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R8C/Tiny(M12) の命令実行時間について
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A0
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R8C/Tiny(M12) の命令実行時間について
toitec
over 10 years ago
こんにちは,toitecです。
除算(32ビット÷32ビット)のサンプルを
改造しながら、実行時間を測定していたところ,
腑に落ちない状況がありまして,御教授下さい。
<症状>
除算サブルーチンのメモリ配置位置をひとつ
ズラすと,処理時間が大きく変化する.
偶数アドレス -> 61.28μs
奇数アドレス -> 77.28μs
<評価プログラム抜粋>
.ORG 0400h
ZHBIN: .BLKB 16 ; 入力
ZHBOUTA: .BLKB 16 ; H_DIVL_x 出力
; RAMはメモリダンプで見やすくするために16byte
; 単位で確保しています
X_MAIN:
X_MAIN10:
JSR _R_MA ; メモリファインダー
BTSTC trjif_trjir ; 1ms経過?
JNC X_MAIN10 ; No \,ループ
; テスト開始
MOV.W ZHBIN+0\,R0 ; 入力データロード
MOV.W ZHBIN+2\,R2
MOV.W ZHBIN+4\,R1
MOV.W ZHBIN+6\,R3
BSET 3\,p1 ; 処理時間計測スタート
JSR H_DIVL_R ; 32bit÷32bit
BCLR 3\,p1 ; 処理時間計測エンド
MOV.W R0\,ZHBOUTA+0
MOV.W R2\,ZHBOUTA+2
MOV.W A0\,ZHBOUTA+4
MOV.W A1\,ZHBOUTA+6
JMP.W X_MAIN
; NOP ; 無関係なNOP
; 偶数/奇数設定用
H_DIVL_R:
ENTER #1
MOV.B #0\,A0
MOV.B #0\,A1
CMP.W #0\,R1
JNE H_DIVL_R_10
CMP.W #0\,R3
JEQ H_DIVL_R_90
H_DIVL_R_10:
MOV.B #32\,-1[FB]
H_DIVL_R_20:
SHL.W #1\,R0
ROLC.W R2
ROLC.W A0
ROLC.W A1
SUB.W R1\,A0
SBB.W R3\,A1
BMC 0\,R0
JC H_DIVL_R_30
ADD.W R1\,A0
ADC.W R3\,A1
H_DIVL_R_30:
ADJNZ.B #-1\,-1[FB]\,H_DIVL_R_20
FCLR Z
H_DIVL_R_90:
EXITD
32回のループが存在するため,1.6μsの
倍数(20MHz:50ns×32=1.6us)で差がでるのは
予想していたのですが,トータルで16μsの
差は大き過ぎると感じました。
プログラム中の,「NOP」を有効/無効にするこ
とで,サブルーチンの配置位置を動かします。
計測は,サブルーチン実行の前後でポート出力
して測定しています。
被除数と除数はRAM上にセットし,メモリファ
インダーで自由に変更できるようにしています。
今回は,FFFFFFFF÷AAAA で確認しました。
0400~0403:被序数
0404~0407:除数
0410~0413:商
0414~0417:余り
よろしく,お願い致します。
Parents
チョコ
over 10 years ago
スタッフのチョコです。
toitec様のスレッドにコメントさせていただきます。
(以下に担当者に確認した内容を示します。)
toitec様へのコメント
> それにしても、32回ループの1ループあたり
> 10クロック前後の処理時間の増加は納得でき
> ないところです。ループ内の各命令フェッチで
> 1クロックずつ余分に実行時間が増加している
> 感じです。
R8Cファミリはソフトウェア マニュアルの「第6章 サイクル数の計算」に記載されているように,4バイトの命令キューをもっています。
R8Cファミリの場合、データバスは8bit幅なので,命令キューへの取り込みは,すと様のコメントのように1Byteずつアクセスします。しかし,命令キューからCPUに取り込む際は偶数、奇数の順に16bit(2Byte)単位で取り込みます。
また、命令の読み込み処理速度はバス空き待ちや命令キューバッファの状態によって変化します。
命令キューバッファより長い命令は、1クロック毎に1Byteのデータを読み込む時間が必要になります。
したがって、命令コードの配置が奇数/偶数番地の違いでサイクル数に差が出ることがあります。
すと様へのコメント
> また、R8Cはバスが8ビットのため、偶数奇数アドレスを問わず8ビットアクセスとなります。
> つまり、配置が異なることによるフェッチの変化はない、ということです。
上記のように,間に命令キューが入り,CPUは命令キューからは16bit単位で取り出すために,命令コードの配置が奇数/偶数の違いで実行サイクル数に差が出ます。
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チョコ
over 10 years ago
スタッフのチョコです。
toitec様のスレッドにコメントさせていただきます。
(以下に担当者に確認した内容を示します。)
toitec様へのコメント
> それにしても、32回ループの1ループあたり
> 10クロック前後の処理時間の増加は納得でき
> ないところです。ループ内の各命令フェッチで
> 1クロックずつ余分に実行時間が増加している
> 感じです。
R8Cファミリはソフトウェア マニュアルの「第6章 サイクル数の計算」に記載されているように,4バイトの命令キューをもっています。
R8Cファミリの場合、データバスは8bit幅なので,命令キューへの取り込みは,すと様のコメントのように1Byteずつアクセスします。しかし,命令キューからCPUに取り込む際は偶数、奇数の順に16bit(2Byte)単位で取り込みます。
また、命令の読み込み処理速度はバス空き待ちや命令キューバッファの状態によって変化します。
命令キューバッファより長い命令は、1クロック毎に1Byteのデータを読み込む時間が必要になります。
したがって、命令コードの配置が奇数/偶数番地の違いでサイクル数に差が出ることがあります。
すと様へのコメント
> また、R8Cはバスが8ビットのため、偶数奇数アドレスを問わず8ビットアクセスとなります。
> つまり、配置が異なることによるフェッチの変化はない、ということです。
上記のように,間に命令キューが入り,CPUは命令キューからは16bit単位で取り出すために,命令コードの配置が奇数/偶数の違いで実行サイクル数に差が出ます。
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