目前大多數(shù)CPU都支持浮點(diǎn)運(yùn)算單元FPU，F(xiàn)PU作為一個(gè)單獨(dú)的協(xié)處理器放置在處理器核外，但是對于嵌入式處理器，浮點(diǎn)運(yùn)算本來就少用，有些嵌入式處理器就會去掉浮點(diǎn)協(xié)處理器。

X86處理器一般都是有FPU的。而ARM PPC MIPS處理器就會出現(xiàn)沒有FPU的現(xiàn)象。

linux kernel如何處理浮點(diǎn)運(yùn)算，我們就分為帶FPU的處理器和不帶FPU的處理器來討論。

（以下為個(gè)人知識總結(jié)，研究不深，錯(cuò)誤之處希望大家指正，共同學(xué)習(xí)）

一 對于帶FPU的處理器

1 對于linux kernel來說，kernel本身編譯默認(rèn)使用了-msoft-float選項(xiàng)，默認(rèn)編譯為軟浮點(diǎn)程序，軟浮點(diǎn)含義是有g(shù)cc編譯器模擬浮點(diǎn)運(yùn)算（glibc庫提供），將浮點(diǎn)運(yùn)算代碼替換為定點(diǎn)運(yùn)算。

對于帶FPU的處理器，我們可以將編譯選項(xiàng)-msoft-float去掉，一般是在arch/xxx/Makefile中。將kernel編譯為硬浮點(diǎn)，也就是讓處理器的浮點(diǎn)指令計(jì)算浮點(diǎn)，

硬浮點(diǎn)運(yùn)算肯定要比模擬的定點(diǎn)運(yùn)算效率高。（kernel代碼中一般不會有浮點(diǎn)運(yùn)算，所以效率影響不大）

2 對于運(yùn)行在kernel上的app來說，特別是對于圖形程序，如QT，浮點(diǎn)運(yùn)算較多，我們直接編譯即可，因?yàn)樘幚砥髦С指↑c(diǎn)運(yùn)算，支持浮點(diǎn)運(yùn)算指令。

二 對于不帶FPU處理器

1 對于linux kernel來說，編譯默認(rèn)使用了-msoft-float選項(xiàng)，默認(rèn)編譯為軟浮點(diǎn)程序，linux kernel編譯不依賴鏈接任何庫，kernel中來實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的模擬浮點(diǎn)ABI。

2 對于運(yùn)行在kernel之上的app來說，如何處理浮點(diǎn)運(yùn)算，這里就有2種方法了：

（1）由kernel來模擬軟浮點(diǎn).

應(yīng)用程序使用硬浮點(diǎn)直接編譯（編譯器默認(rèn)就是編譯成硬浮點(diǎn)程序）。

而對于kernel，我所了解的PPC MIPS處理器都有專門的浮點(diǎn)運(yùn)算異常處理，程序運(yùn)行碰到浮點(diǎn)指令，無法運(yùn)行浮點(diǎn)指令時(shí)，硬件會產(chǎn)生相應(yīng)的中斷異常，kernel浮點(diǎn)異常處理程序根據(jù)指令內(nèi)容進(jìn)行軟浮點(diǎn)模擬操作，將運(yùn)算結(jié)果返回之后再恢復(fù)到用戶空間執(zhí)行。

對于ARM我在其異常介紹中沒有找到對于浮點(diǎn)計(jì)算的異常入口，但是kernel中也有對于其軟浮點(diǎn)的支持，

在配置ARM Linux內(nèi)核時(shí)，應(yīng)該都會看到這樣的配置：

 menu "Floating point emulation"
 comment "At least one emulation must be selected"
 config FPE_NWFPE
  ...

這個(gè)是用來配置在內(nèi)核里面模擬浮點(diǎn)處理器。

具體ARM如何實(shí)現(xiàn)支持異常模擬軟浮點(diǎn)，具體實(shí)現(xiàn)有時(shí)間還需要仔細(xì)看代碼，在arch/arm/nwfpe中。

這樣的方式好處在于應(yīng)用程序不需要重新編譯，需要在kernel中把浮點(diǎn)模擬打開即可，使用起來非常方便。

但是缺點(diǎn)也很明顯，每次浮點(diǎn)操作都要觸發(fā)中斷異常，用戶空間和內(nèi)核空間切換，執(zhí)行效率太低。

（2）使用軟浮點(diǎn)重新編譯app

這樣可以避免上述問題，app編譯時(shí)需要連接glibc庫的，使用--msoft-float，使用glibc的模擬浮點(diǎn)，替換為定點(diǎn)運(yùn)算，這樣的好處是運(yùn)行性能上會好一些。

但缺點(diǎn)是因?yàn)槭褂昧瞬煌木幾g選項(xiàng)，使用的ABI可能就發(fā)生了變化，如果某個(gè)庫或者應(yīng)用沒有使用同樣的編譯選項(xiàng)（ABI不同），

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會出現(xiàn)意想不到的情況，甚至造成崩潰。

根據(jù)最近對PPC一款處理器的調(diào)試記錄，kernel正常啟動(dòng)進(jìn)入console后死在某一地址，用戶空間浮點(diǎn)運(yùn)算多，詢問IC后得知FPU去掉，而處理器浮點(diǎn)異常沒有使能。

這樣遇到浮點(diǎn)指令，處理器不會觸發(fā)異常，也不知道該如何運(yùn)行該指令。

所以進(jìn)行kernel移植時(shí)對于處理器有無FPU也要搞清楚，如果處理器去掉了FPU，而核沒有做相應(yīng)的處理（使能浮點(diǎn)異常），那么APP的浮點(diǎn)指令運(yùn)行結(jié)果就是無法預(yù)測的，這時(shí)可以采用軟浮點(diǎn)工具鏈來編譯APP。

這里有一點(diǎn)思考：

對于一款處理器，處理器設(shè)計(jì)中有浮點(diǎn)異常（MIPS PPC都是），其外也可以接FPU。

在接FPU后，處理器核內(nèi)就要屏蔽掉浮點(diǎn)異常，不然浮點(diǎn)運(yùn)算還是產(chǎn)生浮點(diǎn)異常，F(xiàn)PU就沒有實(shí)用意義了。

無FPU，則處理器核內(nèi)要使能浮點(diǎn)異常，不然就跟我上面遇到的問題一樣，處理器不知道該如何運(yùn)行該浮點(diǎn)指令，結(jié)果就無法預(yù)測了。

以上這篇淺談linux kernel對于浮點(diǎn)運(yùn)算的支持就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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