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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik THUMB-Mode vs ARM-Mode AT91SAM7S


Autor: Peter Pippinger (Gast)
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Hallo NG,

so wie es aussieht, nervt es mich eher, zwischen den Modes 
"herumzuspringen". Deshalb hier ein paar Fragen:

1. Gibt es irgendwelche Perepherie im ARM, die man im Thumbmode nicht 
ansprechen könnte (PIO, PMC, SPI etc...)

2. Welche Möglichkeit gibt es, z.B. ein Byte von 0xFFFFF400 zu lesen. 
Muss ich da immer so vorgehen, dass ich die Adresse irgendwo im Speicher 
habe, oder gibts da eine elegantere Lösung als z.B.:

Next label is a Thumb label
Into_THUMB:
  00008008  4800      LDR  R0, [PC,#0x000] ; [_?0 (0x800C)] =0xFFFFF400
  0000800A  7800      LDRB R0, [R0, #0]
_?0:
  0000800C  FFFF      BL           0xFFC0900C
  0000800E  F400      ; pre BL/BLX

Anm.: Das würde doch bedeuten, dass ich 2 Takte brauche, um im Register 
das Byte von 0xFFFFF400 zu laden, oder? Wie weit darf die 
"Speicherstellen-Deklaration" (im Bsp: 0800C) vom LDR enfernt sein? +/- 
128 Byte?

3. Ich dachte immer, dass man bei RISC grob sagen kann, 1 Befehl / Takt. 
Ist das nicht so? Oder wieso sagten die Apple-User früher immer: no RISC 
no fun :-) ?

4. Ist es OK zu sagen, ich mache mein Projekt komplett im Thumb-Mode?

Autor: Andreas K. (a-k)
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> 1. Gibt es irgendwelche Perepherie im ARM, die man im Thumbmode nicht
> ansprechen könnte (PIO, PMC, SPI etc...)

Komische Frage. Was hat das eine mit dem anderen zu tun?

> 2. Welche Möglichkeit gibt es, z.B. ein Byte von 0xFFFFF400 zu lesen.
> Muss ich da immer so vorgehen, dass ich die Adresse irgendwo im Speicher
> habe, oder gibts da eine elegantere Lösung als z.B.:

Man kann die Basisadresse eines Peripheriebausteins anfangs in ein 
Register laden und relativ dazu adressieren.

> Anm.: Das würde doch bedeuten, dass ich 2 Takte brauche

Tatsächlich sind es noch ein paar mehr Takte, weil ein Ladebefehl auf 
ARM7 eher auf mindestens 3 Takte rausläuft. Auch hier kann ein Blick in 
die Doku des verwendeten ARM Cores nicht schaden (ich weiss, ich klinge 
wie eine gesprungene Platte).

> 3. Ich dachte immer, dass man bei RISC grob sagen kann, 1 Befehl / Takt.

Nein.

> 4. Ist es OK zu sagen, ich mache mein Projekt komplett im Thumb-Mode?

Nein. Es sei denn du kommst ohne Interrupts aus. Komplett ARM geht, 
komplett Thumb nicht. Mindestens Startup-Code und Interrupt-Wrapper sind 
garantiert ARM.

Autor: Peter Pippinger (Gast)
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>> Anm.: Das würde doch bedeuten, dass ich 2 Takte brauche

> Tatsächlich sind es noch ein paar mehr Takte, weil ein Ladebefehl auf
> ARM7 eher auf mindestens 3 Takte rausläuft. Auch hier kann ein Blick in
> die Doku des verwendeten ARM Cores nicht schaden (ich weiss, ich klinge
> wie eine gesprungene Platte).

Aha, das ist ja interessant. Wo finde ich denn zu jedem Befehl (THUMB + 
ARM) die jeweils benötigten Taktzyklen?

Habe eben in der Simulation das Beispiel von oben ablaufen lassen.
Da hat er mir sowohl im Thumb-Mode als auch im Arm-Mode jeweils 2 Takte 
für LDR und LDRB im Cyclecounter berechnet. Ist das realisisch?

Autor: Peter Pippinger (Gast)
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>> 2. Welche Möglichkeit gibt es, z.B. ein Byte von 0xFFFFF400 zu lesen.
>> Muss ich da immer so vorgehen, dass ich die Adresse irgendwo im Speicher
>> habe, oder gibts da eine elegantere Lösung als z.B.:

> Man kann die Basisadresse eines Peripheriebausteins anfangs in ein
> Register laden und relativ dazu adressieren.

ja, aber wie bekomme ich dazu im Thumb-Mode einen 32Bit-Wert (z.B. 
FFFFF400) ins Register, wenn doch die Befehle schon nur 16Bit lang sind?
Deshalb auch meine Frage nach einer "intelligenten" Lösung, die 
möglichst wenig Takte benötigt. Eine Möglichkeit, wäre es so, wie im 
Beispiel zu machen. Gibts noch andere (Beispiele wären nett)?

