組み込みシステムのRAMとフラッシュメモリからの実行を少し試しました。迅速なプロトタイピングとテストのために、私は現在Arduino Due（SAM3X8E ARM Cortex-M3）を使用しています。私が見る限り、Arduinoランタイムとブートローダーはここでは何の違いもないはずです。
ここに問題があります：ARM Thumb Assemblyで記述された関数（calc）があります。calcは数値を計算して返します。（> 1s runtime for the given input）次に、その関数のアセンブルされたマシンコードを手動で抽出し、それを生のバイトとして別の関数に入れました。両方の機能がフラッシュメモリに存在することが確認されています（アドレス0x80149および0x8017D、隣り合っています）。これは、逆アセンブルとランタイムチェックの両方で確認されています。
void setup() {
Serial.begin(115200);
timeFnc(calc);
timeFnc(calc2);
}
void timeFnc(int (*functionPtr)(void)) {
unsigned long time1 = micros();
int res = (*functionPtr)();
unsigned long time2 = micros();
Serial.print("Address: ");
Serial.print((unsigned int)functionPtr);
Serial.print(" Res: ");
Serial.print(res);
Serial.print(": ");
Serial.print(time2-time1);
Serial.println("us");
}
int calc() {
asm volatile(
"movs r1, #33 \n\t"
"push {r1,r4,r5,lr} \n\t"
"bl .in \n\t"
"pop {r1,r4,r5,lr} \n\t"
"bx lr \n\t"
".in: \n\t"
"movs r5,#1 \n\t"
"subs r1, r1, #1 \n\t"
"cmp r1, #2 \n\t"
"blo .lblb \n\t"
"movs r5,#1 \n\t"
".lbla: \n\t"
"push {r1, r5, lr} \n\t"
"bl .in \n\t"
"pop {r1, r5, lr} \n\t"
"adds r5,r0 \n\t"
"subs r1,#2 \n\t"
"cmp r1,#1 \n\t"
"bhi .lbla \n\t"
".lblb: \n\t"
"movs r0,r5 \n\t"
"bx lr \n\t"
::
); //redundant auto generated bx lr, aware of that
}
int calc2() {
asm volatile(
".word 0xB5322121 \n\t"
".word 0xF803F000 \n\t"
".word 0x4032E8BD \n\t"
".word 0x25014770 \n\t"
".word 0x29023901 \n\t"
".word 0x800BF0C0 \n\t"
".word 0xB5222501 \n\t"
".word 0xFFF7F7FF \n\t"
".word 0x4022E8BD \n\t"
".word 0x3902182D \n\t"
".word 0xF63F2901 \n\t"
".word 0x0028AFF6 \n\t"
".word 0x47704770 \n\t"
);
}
void loop() {
}
Arduino Dueターゲットでの上記のプログラムの出力は次のとおりです。
Address: 524617 Res: 3524578: 1338254us
Address: 524669 Res: 3524578: 2058819us
したがって、結果が等しくなり、実行時のアドレスが期待どおりであることを確認します。手動で入力したマシンコード機能の実行は50％遅くなります。
arm-none-eabi-objdumpを使用して逆アセンブルすると、それぞれのアドレス、フラッシュメモリの常駐、マシンコードの同等性（エンディアンとバイトのグループ化に注意！）がさらに確認されます。
00080148 <_Z4calcv>:
80148: 2121 movs r1, #33 ; 0x21
8014a: b532 push {r1, r4, r5, lr}
8014c: f000 f803 bl 80156 <.in>
80150: e8bd 4032 ldmia.w sp!, {r1, r4, r5, lr}
80154: 4770 bx lr
00080156 <.in>:
80156: 2501 movs r5, #1
80158: 3901 subs r1, #1
8015a: 2902 cmp r1, #2
8015c: f0c0 800b bcc.w 80176 <.lblb>
80160: 2501 movs r5, #1
00080162 <.lbla>:
80162: b522 push {r1, r5, lr}
80164: f7ff fff7 bl 80156 <.in>
80168: e8bd 4022 ldmia.w sp!, {r1, r5, lr}
8016c: 182d adds r5, r5, r0
8016e: 3902 subs r1, #2
80170: 2901 cmp r1, #1
80172: f63f aff6 bhi.w 80162 <.lbla>
00080176 <.lblb>:
80176: 0028 movs r0, r5
80178: 4770 bx lr
}
8017a: 4770 bx lr
0008017c <_Z5calc2v>:
8017c: b5322121 .word 0xb5322121
80180: f803f000 .word 0xf803f000
80184: 4032e8bd .word 0x4032e8bd
80188: 25014770 .word 0x25014770
8018c: 29023901 .word 0x29023901
80190: 800bf0c0 .word 0x800bf0c0
80194: b5222501 .word 0xb5222501
80198: fff7f7ff .word 0xfff7f7ff
8019c: 4022e8bd .word 0x4022e8bd
801a0: 3902182d .word 0x3902182d
801a4: f63f2901 .word 0xf63f2901
801a8: 0028aff6 .word 0x0028aff6
801ac: 47704770 .word 0x47704770
}
801b0: 4770 bx lr
...
