STM32L476 FPU 执行效率之比较浅析

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1.前言

本应用笔记基于STM32L476平台，通过实际测量来评定使能FPU时浮点运算效率的情况。

2.测试工具

STM32L476 Nucleo，示波器

3.测试方法
MCU 运行频率设置为16MHz，根据下面公式1 做N 次浮点运算，分使能FPU和禁止FPU两种情况，测试完成相同运算所需要的时间。在例程中通过翻转IO PB13 来标定完成运算所需要的时间（如图）。

3.1 测试代码



3.2 代码分析
根据测试用的一元二次方程，经过IAR 编译后，汇编结果如下：

3.2.1 FPU 使能
从汇编代码可以看出，使能FPU 的情况下，完成一元二次方程的运算只需要7 条单周期指令，总共耗时为7 个Clock 周期。通过IAR 的方针模式运行，需要的CPU cycles 为7。





3.2.2 FPU 禁止
从汇编代码可以看出，未使能FPU 的情况下，完成该一元二次方程的运算需要执行14 条指令，其中包括3 条两周期指令，6 条单周期指令，5 条程序跳转指令。通过IAR 的方针模式运行，需要的CPU cycles 为207.



4.测试数据及结论
IO完成两次翻转耗时6.48 uS;
使能FPU 时，除去IO 翻转耗时，完成一次运算时间为6.52 uS(13 uS -6.48 uS)，
如下图示：


禁止FPU 时，除去IO 翻转耗时，完成一次运算时间为87.4 uS(93.88 uS -6.48 uS)，如下图示：


小结下，根据上面相关测试数据大致可得出如下结论:

• 完成同样的一元二次方程运算，禁止FPU时所消耗的时间约为使能FPU时消耗时间的13.4 倍左右。