
{ 
    return(a+b)<<3; 
} 


int sfun ( int a, int b) 
{ 
    return(a+b)<<3; 
} 

char sbfun ( char a, char b) 
{ 
    return(a+b)<<3; 
} 

производит

00000000 <fun>: 
    0: 0f 5e   add r14, r15 
    2: 0f 5f   rla r15  
    4: 0f 5f   rla r15  
    6: 0f 5f   rla r15  
    8: 30 41   ret   

0000000a <bfun>: 
    a: 4f 5e   add.b r14, r15 
    c: 4f 5f   rla.b r15  
    e: 4f 5f   rla.b r15  
    10: 4f 5f   rla.b r15  
    12: 30 41   ret   

00000014 <sfun>: 
    14: 0f 5e   add r14, r15 
    16: 0f 5f   rla r15  
    18: 0f 5f   rla r15  
    1a: 0f 5f   rla r15  
    1c: 30 41   ret   

0000001e <sbfun>: 
    1e: 8f 11   sxt r15  
    20: 8e 11   sxt r14  
    22: 0f 5e   add r14, r15 
    24: 0f 5f   rla r15  
    26: 0f 5f   rla r15  
    28: 0f 5f   rla r15  
    2a: 4f 4f   mov.b r15, r15 
    2c: 30 41   ret   

микроконтроллера MSP430 имеет слово и байты версию инструкции, простые добавить или вычесть оленью кожу должно сделать вырезку или подписать расширение, которое можно было бы ожидать при использовании меньшим, чем зарегистрировать размер переменные. Как программист, мы могли бы знать, что мы будем только кормить sbfun очень маленькими числами, но компилятор не имеет и должен добросовестно реализовывать наш код, как написано, генерируя больше кода между sfun и sbfun. Нетрудно сделать эти эксперименты с разными компиляторами и процессорами, чтобы увидеть это в действии, единственный трюк заключается в том, чтобы создать код, который процессор не имеет простых инструкций для решения.

другой пример

unsigned int fun (unsigned int a, unsigned int b) 
{ 
    return(a+b)>>1; 
} 

unsigned char bfun (unsigned char a, unsigned char b) 
{ 
    return(a+b)>>1; 
} 

производит

00000000 <fun>: 
    0: 0f 5e   add r14, r15 
    2: 12 c3   clrc    
    4: 0f 10   rrc r15  
    6: 30 41   ret   

00000008 <bfun>: 
    8: 4f 4f   mov.b r15, r15 
    a: 4e 4e   mov.b r14, r14 
    c: 0f 5e   add r14, r15 
    e: 0f 11   rra r15  
    10: 4f 4f   mov.b r15, r15 
    12: 30 41   ret   

Answer 2

Общее эмпирическое правило: Процессоры быстрее всего работают при использовании целых чисел своего родного слова.

Это, конечно, зависит от архитектуры, см. Ответы на this similar question для получения более подробных разъяснений по этому вопросу.

Answer 3

TI опубликовал заявку на эту тему для своих микроконтроллеров Tiva-C (формально Stellaris).

В разделе «Введение» в таблице представлен список факторов, влияющих на производительность и размер. фактора метка Переменного размера утверждает, что «с использованием переменных меньше, чем оптимальный может означать дополнительные инструкции, чтобы подписать или unsign расширяющих ...».

Кроме того, в разделе «Размер переменных», он говорит:.

«Когда локальные переменные меньше, чем размер регистра, то дополнительный код обычно требуется На Stellaris части, это означает, что локальные переменные байтов размера и полуслова (char и short int соответственно) требуют дополнительного кода. Поскольку код, перенесенный с 8-битного или 16-разрядного микроконтроллера, возможно, местные жители перешли на меньшие размеры (чтобы избежать слишком большой проблемы), это означает что такой код будет работать медленнее и займет больше пространства кода, чем это необходимо ».

Пожалуйста, см: http://www.ti.com/lit/an/spma014/spma014.pdf

Следующая обрабатывается компилятором, но по-прежнему относятся к проблеме под рукой:

MSP430 представляет собой 16-разрядный микропроцессор. Символ имеет только 8 бит и требует упаковки, чтобы все слова были выровнены. Например, 3 символа не будут правильно размещаться в памяти. Вместо этого используйте целое число, которое составляет 16 бит и всегда будет выровнено.

Если вы используете переменные размеры, кратные 16 (например, 16 и 32), вы также можете использовать память более эффективно. Для выравнивания памяти вы не закончите заполнение.

Answer 4

int соответствует родной размер процессора в вопросе (16 бит), поэтому, когда вы просите магазин к unsigned char переменной, компилятор, возможно, придется эмитировать дополнительный код, чтобы гарантировать, что значение находится в пределах от 0 до 255.