linux kernel对于浮点运算的支持

目前大多数CPU都支持浮点运算单元FPU,FPU作为一个单独的协处理器放置在处理器核外,但是对于嵌入式处理器,浮点运算本来就少用,有些嵌入式处理器就会去掉浮点协处理器。

X86处理器一般都是有FPU的。而ARM PPC MIPS处理器就会出现没有FPU的现象。

linux kernel如何处理浮点运算,我们就分为带FPU的处理器和不带FPU的处理器来讨论。

(以下为个人知识总结,研究不深,错误之处希望大家指正,共同学习)

一 对于带FPU的处理器

1 对于linux kernel来说,kernel本身编译默认使用了-msoft-float选项,默认编译为软浮点程序,软浮点含义是有gcc编译器模拟浮点运算(glibc库提供),将浮点运算代码替换为定点运算。

对于带FPU的处理器,我们可以将编译选项-msoft-float去掉,一般是在arch/xxx/Makefile中。将kernel编译为硬浮点,也就是让处理器的浮点指令计算浮点,

硬浮点运算肯定要比模拟的定点运算效率高。(kernel代码中一般不会有浮点运算,所以效率影响不大)

2 对于运行在kernel上的app来说,特别是对于图形程序,如QT,浮点运算较多,我们直接编译即可,因为处理器支持浮点运算,支持浮点运算指令。

二 对于不带FPU处理器 

1 对于linux kernel来说,编译默认使用了-msoft-float选项,默认编译为软浮点程序,linux kernel编译不依赖链接任何库,kernel中来实现对应的模拟浮点ABI。

2 对于运行在kernel之上的app来说,如何处理浮点运算,这里就有2种方法了:

(1)由kernel来模拟软浮点.

应用程序使用硬浮点直接编译(编译器默认就是编译成硬浮点程序)。

而对于kernel,我所了解的PPC MIPS处理器都有专门的浮点运算异常处理,程序运行碰到浮点指令,无法运行浮点指令时,硬件会产生相应的中断异常,kernel浮点异常处理程序根据指令内容进行软浮点模拟操作,将运算结果返回之后再恢复到用户空间执行。

对于ARM我在其异常介绍中没有找到对于浮点计算的异常入口,但是kernel中也有对于其软浮点的支持,

在配置ARM Linux内核时,应该都会看到这样的配置:

menu "Floating point emulation"

comment "At least one emulation must be selected"

config FPE_NWFPE

...

这个是用来配置在内核里面模拟浮点处理器。

具体ARM如何实现支持异常模拟软浮点,具体实现有时间还需要仔细看代码,在arch/arm/nwfpe中。

这样的方式好处在于应用程序不需要重新编译,需要在kernel中把浮点模拟打开即可,使用起来非常方便。

但是缺点也很明显,每次浮点操作都要触发中断异常,用户空间和内核空间切换,执行效率太低。

(2)使用软浮点重新编译app

这样可以避免上述问题,app编译时需要连接glibc库的,使用--msoft-float,使用glibc的模拟浮点,替换为定点运算,这样的好处是运行性能上会好一些。

但缺点是因为使用了不同的编译选项,使用的ABI可能就发生了变化,如果某个库或者应用没有使用同样的编译选项(ABI不同),

系统运行时会出现意想不到的情况,甚至造成崩溃。

根据最近对PPC一款处理器的调试记录,kernel正常启动进入console后死在某一地址,用户空间浮点运算多,询问IC后得知FPU去掉,而处理器浮点异常没有使能。

这样遇到浮点指令,处理器不会触发异常,也不知道该如何运行该指令。

所以进行kernel移植时对于处理器有无FPU也要搞清楚,如果处理器去掉了FPU,而核没有做相应的处理(使能浮点异常),那么APP的浮点指令运行结果就是无法预测的,这时可以采用软浮点工具链来编译APP。

这里有一点思考:

对于一款处理器,处理器设计中有浮点异常(MIPS PPC都是),其外也可以接FPU。

在接FPU后,处理器核内就要屏蔽掉浮点异常,不然浮点运算还是产生浮点异常,FPU就没有实用意义了。

无FPU,则处理器核内要使能浮点异常,不然就跟我上面遇到的问题一样,处理器不知道该如何运行该浮点指令,结果就无法预测了。

时间: 2024-07-31 23:58:39

linux kernel对于浮点运算的支持的相关文章

Linux 5.3内核系列已终止支持 建议用户升级至Linux Kernel 5.4

上周,Linux 内核开发人员 Greg Kroah-Hartman 宣布了 Linux 5.3 内核系列的第 18 个维护更新(5.3.18).该版本共更改了 59 个文件,插入 369 项 / 移除 329 项.此外开发者指出,这将是 Linux 5.3 内核系列的最后一个维护更新.随着 Linux Kernel 5.3 抵达 EoL,官方建议用户及时更新至 Linux Kernel 5.4,以获得全面的支持与保障. Greg Kroah-Hartman 在<a href="http:

Linux Kernel - Debug Guide (Linux内核调试指南 )

http://blog.csdn.net/blizmax6/article/details/6747601 linux内核调试指南 一些前言 作者前言 知识从哪里来 为什么撰写本文档 为什么需要汇编级调试 ***第一部分:基础知识*** 总纲:内核世界的陷阱 源码阅读的陷阱 代码调试的陷阱 原理理解的陷阱 建立调试环境 发行版的选择和安装 安装交叉编译工具 bin工具集的使用 qemu的使用 initrd.img的原理与制作 x86虚拟调试环境的建立 arm虚拟调试环境的建立 arm开发板调试环

Linux Kernel 开发报告 25 周年版

Linux基金会发布 2016 年度 Linux 内核开发报告,这次恰逢 Linux 内核 25 周年(腾云科技ty300.com),所以相比往年又更多的回顾性内容,值得一读. Linux 内核开发报告 2016 版 一些有趣的信息: 自 3.18 内核以来,合并自Linux Kernel内核的新功能覆盖面更为广泛,且涉及安全性的新功能越来越多 4.0 系列的引入仅仅是由于 Linus (基础教程qkxue.net)觉得小版本号已经超越正常人手指和脚趾数量的总和了.每一个内核版本发布都是传统意义

虚拟机安装中标麒麟3.2时报unkown filesystem,you need to load the linux kernel first

工作需要,在虚拟机上安装中标麒麟3.2的64位版本. 虚拟机用的VMware Workstation 9.0,按照常识目标DVD光盘文件的类型选择Other Linux 2.6.x Kernel 64-bit(因为目前大部分都是2.6.18的内核以上,尤其是Suse Linux等,所以惯性使然),Power On后,出现版本选择窗口, 点击后,没有出现令人激动的安装引导界面,但出现了"Unkown Filesystem"."you need to load the linux

Linux kernel parameter command line设置

现在CPU2核以上比较普遍了,平时用linux上上网可能用不着双核甚至4核,大部分发行版内核都启用了CPU_HOTPLUG,到/sys/devices/system/cpu下可以看到文件夹cpu0.cpu1,除cpu0(这个不能关)每个文件夹下都有一个online文件,往里面写0就可以关闭核心,比如我的T7300,echo '0' >/sys/devices/system/cpu/cpu1/online 就可以关闭第二个核,不影响小型应用.要开启,往里面echo 1就行.这个操作好像要root完

#26 Linux kernel(内核)详解与uname、lsmod、modinfo、depmod、insmod、rmmod、modprobe...命令用法

Linux kernel: 内核设计流派: 单内核设计,但是充分借鉴了微内核体系设计的优点,为内核引入了模块化机制,内核高度模块化: 内核被模块化之后,一些最为基本最为重要的内容,被编译到内核核心:而其他更多的功能则以模块的方式来提供:而且支持动态装载和卸载各内核模块: 内核的组成部分: kernel:内核核心文件,一般为bzimage,经过压缩处理的镜像文件:通常内核核心文件保存在/boot/目录下,名称为vmlinuz-version-release kernel object(ko):内核

Linux Kernel

Linux Kernel 概述: 1.idd命令 (- print shared library dependencies) 功能:打印二进制应用程序所依赖的库文件 语法:ldd [OPTION]... FILE...(二进制文件) 举例:查看/bin/ls所以来的库文件 [[email protected] ~]# ldd /bin/ls         # 库文件名称   =>     # 库文件路径 linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff615d7000) # 没

linux kernel学习笔记-5内存管理(转)

http://blog.sina.com.cn/s/blog_65373f1401019dtz.htmllinux kernel学习笔记-5 内存管理1. 相关的数据结构 相比用户空间而言,在内核中分配内存往往受到更多的限制,比如内核中很多情况下不能睡眠,此外处理内存分配失败也不像用户空间那么容易.内核使用了页和区两种数据结构来管理内存: 1.1 页 内核把物理页作为内存管理的基本单位.尽管CPU的最小可寻址单位通常为字(甚至字节),但是MMU(内存管理单元,管理内存并把虚拟地址转换为物理地址的

Linux kernel的定制与微型linux系统实现

友情提醒:本文实验环境 centos 6.6 x86_64 + vmware workstation 10 内容概括: 1)实验与实验环境介绍 2)Centos 6.6系统启动流程简介 3)启动分区设置 4)kernel的定制提供系统"大脑" 5)编译busybox提供系统"身体" 6)编译dropbear提供sshd服务 7)实验中用到的shell脚本 一.实验与实验环境介绍 通过vmware workstation10 软件,实现inux kernel的定制,并