RMW(Read-Modify-Write)对 STM32F7xx内核运行速度的影响
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' A, L9 v- K+ I, l0 d8 Q7 a& @前言
( V( q# ?$ y( X1 m6 m: D9 L0 _- c在客户使用STM32F7xx（Cortex-M7内核）实际测试中，会发现同等主频下STM32F4xx（Cortex-M4）执行同样一段简单程序在时间上要快于STM32F7xx，这个会影响到客户切换到STM32F7xx的信心，也对ST以及ARM宣传上Cortex-M7内核执行时间远快于Cortex-M4内核的说法提出质疑，本文将针对具体案例说明这一情况的产生以及解决办法。
1 g, D# |  Y4 \% v, p- p- n

) r# Q2 q, ]& @8 _$ e5 y* `问题描述
客户测试复杂程序运行时间，比如同样180MHz主频下，STM32F7xx执行Coremark测试程序时间远小于STM32F4xx的执行时间；也就是STM32F7xx的性能更佳，运算执行效率更好。但当客户程序顺序执行程序，尤其是简单程序时发现STM32F7xx执行时间大于STM32F4xx的执行时间，比如运行下面的同样的测试代码，就有明显差距：

为方便量化时间，使用Timer2计数方式对这段时间进行计数，Timer2运行在90MHz，向上计数，Test_Counter数据用于输出计数数值，增加后代码如下：
7 _! e0 }+ N9 z* j: h3 {' V& O) s
' G+ u9 P7 h; B3 P% D& ^; |
通过上面的修改后测试下来，Test_Counter数据分别为：
STM32F446 数据为 1543
STM32F746 数据为 1836
# {# u/ w% n2 J$ l6 d9 g如果使用Keil自带的States cycles计算方法得到如下数据，后面会按照这个来计算执行时间数据。
: v9 w6 V, j0 z% ASTM32F446 数据为 3009
4 |' {" X7 b0 ~, _STM32F746 数据为 3635
+ s- L: {- n# B: v

产生上述问题的原因：
' D' ~, I- F- V& d- {0 {上面的测试都是在使用了Cache以及ART加速方法测得，如果针对STM32F7xx的性能优化可以参考AN4667 "STM32F7 Series system architecture and performance"这篇应用文档的描述，本例已经对文档描述部分做过优化，但问题依然是STM32F7xx速度慢于STM32F4xx。两颗芯片运行同样代码，比较两颗芯片汇编代码也是相同的：

; @2 P  ]$ c: J% k0 l( g$ j% g" G通过查看ARM Cortex-M7内核文档发现下面描述：
; n  A& l7 U/ p
反映到本例中发现定义的i数据为16-bit数据，同样也在汇编代码上发现了STRB这个汇编代码；这样在RMW（read-modify-write）机制下，当定义为byte以及half-word数据时将有一个先读取数据，修改后再写入数据的过程，这个读取-修改-写入的过程正是能够影响到内核执行效率的问题点，如果定义为32-bit就避免了这个问题的发生。
( H7 m! X9 h% S/ X$ d6 G2 m: L
问题解决
& s6 S2 @! Y/ G" |按照文档说明，我们将16-bit定义数据，改为32-bit的定义数据，即：
4 b$ q8 c% t- Z7 s1 d# T* N

# @; E2 Z5 w4 g1 [" v测试下来结果如下：
. w  N7 W% X" I/ v' |0 ]STM32F446 数据为 2102
STM32F746 数据为 1807
& B: t, I* N: {" K& F; @可以看到不管是STM32F4xx还是STM32F7xx，当数据定义为32-bit时都有显著的速度提升，当然STM32F7xx的提升更加明显，同样测试条件下STM32F7xx执行时间小于STM32F4xx的执行时间。

深入内核修改
& D4 T" l% f5 J$ W9 c' A因为32-bit数据定义会增加内存，并且有时候定义为byte或halfword更方便，还需要提升速度的话我们看到同样是内核文件给出的说明，可以将RMW机制屏蔽掉：
1 x+ x7 Y( q& S8 R( y1 M, P
实际上就是对CM7_ITCMCR寄存器的第1位写0， 即可以在程序中有下面的操作：

4 h. P( G$ h; J1 Z2 ~; V: P禁止RMW后测试下来数据如下：
16-bit定义数据STM32F746 测试cycles数据为 3022
$ W" u: N0 K( O. z6 B32-bit定义数据STM32F746 测试cycles数据为 1808
可以对比上面的测试数据也可以看到当禁止RMW后STM32F7xx性能也是优于STM32F4xx的。
- p5 e+ [+ _7 K3 E( u$ q- {
+ l) x, T! N4 ]5 w1 X& n+ Y7 p具体测试数据如下：
" Y1 Q7 }  Q0 T. ~4 K5 d

6 Z6 F$ S1 r7 o6 \7 [* N/ e结论：
需要提升STM32F7xx执行时间，发挥出最大效能时，请参考AN4667，同时需要注意RMW对内核性能发挥的影响。


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8 \6 [+ |9 h: J% t RMW（Read_Modify_Write）对STM32F7xx内核运行速度的影响.pdf (433.95 KB, 下载次数: 24)

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4 ?0 w0 d9 i: ?6 d8 A+ y更多实战经验
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