汇编速查-FPU

本文详细介绍了x87 FPU的寄存器操作,包括如何将浮点值传入寄存器栈顶,如何将栈顶值放入内存,以及状态和控制寄存器的使用。此外,还涵盖了浮点运算、条件分支、保存恢复FPU状态等关键概念,对于理解和优化浮点计算具有指导意义。

x87 FPU的寄存器

寄存器 说明
数据寄存器 用于浮点数据的8个80bit寄存器
状态寄存器 报告FPU状态的16bit寄存器
控制寄存器 控制FPU精度的16bit寄存器
标记寄存器 描述8个数据寄存器内容的16bit寄存器
FIP寄存器 指向下一条FPU指令的48bitFPU指令指针
FDP寄存器 指向内存中的数据的48bit的FPU数据指针
操作码寄存器 保存FPU处理的最后指令的11bit寄存器

浮点值传入FPU寄存器栈顶

fld source
fild把整数传入FPU寄存器
ffbld把bcd数据传入FPU寄存器
source可以是32bit/64bit/80bit内存位置
.float创建单精度浮点值 flds float_val
.double创建双精度浮点值 fldl double_val

FPU寄存器栈顶值放到内存位置

fsts/fstl des
fstp指令吧FPU寄存器st0的值复制到内存位置,并将值从堆栈中弹出
使用预置的浮点值

### FPU=vfpv5_d16 的技术用途 FPU(浮点运算单元)是处理器中用于执行浮点运算的硬件模块,而 `vfpv5_d16` 是 VFP(Vector Floating Point)架构的一个版本。具体来说,`vfpv5_d16` 表示的是 VFPv5 架构中的双精度寄存器组,包含 16 个双精度寄存器。该架构支持 IEEE 754 浮点运算标准,确保了浮点计算的精度和一致性。在高性能计算、科学计算、图形处理和嵌入式系统中,这种支持对运算效率至关重要。 VFPv5 是 ARM 架构中的一种浮点扩展,相较于早期的 VFPv3 和 VFPv4,它提供了更强大的浮点运算能力,包括增强的双精度计算性能和更多的寄存器资源。`d16` 后缀表明该配置提供了 16 个双精度寄存器,适用于需要大量浮点运算的应用场景,例如信号处理、机器学习和图像渲染等。 ### 编译选项配置 在使用支持 `vfpv5_d16` 的 ARM 处理器进行编译时,需要通过适当的编译选项来启用该功能。以下是一些常见的编译选项: 1. **指定 FPU 架构**: ```bash -mfpu=vfpv5-d16 ``` 该选项告诉编译器目标处理器支持 VFPv5 架构,并且使用 16 个双精度寄存器。 2. **指定浮点 ABI(应用程序二进制接口)**: ```bash -mfloat-abi=hard ``` 此选项启用硬件浮点运算支持,确保编译器生成的代码直接使用 FPU 指令,而不是软件模拟。它等价于 `-mhard-float`。 3. **指定目标架构**: ```bash -march=armv8-a ``` 如果使用的是 ARMv8-A 架构(支持 VFPv5),可以通过此选项指定目标架构。 4. **优化选项**: ```bash -O2 ``` 启用中等程度的优化,通常适用于大多数性能敏感的应用。 结合上述选项,完整的编译命令可能如下所示: ```bash arm-linux-gnueabi-gcc -march=armv8-a -mfpu=vfpv5-d16 -mfloat-abi=hard -O2 source.c -o output ``` ### 示例代码 以下是一个简单的浮点运算示例,展示了如何利用 FPU 进行高效的浮点计算: ```c #include <stdio.h> int main() { double a = 3.1415926535; double b = 2.7182818284; double result = a * b; printf("Result: %f\n", result); return 0; } ``` 在编译时,确保使用 `-mfpu=vfpv5-d16` 和 `-mfloat-abi=hard` 以充分利用硬件浮点运算能力。
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