最近為了測(cè)試一款Cortex-M33產(chǎn)品性能達(dá)標(biāo)，驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)將coremark基準(zhǔn)測(cè)試程序當(dāng)作了一個(gè)測(cè)試用例，而在RTL環(huán)境里指定的 C 編譯器是標(biāo)準(zhǔn)GCC，當(dāng)發(fā)現(xiàn)跑出來(lái)的 coremark程序測(cè)試結(jié)果與Arm給的Cortex-M33參考值4.02 CoreMark/MHz有一定差距，因此對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了調(diào)查。

在Arm的Cortex-M33主頁(yè)，其備注了4.02 CoreMark/MHz參考值來(lái)自于 EEMBC官網(wǎng)上的一款恩智浦LPC55S69JBD100芯片跑出來(lái)的結(jié)果，頁(yè)面里備注了跑分結(jié)果是在Arm Clang Compiler v6.12下開(kāi)啟最高優(yōu)化等級(jí) -Omax 下得到的，而驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)用得是GCC，由此斷定問(wèn)題大概率是由不同編譯器優(yōu)化性能差異引起的，借著這個(gè)實(shí)際問(wèn)題，今天就跟大家聊一聊MCUXpresso IDE下編譯優(yōu)化等級(jí)設(shè)置方法。

注：本文使用的MCUXpresso IDE軟件版本是 v11.6.0_8187。

一、查看MCUXpresso的GCC版本

有朋友可能會(huì)覺(jué)得奇怪，文章開(kāi)頭里明明聊得是GCC下coremark跑分問(wèn)題，為何要引出MCUXpresso IDE？其實(shí)MCUXpresso IDE是恩智浦推出的免費(fèi)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，其底層編譯器就是標(biāo)準(zhǔn)GCC工具鏈，使用MCUXpresso IDE，我們就不用像使用GCC那樣手動(dòng)準(zhǔn)備相應(yīng)Makefile去做編譯了。

因?yàn)槲覀兪墙柚鶰CUXpresso IDE來(lái)測(cè)試GCC編譯優(yōu)化性能，所以需要了解當(dāng)前 GCC版本，可以在MCUXpresso IDE安裝目錄的如下路徑下找到GCC版本信息。

執(zhí)行 arm-none-eabi-gcc.exe -v 命令即可知道其版本，MCUXpresso IDE v11.6 使用得是 GCC v10.3.1。

MCUXpressoIDE_11.6.0_8187ide oolsinarm-none-eabi-gcc.exe

MCUXpressoIDE_11.6.0_8187ide oolslibgccarm-none-eabi10.3.1

二、GCC支持的優(yōu)化等級(jí)

既然咱們聊得是優(yōu)化等級(jí)設(shè)置方法，首先我們得知道GCC下支持哪些優(yōu)化等級(jí)，我們可以在MCUXpresso IDE安裝目錄或者GCC官網(wǎng)找到用戶手冊(cè)（gcc.pdf），手冊(cè)里面 Section 3.11 Options that Control Optimization 章節(jié)有詳細(xì)的解釋。

MCUXpressoIDE_11.6.0_8187ide oolssharedocgcc-arm-none-eabipdfgcc.pdf

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-10.3.0/gcc.pdf

GCC本身支持非常多的優(yōu)化策略小項(xiàng)，大概有如下 100 多個(gè)，可以在手冊(cè)里去看每個(gè)小項(xiàng)的具體解釋，了解了這些小項(xiàng)，我們?cè)诰幾g時(shí)當(dāng)然可以把這些策略參數(shù)按需加上去，不過(guò)這種方式顯然比較繁瑣。

GCC為了化繁為簡(jiǎn)，將這些策略小項(xiàng)做了分類整理，形成了如下8個(gè)等級(jí)（基于代碼大小和運(yùn)行速度兩個(gè)方向逐步加檔），我們?cè)趯?shí)際編譯時(shí)一般直接用這8個(gè)優(yōu)化等級(jí)即可。

