Keil MDK 编译器 AC5 和 AC6 优化选项重要内容和区别

使用过Keil MDK （Arm Compiler 6）编译器V6版本的读者应该发现了一个问题，V6版本速度比V5版本编译速度快很多。

0 H' K, R" `9 @- b" i: y
（说明：是V6版本编译器，不是V6版本MDK）

- U. d" Y  Q, D& X* M3 o那你发现了Arm Compiler V6和V5有什么区别吗？ 集成在MDK中的优化选项又有哪些区别？
; O+ W2 L2 \+ Z
一、关于Arm Compiler 6
. N: F* Q" J4 T0 f* p) L

Arm Compiler 6（简称AC6）是用于Arm处理器的编译工具链，目前最新版本：Arm Compiler  V6.14。

, Z6 {+ E1 K8 m9 P
用于编译Coterx-M处理器的编译器很多，Arm Compiler就是其中一个，常用于Keil MDK、 Arm Development Studio（DS-5）中，还可用作独立工具链安装。
/ B, Y- |2 E2 o/ B, W1 H) a) `& ]

当然，除了Arm Compiler，针对Coterx-M的编译器还有很多，比如：GNU Compiler、 IAR Compiler、 CCS Compiler等。

Arm Compiler 6工具链包括：
& s5 T2 a( l9 ~1 X2 u0 ?  W. ^9 H0 T: Parmclang：基于LLVM和Clang技术的编译器和集成汇编器。
armasm：armasm语法汇编代码的旧版汇编程序。将armclang集成汇编程序用于所有新的汇编文件。
armar：使ELF目标文件集可以一起收集。
armlink：将对象和库组合在一起以生成可执行文件的链接器。
fromelf：镜像转换程序和反汇编程序。
Arm C libraries：嵌入式系统的运行时支持库。
Arm C ++libraries：基于LLVM libc++项目的库。

ARM Compiler 5（和更早版本）使用armcc编译器，而ARM Compiler 6将armcc替换为armclang，armclang基于LLVM，它具有不同的命令行参数、指令等，因此算是一个新的编译器。

' ]' U2 b1 v9 C- r& u0 @更多参考内容和地址：
: C/ I* W) u$ ^. X" V) S( m0 {) @! ?8 Y编译器Clang会代替GCC吗？
' }$ n. d+ H$ B" o" `
# L8 w* c, Z! [& ~
) y5 k! C# g) H" ]' v" h' `http://www2.keil.com/mdk5/compiler/6/
" T8 a, E5 M  x+ L2 C  E3 t3 b( thttps://developer.arm.com/tools-and-software/embedded/arm-compiler/downloads/version-6
' L2 A7 I+ _& w- p1 |
  V2 J! o4 e' U) }
/ R" g& K1 `* K- }7 G- x) o* s0 U, n7 R二、AC5和AC6


Arm Compiler 5（AC5）算是用的比较多的一代编译器，在Keil MDK V4版本及V5早期的版本都是使用AC5。
4 k! E. f: v& _& A
0 @! K% |$ n/ `4 P0 Z在2015年的时候，AC6发布了，并在随后新版本的MDK中集成了AC6，直到现在最新版本的MDK集成了AC6.13（可以修改版本）：

AC6相比AC5优势


3 O# k" l5 Z7 S1 yAC6相比之前版本的编译器做了很多改动，大家最为直观的感受就是编译速度提高了很多，还有代码大小。
9 |( t: a9 B8 I( L( |' o" y0 M
当然除了速度和大小，还有其他很多优势，比如：支持C ++ 14标准、使用TrustZone for Armv8-M为设备创建安全和非安全代码、兼容基于GCC创建的源代码，也就是GCC可以编译的源码它也能编译。
4 f$ P4 N; T( P8 r% j" t
这是官方提供的代码大小对比：
1 e$ |6 V4 ^. e, l( C) @$ U) o& k

