gberth
2020-04-16 20:07:45 UTC
根據經驗，我盡量避免在嵌入式系統代碼庫中使用浮點數。
浮點變量是：
- 計算密集型
- 不是原子性的（可能會在RTOS應用程序或中斷中引起問題）
- 它們的精度可能導致不明顯的行為（浮動比較問題）。
但是帶有浮點單元（如STM32F4）的微控制器又如何呢？
那些擔憂仍然適用嗎？您仍然建議不要使用浮點數嗎？
第（2）和（3）點仍然適用。因此，與其說是“完全避免”，不如說是“睜開眼睛使用”，以避免原子性或操作不可靠的問題。（並且永遠不要將浮點數用作循環變量！）
您應該選擇適合您的應用程序的MCU，而不是設計適合您的MCU的應用程序。因此，如果您可以避免浮點運算，那麼可以選擇不帶FPU的MCU，這可能會降低系統成本。
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在原子性和排序方面，_Atomic float與_Atomic int32_t類似，並且在常規ARM CPU上是無鎖的。如果您通常認為普通的int在C語言中可以安全使用，請再考慮一遍。例如[MCU編程-C ++ O2優化在循環時中斷]（https://electronics.stackexchange.com/a/387478）。回复：原子浮點-編譯器/語言支持與C ++基本相同：[原子雙浮點或SSE / AVX向量加載/存儲在x86 \ _64上]（https://stackoverflow.com/q/45055402）/[C ++ 20 std :: atomic- std :: atomic.specializations]（https://stackoverflow.com/q/58680928）
如果沒有顯式的保護措施，整數操作就不是原子操作。它不會自動發生。這使您的第二個考慮無效且不適用。當您具有硬件FPU時，第一個注意事項不適用。因此，您只關注第三個問題：精度。但是，如果需要浮點，則需要浮點。與MCU無關。大型鐵機上的程序員在精度方面做出相同的決定，但要權衡取捨。
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“可能導致不明顯的行為” –這不是不使用浮點數，而是正確了解其行為的理由。在許多應用中，如果您負擔得起的話，浮子是最合適的。固定精度只會給您帶來另一組非顯而易見的行為，在實際應用中通常會更加糟糕。
您必須查看詳細的時序信息。即使使用加速的FPU，您也可能沒有單個時鐘週期的倍增和除法。優化的整數計算可能仍會更快，並且肯定會更容易移植到成本更低的硬件上。但是，如果已經選擇了處理器，那麼擺弄整數例程可能就沒有意義。
@CodyGray:大多數平台都對並發操作的效果提供了保證，該效果比大多數編程語言所要求的要強。例如，大多數32位平台不要求程序員做任何特殊的事情來讀取對齊的32位對象，從而保證產生其初始值或自此以來已寫入的某些32位值。然後，並確保如果一個對象僅由一個線程寫入，而另一個線程觀察到寫入的影響，則所有將來的觀察將產生該值或在該線程之後寫入的值。
@supercat整數/浮點數等不是原子的問題在硬件上並沒有像在C語言中那樣嚴重。例如，C喜歡使用堆棧，因此，如果您使用32位CPU讀取一些32位整數，則可能仍表示“從堆棧加載寄存器x” +“讀取寄存器x”，這是2個彙編程序指令，而不是原子的，無論CPU是否能夠執行“原子讀取寄存器x”指令。如果您正在用彙編程序編寫所有內容，那麼您就不會遇到這個問題，但是如今很少有人這樣做。
@Lundin:我確實忽略了一個觀察對象可能會穿越時間的情況，如果線程1通過一個左值，然後是另一個左值，再通過第一個左值，再次使用第一個左值來讀取對象，則會發生這種情況。從而先前讀取的值。我的罪魁禍首。另一方面，我認為大多數平台的大多數實現都必須竭盡所能，以不維護第一個保證-每次讀取都會產生對象的初始值或此後寫入的值，最通常不要這樣做。
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@supercat一個非常有效的方案是：-main.c將寄存器值從“ PORTX”加載到CPU寄存器。-從ISR進行上下文切換。-ISR寫入PORTX並返回。-main.c從CPU寄存器寫入PORTX，並銷毀ISR剛才所做的任何操作。
@Lundin:當然可以。如果代碼需要可靠的原子讀取-修改-寫入序列，則必須編寫代碼以強制執行。我的煩惱之一是使這些事情成為必需的硬件，而不是使用單獨的“設置位”和“清除位”地址。另一方面，如果一個人願意在每個應用程序生命週期中每個內核容忍一個洩漏的實例，那麼像我描述的那樣非常弱的語義足以支持具有零CPU通信開銷的惰性不可變單一模式。讀取單例指針的每個內核都將看到一個空指針，否則...
...已初始化實例的地址（假設生成實例的代碼在創建單例和發布其地址之間包括一個障礙，並且內存管理器提供了一種請求存儲塊的方法，可以保證不要放在任何人的緩存中）。
考慮單核多任務32位MCU（例如帶有RTOS的STM32）上的uin32_t變量。還考慮到有兩個任務可以訪問此uint32_t內存地址，第一個任務作為讀取器，另一個任務作為寫入器。
據我了解，即使使用不幸的RTOS上下文切換，也無法實現競爭條件。你同意嗎？
這就是我定義原子的方式（可能是錯誤的）。
您是對atomic的定義：操作是在一條指令中完成的（所以即使ISR也無法生成競爭條件）？如果是這樣，嵌入式系統上是否可以有一個原子變量？