同様に使用される呼び出し規約をさらに確認できます。
00080234 <setup>:
void setup() {
80234: b508 push {r3, lr}
Serial.begin(115200);
80236: 4806 ldr r0, [pc, #24] ; (80250 <setup+0x1c>)
80238: f44f 31e1 mov.w r1, #115200 ; 0x1c200
8023c: f000 fcb4 bl 80ba8 <_ZN9UARTClass5beginEm>
timeFnc(calc);
80240: 4804 ldr r0, [pc, #16] ; (80254 <setup+0x20>)
80242: f7ff ffb7 bl 801b4 <_Z7timeFncPFivE>
}
80246: e8bd 4008 ldmia.w sp!, {r3, lr}
timeFnc(calc2);
8024a: 4803 ldr r0, [pc, #12] ; (80258 <setup+0x24>)
8024c: f7ff bfb2 b.w 801b4 <_Z7timeFncPFivE>
80250: 200705cc .word 0x200705cc
80254: 00080149 .word 0x00080149
80258: 0008017d .word 0x0008017d
これは、ある種の投機的なフェッチ（Cortex-M3には一見ありえる！）または割り込みが原因である可能性があります。（編集：いいえ、できません。おそらく何らかのプリフェッチ）実行の順序を変更したり、間に関数呼び出しを追加しても、結果は変わりません。ここで犯人は何でしょうか？
編集：マシンコード機能のアラインメントを変更した後（プロローグとしてnopsを挿入）、私は次の結果を得ます：
+16ビット（calc2の場合）：
Address: 524617 Res: 3524578: 1102257us
Address: 524669 Res: 3524578: 1846968us
+32ビット（calc2の場合）：
Address: 524617 Res: 3524578: 1102257us
Address: 524669 Res: 3524578: 1535424us
calc2の+48ビット：
Address: 524617 Res: 3524578: 1102155us
Address: 524669 Res: 3524578: 1413180us
+64ビット（calc2の場合）：
Address: 524617 Res: 3524578: 1102155us
Address: 524669 Res: 3524578: 1346606us
calc2の+80ビット：
Address: 524617 Res: 3524578: 1102145us
Address: 524669 Res: 3524578: 1180105us
EDIT2：実行中の計算のみ：
Address: 524617 Res: 3524578: 1102155us
calc2のみ実行：
Address: 524617 Res: 3524578: 1102257us
順序の変更：
Address: 524669 Res: 3524578: 1554160us
Address: 524617 Res: 3524578: 1102211us
EDIT3：計算のみの.p2align 4前にラベル.inを追加、個別に実行：
Address: 524625 Res: 3524578: 1413185us
元のベンチマークと同様：
Address: 524625 Res: 3524578: 1413185us
Address: 524689 Res: 3524578: 1535424us
EDIT4：フラッシュ内の位置を反転すると、結果が完全に変わります。->線形プリフェッチ？