armel和armhf区别

出于低功耗、封装限制等种种原因,之前的一些ARM架构处理器因为内部资源宝贵,加入浮点运算单元是十分奢侈的,因为需要额外的软件实现。之前的ARM处理器架构是什么样的?(http://www.cnblogs.com/zhangjiankun/p/4852749.html)

随着技术发展,目前高端的ARM处理器已经具备了硬件执行浮点操作的能力。这样新旧两种架构之间的差异,就产生了两个不同的嵌入式应用程序二进制接口(EABI——软浮点与矢量浮点(VFP)。矢量浮点和硬浮点什么关系(http://www.arm.com/zh/products/processors/technologies/vector-floating-point.php http://www.eefocus.com/ayayayaya/blog/14-03/302211_6ecdc.html )

但是软浮点(soft float)和硬浮点(hard float)之间有向前兼容却没有向后兼容的能力,也就是软浮点的二进制接口(EABI)仍然可以用于当前的高端ARM处理器

fpu单元

ARM体系架构内核中,有些有浮点运算单元(fpu),有些没有。对于没有fpu内核,是不能使用armelarmhf的。在有fpu的情况下,就可以通过gcc的选项-mfloat-abi来指定使用哪种,有如下三种值:

  • soft不用​fpu计算,即使有fpu浮点运算单元也不用。

  • armel也即softfp,用fpu计算,但是传参数用普通寄存器传,这样中断的时候,只需要保存普通寄存器,中断负荷小,但是参数需要转换成浮点的再计算。

  • armhf也即hard,用fpu计算,传参数用fpu中的浮点寄存器传,省去了转换性能最好,但是中断负荷高。

kernelrootfsapp编译的时候,指定的必须保持一致才行。

使用softfp模式,会存在不必要的浮点到整数、整数到浮点的转换。而使用hard模式,在每次浮点相关函数调用时,平均能节省20CPU周期。对ARM这样每个周期都很重要的体系结构来说,这样的提升无疑是巨大的。

在完全不改变源码和配置的情况下,在一些应用程序上,虽然armhfarmel硬件要求(确切的是指fpu硬件)高一点,但是armhf能得到20-25%的性能提升。对一些严重依赖于浮点运算的程序,更是可以达到300%的性能提升。

 

ABI 和 EABI

 

ABI:二进制应用程序接口(Application Binary Interface (ABI) for the ARM Architecture)。在计算机中,应用二进制接口描述了应用程序(或者其他类型)和操作系统之间或其他应用程序的低级接口。

 

EABI:嵌入式ABI。嵌入式应用二进制接口指定了文件格式、数据类型、寄存器使用、堆积组织优化和在一个嵌入式软件中的参数的标准约定。开发者使用自己的汇编语言也可以使用 EABI 作为与兼容的编译器生成的汇编语言的接口。

 

两者主要区别是,ABI是计算机上的,EABI是嵌入式平台上(如ARM,MIPS等)。

 

armelarmhf

之前EABI中,armel(低端ARM硬件,支持armv4以上版本),在执行浮点运算之前,浮点参数必须首先通过整数寄存器,然后传递到浮点运算单元。新的EABI ,也就是armhf,通过直接传递参数到浮点寄存器优化了浮点运算的调用约定。

相比我们熟悉的armelarmhf代表了另一种不兼容的二进制标准。在一些社区的支持下,armhf目前已经得到了很大的发展。像 Ubuntu,已经计划在之后的发行版中放弃armel,转而支持armhf编译的版本。正如目前依然很火热的Raspberry PiARM11),由于ubuntu只支持armv7架构的编译,Raspberry Pi将不能直接安装ubuntu系统。而BB BlackCortex-A8)和CubietructCortex-A7)则同时支持ubuntuarmelarmhf的编译。

 

arm-linux-gnueabi-gcc 和 arm-linux-gnueabihf-gcc

 

两个交叉编译器分别适用于 armel 和 armhf 两个不同的架构,armel 和 armhf 这两种架构在对待浮点运算采取了不同的策略(有 fpu 的 arm 才能支持这两种浮点运算策略)。

 

其实这两个交叉编译器只不过是 gcc 的选项 -mfloat-abi 的默认值不同。gcc 的选项 -mfloat-abi 有三种值 soft、softfp、hard(其中后两者都要求 arm 里有 fpu 浮点运算单元,soft 与后两者是兼容的,但 softfp 和 hard 两种模式互不兼容):
soft: 不用fpu进行浮点计算,即使有fpu浮点运算单元也不用,而是使用软件模式。
softfp: armel架构(对应的编译器为 arm-linux-gnueabi-gcc )采用的默认值,用fpu计算,但是传参数用普通寄存器传,这样中断的时候,只需要保存普通寄存器,中断负荷小,但是参数需要转换成浮点的再计算。
hard: armhf架构(对应的编译器 arm-linux-gnueabihf-gcc )采用的默认值,用fpu计算,传参数也用fpu中的浮点寄存器传,省去了转换,性能最好,但是中断负荷高。

 

把以下测试使用的C文件内容保存成 mfloat.c:
#include <stdio.h>
int main(void)
{
    double a,b,c;
    a = 23.543;
    b = 323.234;
    c = b/a;
    printf(“the 13/2 = %f\n”, c);
    printf(“hello world !\n”);
    return 0;
}

 

1、使用 arm-linux-gnueabihf-gcc 编译,使用“-v”选项以获取更详细的信息:
# arm-linux-gnueabihf-gcc -v mfloat.c
COLLECT_GCC_OPTIONS=’-v’ ‘-march=armv7-a’ ‘-mfloat-abi=hard’ ‘-mfpu=vfpv3-d16′ ‘-mthumb’
-mfloat-abi=hard

 

可看出使用hard硬件浮点模式。

 

2、使用 arm-linux-gnueabi-gcc 编译:
# arm-linux-gnueabi-gcc -v mfloat.c
COLLECT_GCC_OPTIONS=’-v’ ‘-march=armv7-a’ ‘-mfloat-abi=softfp’ ‘-mfpu=vfpv3-d16′ ‘-mthumb’
-mfloat-abi=softfp

 

可看出使用softfp模式。

 

 

 

安装

 

以上就是armelarmhf的比较。相信大家也应该有个大概的了解了。在Ubuntu系统下,如何根据需求分别实现两种交叉编译器的安装呢?

 

arm-linux-gnueabi的安装

 

sudo apt-get
install gcc-arm-linux-gnueabi

 

按操作下载即可,没啥好说的。

 

 arm-linux-gnueabihf的安装

 

两种方法,

 

  1. linaro开源组织有相关的交叉工具链下载,点击进入网页选择下载即可,地址:https://launchpad.net/linaro-toolchain-binaries

  2. 到本站工具链页面下载,地址:http://www.veryarm.com/arm-linux-gnueabihf-gcc

 

然后就是解压到自定义目录中,并添加bin环境变量。

 

armhf 使用

 

armhf的开启需要硬件的支持,在Debianwiki上要求ARMv7 CPUThumb-2指令集以及VFP3D16浮点处理器。

 

gcc的编译参数上,使用-mfloat-abi=hard -mfpu=vfp即可。

 

在工具上,CodeSourcery最早支持hard模式。或者,也可已自己编译工具链。

 

参考:(http://www.veryarm.com/296.html )

posted @ 2015-10-02 23:26  kunzj  阅读(3348)  评论(0编辑  收藏