Autor: Thomas Pototschnig (pototschnig)
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Peter Pippinger wrote:
>>> 2. Welche Möglichkeit gibt es, z.B. ein Byte von 0xFFFFF400 zu lesen.
>>> Muss ich da immer so vorgehen, dass ich die Adresse irgendwo im Speicher
>>> habe, oder gibts da eine elegantere Lösung als z.B.:
>
>> Man kann die Basisadresse eines Peripheriebausteins anfangs in ein
>> Register laden und relativ dazu adressieren.
>
> ja, aber wie bekomme ich dazu im Thumb-Mode einen 32Bit-Wert (z.B.
> FFFFF400) ins Register, wenn doch die Befehle schon nur 16Bit lang sind?
> Deshalb auch meine Frage nach einer "intelligenten" Lösung, die
> möglichst wenig Takte benötigt. Eine Möglichkeit, wäre es so, wie im
> Beispiel zu machen. Gibts noch andere (Beispiele wären nett)?

Dafür gibts doch die Pseudo-Befehle
ldr r0,=0xfffff400

Gibts den im Thumbmodus nicht?

Der wird den 32Bit Wert irgendwo im Programmspeicher ablegen und den 
dann dort rauslesen.

Mfg
Thomas Pototschnig

Autor: Andreas K. (a-k)
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> Aha, das ist ja interessant. Wo finde ich denn zu jedem Befehl (THUMB +
> ARM) die jeweils benötigten Taktzyklen?

Rausfinden welchen Core der Controller benutzt. Atmel: ARM7TDMI,  NXP: 
ARM7TDMI-S. Mit dieser Erkenntnis bewaffnet bei www.arm.com nach dessen 
Doku suchen. Steht da drin.

> Da hat er mir sowohl im Thumb-Mode als auch im Arm-Mode jeweils 2 Takte
> für LDR und LDRB im Cyclecounter berechnet. Ist das realisisch?

Doku sagt glaube ich 3, aber ich will mich da drauf festlegen. 
Ausprobieren. Simuliert der exakt den ARM7TDMI Core oder peilt der bloss 
grob die Richtung an?

Autor: Andreas K. (a-k)
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> ja, aber wie bekomme ich dazu im Thumb-Mode einen 32Bit-Wert (z.B.
> FFFFF400) ins Register, wenn doch die Befehle schon nur 16Bit lang sind?

Auf die gleicher Art wie du im ARM Modus 0xAAAAAAAA ins Register 
kriegst.

Autor: Peter Pippinger (uncle-sam7)
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So, ist nun auch schon wieder ein paar Tage her, aber ich denke, die 
Frage passt trotzdem ganz gut:

kann ich den Thumbcode und den ARM-Code beliebig mischen? Und macht das 
Sinn? Also ich sag mal richtig "Hardcore-mischen":

code16
1 beliebiger Befehl
code32
auch 1 belibiger Befehl
code16
etc...
code32
etc...

braucht der ARM Takte für den Wechsel zwischen den beiden "Modes" oder 
sind das einfach gesagt nur unterschiedliche Opcodes?

Bin nun mit dem 6502-Emulator fast durch und versuche in Richtung 
Optimierung ein paar Anregungen zu finden.

Viele Grüße,
Peter

Autor: A. K. (prx)
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Wechseln ist i.d.R. nur per Unterprogramaufruf sinnvoll und generell nur 
per Sprungbefehl (BX) möglich, was schon die Takte vorgibt.

Denkst du nicht es wäre nach 3,5 Jahren langsam mal Zeit, die passende 
Doku zu lesen?

Autor: Peter Pippinger (uncle-sam7)
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A. K. schrieb:
> Denkst du nicht es wäre langsam mal Zeit, die passende Doku zu lesen?

ja, ich versuche ja schon meine Favoritenliste entsprechend zu füllen 
:-) Allerdings ist das Gesammte relativ viel. Und da den kompletten 
Überblick zu bekommen ist - so finde ich - relativ schwer. Ich weiß 
auch, dass die Ausrede Zeit nicht viel zählt weil wahrscheinlich niemand 
hier Zeit im Überfluss hat. Bei mit ist es auf jeden Fall so, dass ich 
sehr wenig Zeit habe und sich das Projekt schon eine gefühlte Ewigkeit 
hinzieht. Deswegen bin ich froh um jeden Tipp von jemanden, der mir 
Dinge in verständlicher Art erklären kann.

Wie dem auch sei. Wenn die erste Version jetzt dann bald lauffähig ist 
und ein Song gespielt wird, werde ich das mal veröffentlichen und auf 
Leute hoffen, die evtl. Spaß daran haben Dinge aus einem anderen 
Blickwinkel zu sehen und vielleicht nütliche Beträge in Sachen 
Optimieriung beitragen. Das Ding wird sehr wahrscheinlich von der 
Gewschwindigkeit allemal reichen, um SID-Files abzuspielen (das klappte 
ja in C schon). Aber dennoch würde es mir gefallen, wenn der Code soweit 
optimiert wäre, so dass da nahezu nichts mehr schneller geht. Ist 
einfach so ne Einstellung.

Man muss stellenweise so viele Dinge einfache so runterro*zen. Das 
möchte ich bei diesem Hobby-Projekt nicht machen. So werden 
wahrscheinlich auch viele nicht verstehen, dass es mir in diesem 
Quelltext enorm wichtig ist, dass die Formatierung des Quelltextes 
ABSOLUT durchgänig ist.

Viele Grüße,
Peter

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