AC5升级到AC6
2 n4 s9 Q! Q% V1 y7 O
+ `* ?1 I7 K4 [0 ^& p! X7 y
AC5和AC6是不同的编译器，兼容性方面还是有差异，需要迁移。这个迁移过程官方提供有文档：
9 B, b) ~/ I4 ]4 b8 [7 A& C# \8 d

https://developer.arm.com/docs/100068/0614/migrating-from-arm-compiler-5-to-arm-compiler-6
& U# |+ |1 [4 a, R, J0 _' o2 v
当然，也可以参看我之前分享的文章：
! c, I9 f* J4 q+ A4 A+ V

MDK-ARM编译器从V5升级到V6需要做哪些工作？
" p# N  P# z8 f' s
三、Keil MDK 优化选项


" L4 F3 d- d: d6 E5 P在Keil MDK中，相比AC5，使用AC6会增加几个优化选项：代码大小、速度、平衡等。

+ {/ O& V$ [9 F# P. n* z2 @优化选项包含：

优化级别-O0
6 Y) J) P" p6 `: Q; ^
% l' _5 G4 ^1 e' g# R
-O0禁用所有优化。此优化级别是默认设置。使用-O0 结果可以加快编译和构建时间，但比其他优化级别生成的代码要慢。与-O0其他优化级别相比，代码大小和堆栈使用率明显更高 。生成的代码与源代码紧密相关，但是生成的代码量更大，包括无用的代码。
+ @. U0 w3 `) \. \

6 \# d( ^$ O* ~8 T0 l4 ]优化级别-O1
: W2 R* |5 M) y* |-O1在编译器中启用核心优化。此优化级别提供了良好的调试体验，并具有比-O0更好的代码质量，堆栈使用率也提高了。Arm建议使用此选项以获得良好的调试体验。
) f5 Z+ S' i4 W9 Q7 L
: Y5 w) I- @6 R# N, r% ]& g' D6 B* J
3 J3 U: Y$ c4 Q" F; h-O1与-O0相比，使用时的区别是：
- ^$ a  R8 j6 b/ Z4 R" j) P
( n* ^( c/ F5 {/ N- h# r$ a% [
, d7 y! {) A- c' A& Y+ l0 E6 b启用优化，这可能会降低调试信息的完整度。

; X* }$ C  i9 \6 T9 P
启用了内联和尾调用，这意味着回溯可能无法提供打开功能激活的堆栈。

+ J1 U: a5 Q, l: {6 m+ S& Y
不会调用没有使用，或没有预期调用的函数，代码量更小。
  [9 J. Y& ~: y' H, A

4 D' D9 e5 y# A( ?* S- w变量的值在不使用后可能在其范围内不可用。例如，它们的堆栈位置可能已被重用。。

: x+ e( w+ u! ^7 A' d- h1 @: ~8 t
# d5 r* M$ I. k  K: E  ^优化级别-O2
; z' j, g+ x( R5 _-O2与-O1相比，有更高的性能优化。增加了一些新的优化，并更改了优化的启发式方法。这是编译器可能生成矢量指令的第一个优化级别。它还会降低调试体验。

- T0 y/ E9 l" ~# m
-O2与-O1相比使用时的差异是：


& R2 Z3 O; Z; P+ p编译器认为内联调用站点可获利的阈值可能会增加。
* Z2 e9 `( Y% v% X: J  @, R% M
+ Z1 @: s5 H& G% M$ U7 ^2 j" Z
5 }& R* K4 k) Z) _: z执行的循环展开数量可能会增加。


( `- k# `4 ]! J# v" c可以为简单循环和独立标量运算的相关序列生成矢量指令。

6 F2 M2 |  x9 e: e: X9 J
可以使用armclang命令行选项禁止创建矢量指令-fno-vectorize。


# R% k' r- r/ O0 A5 P, v优化级别-O3
-O3与-O2相比，有更高的性能优化。此优化级别允许进行需要大量编译时分析和资源的优化，并且与-O2相比更改了优化的启发式方法。-O3指示编译器针对生成的代码的性能进行优化，而忽略生成的代码的大小，这可能会导致代码大小增加。
' G- y! _& {1 P( {# z
% M: Y; K( M/ [9 H+ C7 @
" ?& c& q* v1 C4 y-O3与-O2相比使用时的差异是：

