出于低功耗、封装限制等种种原因,以前的一些ARM处理器没有独立的硬件浮点运算单元,需要手写软件来实现浮点运算。
随着技术发展,现在高端的ARM处理器基本都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)。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。

1 fpu单元

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在ARM体系架构内核中,有些有浮点运算单元(fpu,floating point unit),如上图,有些没有。对于没有fpu内核,是不能使用armel和armhf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:

  1. soft:不用​fpu计算,即使有fpu浮点运算单元也不用。
  2. armel:(arm eabi little endian)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。
  3. armhf:(arm hard float)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。
  4. arm64:64位的arm默认就是hard float的,因此不需要hf的后缀。

    kernel、rootfs和app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20个CPU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armhf比armel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。

2 armel与armhf

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armel,armhf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 Pi(ARM11),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 Black(Cortex-A8)和 Cubietruct(Cortex-A7)则同时支持ubuntu的armel与armhf的编译。

3 安装armel和armhf

以上就是armel与armhf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?

3.1 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。

3.2 arm-linux-gnueabihf的安装

两种方法:

  • 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
  • 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。

4 armhf 使用

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

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