用于除法運算的運行時ABI輔助方法過載

工業(yè)和家用電器市場中的各種應(yīng)用要求使用數(shù)學(xué)運算來實現(xiàn)不同的算法和計算。基于 Cortex?-M0+的單片機包含加法、減法和乘法指令。Cortex-M0+架構(gòu)沒有用于除法運算的匯編指令，除法邏輯可以根據(jù)不同的編譯器而變化?；?Arm? Cortex-M0+的單片機（MCU）具有一個可配置選項，可通過該選項使用快速乘法器進行乘法運算。基于該可配置選項，乘法運算可以為單個周期指令到最多 32 個周期指令不等。 SAMC21（一款 Cortex-M0+ MCU）非常適合需要數(shù)學(xué)計算的應(yīng)用。SAMC21 MCU 具有可進行乘法運算的快速單周期乘法器選項，還具有一個新的外設(shè)，稱為除法和平方根加速器（Division and Square RootAccelerator，DIVAS），可用于執(zhí)行快速除法和平方根運算。

概念

適用于Arm架構(gòu)的應(yīng)用程序二進制接口（ABI）包含一系列標(biāo)準(zhǔn)，其中有些是開放的標(biāo)準(zhǔn)，還有一些是 Arm 架構(gòu)專用標(biāo)準(zhǔn)。ABI 可管控各種基于 Arm 的執(zhí)行環(huán)境中二進制文件和開發(fā)工具的互操作。支持 Arm MCU 的編譯器需符合這些標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的其中一項是適用于 Arm 架構(gòu)的運行時 ABI。此標(biāo)準(zhǔn)為 ABI 指定輔助函數(shù)，使之能夠支持 C、C++和算術(shù)運算。對于除法，編譯器會用各自的庫代碼替換除法和模運算符（即，使用重復(fù)減法來實現(xiàn)除法）。該庫代碼將數(shù)百個字節(jié)添加到代碼存儲器，MCU 消耗 50 到 400 之間任意數(shù)量的時鐘周期，具體取決于操作數(shù)的大小。編譯器可通過過載運行時ABI 輔助方法來使用 DIVAS 功能。DIVAS 展現(xiàn)出的性能優(yōu)于編譯器除法（即，比除法 65535/3 少 50 個時鐘周期）。DIVAS 支持整數(shù)平方根運算，而不需要任何額外的庫依賴關(guān)系。

解決方案/實現(xiàn)

DIVAS 只支持 32 位整數(shù)除法。用于除法運算的運行時 ABI 輔助方法過載，以便編譯器了解除法應(yīng)使用DIVAS 功能進行除法。根據(jù)運行時 ABI 標(biāo)準(zhǔn)，32 位整數(shù)除法函數(shù)在 r0 中返回商，或在{r0, r1}中返回商和余數(shù)。

• DIVAS除法運算

• DIVAS平方根運算