三、MCUX下設(shè)置優(yōu)化等級(jí)的三種方法

在 MCUXpresso IDE 工程里，我們有三種方法來(lái)設(shè)置優(yōu)化等級(jí)，分別針對(duì)單個(gè)函數(shù)、單個(gè)源文件、整個(gè)工程源文件。

3.1 在源文件中設(shè)置

第一種優(yōu)化等級(jí)設(shè)置方法主要針對(duì)單個(gè)函數(shù)，即使用 __attribute__ 來(lái)修飾函數(shù)（這其實(shí)是GCC下通用做法，與MCUX關(guān)系不大），經(jīng)過(guò)修飾的函數(shù)可以不受 MCUXpresso IDE工程整體優(yōu)化等級(jí)設(shè)置影響。

void __attribute__((optimize("O3"))) function(void)
{
    ...
}

第二種優(yōu)化等級(jí)設(shè)置方法主要針對(duì)多個(gè)相鄰函數(shù)或者整個(gè)源文件，即使用如下 #pragma組合語(yǔ)句來(lái)修飾代碼（這也是GCC下通用做法，與MCUX關(guān)系不大），經(jīng)過(guò)修飾的代碼也同樣不受MCUXpresso IDE工程整體優(yōu)化等級(jí)設(shè)置影響。

#pragma GCC push_options     // 代碼作用范圍起始處
#pragma GCC optimize("O3")   // 代碼優(yōu)化等級(jí)設(shè)置
void function1(void)
{
    ...
}
void function2(void)
{
    ...
}
...
#pragma GCC pop_options      // 代碼作用范圍結(jié)尾處

3.2 在IDE選項(xiàng)中設(shè)置

第三種優(yōu)化等級(jí)設(shè)置方法主要針對(duì)工程全部源文件，即在MCUXpresso IDE工程選項(xiàng)里Optimization Level一欄項(xiàng)目里做切換選擇，這里基本上與 GCC v10.3 優(yōu)化等級(jí)定義是一致的，但是缺少了 -Ofast 選項(xiàng)。

四、MCUX下設(shè)置-Ofast等級(jí)

使用一塊MIMXRT595-EVK開(kāi)發(fā)板（主芯片為Cortex-M33內(nèi)核），在其配套SDK 里的hello world工程基礎(chǔ)之上移植了coremark程序，在IAR v9.10最高優(yōu)化等級(jí)下（High-Size No size constraints）得到了3.94 CoreMark/MHz的跑分，這很接近Arm基準(zhǔn)值，但是在MCUXpresso IDE最高優(yōu)化等級(jí)下（-O3）僅得到了2.76 CoreMark/MHz。

莫非是必須要在MCUXpresso IDE下開(kāi)啟GCC的最快運(yùn)行優(yōu)化等級(jí) -Ofast 才能得到理想coremark跑分，但是MCUXpresso IDE選項(xiàng)里并沒(méi)有 -Ofast 怎么辦？

別著急，剛才工程選項(xiàng)下還有Other optimization flags后門，我們?cè)谶@里手動(dòng)添加上 -Ofast 比 -O3 多的那兩個(gè)優(yōu)化策略小項(xiàng)，以及MCUX團(tuán)隊(duì)要求的 -fno-semantic-interposition 小項(xiàng)，這樣基本就等于 - Ofast 效果。

-ffast-math -fallow-store-data-races -fno-semantic-interposition

重新編譯，再跑一次 -Ofast 等級(jí)下的MCUXpresso IDE工程，發(fā)現(xiàn)coremark跑分結(jié)果并沒(méi)有比 -O3 等級(jí)下有多大提升。

想了想雖然跑不到IAR 上 3.94 CoreMark/MHz的高分有點(diǎn)不甘心，但是這也很正常嘛，免費(fèi)的GCC編譯器如果能達(dá)到商業(yè)IAR編譯器那樣的效果，那人家商業(yè)編譯器還怎么收費(fèi)呢，理解萬(wàn)歲！