Мне интересно, как G CC, настроенный с использованием --with-mode=thumb, обрабатывает компиляцию / сборку кода, который использует разделы режима ARM, если не указан флаг -marm. То есть:
- G CC компилируется с
--with-mode=thumb - Программа компилируется без
-marm (по умолчанию в режиме большого пальца) - Сборка раздел этой программы использует режим ARM
Я попытался скомпилировать небольшую тестовую программу на Raspberry Pi 4 с ядром Ubuntu 18.04.4 5.3.0-1018-raspi2 и заметил, что раздел .arm выполняется в режиме инструкций 16-битного большого пальца, что побудило меня исследовать это. Это естественно вызывает ошибку сегментации, так как счетчик программы увеличивается на 2 байта вместо 4.
Вот что говорит GDB в режиме layout asm, когда моя программа разветвляется на код сборки .arm и после того, как я выполняю один stepi команда:
0x400900 <asm_maxfilter> push {r4, lr}
0x400904 <asm_maxfilter+4> mov r3, #0
0x400908 <filter_loop> vld1.8 {d0-d1}, [r0]
pc 0x400902 0x400902 <asm_maxfilter+2>
^ The program counter is between instructions
Мой код выглядит следующим образом:
#include <arm_neon.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
void asm_maxfilter(unsigned char* upbuffer, unsigned char* longterm_buffer, int grid_size);
int main(int argc, char** argv) {
const int pixels_per = 16;
const int grid_reso = 256;
const int grid_size = grid_reso * grid_reso;
const int remainder = grid_size % pixels_per;
const int work_count = grid_size - remainder;
unsigned char* longterm_up = (unsigned char*)malloc(grid_reso * grid_reso);
memset(longterm_up, 0, grid_reso * grid_reso);
unsigned char* up_buffers[60];
int u;
int i;
for (u = 0; u < 60; ++u) {
up_buffers[u] = (unsigned char*)malloc(grid_reso * grid_reso);
if (up_buffers[u] == NULL) {
fprintf(stderr, "Failed mallocing\n");
return 1;
}
memset(up_buffers[u], 0, grid_reso * grid_reso);
}
for (u = 0; u < 60; ++u) {
asm_maxfilter(up_buffers[u], longterm_up, work_count);
// non-SIMD version handles the remainder that did not fit in NEON registers
for (i = grid_size - remainder; i < grid_size; ++i) {
if (longterm_up[i] < up_buffers[u][i]) {
longterm_up[i] = up_buffers[u][i];
}
}
}
for (u = 0; u < 60; ++u) {
free(up_buffers[u]);
}
free(longterm_up);
return 0;
}
Сборка:
@ ARM NEON version of a max filter. Performs the following operation:
@
@ for (int i = 0; i < buf_size; ++i) {
@ if (buf_b[i] < buf_a[i]) {
@ buf_b[i] = buf_a[i];
@ }
@ }
.arm
.section .text
.align 4
.globl asm_maxfilter
@ parameters
@ r0: buf_a
@ r1: buf_b
@ r2: buf_size, multiple of 16
asm_maxfilter:
@ Store register states in stack. They must be restored before returning
push { r4, lr }
@ Reset counter
mov r3, #0
filter_loop:
@ Load 16 bytes into vectors
vld1.u8 {q0}, [r0]
vld1.u8 {q1}, [r1]
@ Find greater values in each vector
vcgt.u8 q2, q0, q1
@ Bitselect the greater value into q2
vbsl.u8 q2, q0, q1
@ Store the larger value in output buffer
vst1.u8 {q2}, [r1]
@ Increment counter by 16
add r3, r3, #16
@ Increment pointers
add r0, r0, #16
add r1, r1, #16
@ Check if loop is done
cmp r3, r2
blt filter_loop
@ Restore registers to their original state
pop { r4, lr }
@ lr register contains return address
bx lr
.end
Код скомпилирован с использованием:
gcc -Wall -Wpedantic -O0 -g -march=armv8-a -mfloat-abi=hard -mtune=cortex-a72 -mfpu=neon -c -o main.o main.c
gcc -Wall -Wpedantic -O0 -g -march=armv8-a -mfloat-abi=hard -mtune=cortex-a72 -mfpu=neon -o neon_test ./main.o ./asm_test.s
Исходя из того, что написано в документации ARM, если процессору нужно переключаться между большим пальцем / рукой, программа должна выполнить ветвление, используя инструкцию BLX или BX:
https://developer.arm.com/docs/100076/0100/instruction-set-overview/overview-of-aarch32-state/changing-between-a32-and-t32-instruction-set-states
Цитата:
To direct armasm to generate A32 or T32 instruction encodings, you must set the assembler mode using an ARM or THUMB directive. Assembly code using CODE32 and CODE16 directives can still be assembled, but Arm recommends you use the ARM and THUMB directives for new code.
These directives do not change the instruction set state of the processor. To do this, you must use an appropriate instruction, for example BX or BLX to change between A32 and T32 states when performing a branch.
После разборки моей программы я заметил, что переключение режимов не выполняется. Это то, что программист должен делать самостоятельно в коде ассемблера (даже если ветвление происходит из кода C), или компилятор / ассемблер должен это обрабатывать?
Я также пытался указать __attribute__((target("arm"))) в C объявление файловой функции, то есть:
__attribute__((target("arm")))
void asm_maxfilter(unsigned char* upbuffer, unsigned char* longterm_buffer, int grid_size);
Однако, похоже, это ничего не изменило. Все работает правильно, как только я компилирую с -marm или использую G CC, у которого нет --with-mode=thumb