, J  D  Q7 |. ?) N/ B1 F. s
4 L, e/ `* p" ]" v  x, X编译器认为内联调用站点是有利可图的阈值增加。

" b. D, P: G: p! A6 G
: \; o* x$ n9 d6 V* P执行的循环展开量增加。
- c( t3 Q7 z' i# h

在编译器管道中启用更积极的指令优化。

$ F" f5 X8 d3 C" U. z0 t% J% m
: b; }  S( |; R9 v" f/ Y* p优化级别-Os
  o( H! ^9 }7 k/ @$ [. O. j4 N-Os目的是在不显着增加代码大小的情况下提供高性能。根据你的应用程序，提供的性能可能类似于 -O2或-O3。


1 l( E; q1 T3 d! I+ w8 z' d+ Z; D-Os与-O3相比，可减少代码大小。但会降低调试体验。
& \  Q/ S2 [6 h, O1 g- L
, l  o' @3 |2 t! A
- i: ?' [  `9 w3 F-Os与-O3相比使用时的差异是：
; h  I3 Q5 y! T4 F2 e; q! l" n* ~

降低编译器认为内联调用站点可获利的阈值。

0 H* W2 Q) d# o" `) h8 p/ L1 E
显着降低了执行的循环展开量。

0 n0 Z5 B* V% j
% N7 ?0 c) q5 y6 D  T优化级别-Oz
-Oz目的是提供尽可能小的代码量。Arm 建议使用此选项以获得最佳代码大小。此优化级别会降低调试体验。

" X  V( [% J. o; w; d
-Oz与-Os相比使用时的差异是：
6 L- ^8 w( A' G) I3 x9 u' L. g

. s0 c6 r5 q2 e& g6 C1 B编译器仅针对代码大小进行优化，而忽略性能优化，这可能会导致代码变慢。
6 S0 t' T4 ~. j# _
  l6 y5 d4 W( G, g5 y
1 Z( v4 c$ v# |' H未禁用功能内联。在某些情况下，内联可能会整体上减少代码大小，例如，如果一个函数仅被调用一次。仅当预期代码大小会减小时，才将内联启发式方法调整为内联式。


禁用可能会增加代码大小的优化，例如循环展开和循环矢量化。

: I: g0 q5 w' Q# z( V$ v+ }
5 d$ }+ s; X& p1 k循环是作为while循环而不是do-while循环生成的。

) ]5 {2 X. Y2 B; I6 P
9 J7 T) [8 N, _) @1 i/ d" {优化级别-Ofast
9 i, D9 G. [! Q* k1 L# F: V. d-Ofast从级别执行优化，包括使用 -ffast-math armclang选项执行的优化。


# q+ W- {; g" p* m$ W: U该级别还执行其他进一步的优化，可能会违反严格遵守语言标准的要求。

: [' j9 |! ~/ ~; ^
与-O3相比，该级别会降低调试体验，并可能导致代码大小增加。
, u# _8 ]2 n. |  P" J5 f% {
% l( O. G8 F) h0 ?0 B5 g% e
优化级别-Omax
-Omax是最大程度的优化，并专门针对性能优化。它支持从级别进行的所有优化，以及链接时间优化（LTO）。

( ~( M* ?! W+ A
# k* t) e6 E( s; \在此优化级别上，Arm Compiler可能会违反严格遵守语言标准的规定。使用此优化级别可获得最快的性能。

" Y% P. ^5 p1 x/ R
0 P6 N  _8 x% u0 [1 H与-Ofast相比，该级别会降低调试体验，并可能导致代码大小增加。
# [: U( H8 \( [- f! G, Y0 r: @3 h# n
! R( Z4 _3 B" _2 A
4 f. D6 d: a9 p( X5 U8 Y如果你使用-Omax进行编译，并具有单独的编译和链接步骤，你还必须在armlink命令行中包括-Omax。
5 E8 O# ?$ ~* ?% z' W- |
. j8 I, \" s: w$ t( N
  I) S/ v' u$ s! Y& P