Linux嵌入式（ARM）中的低内存吞吐量

Question

我正在使用ARM926EJS。我在内存复制测试中的内存速度提高了20％，没有Linux（就像入门可执行文件一样）。但在linux中，相同的代码运行速度要慢20％。

代码是

 
/// Below code just performs burst mode memcopy test.        
void asmcpy(void *a, void *b, int iSize)
{
   do
  {
    asm volatile (
             "ldmia %0!, {r3-r10} \n\t"
             "stmia %0!, {r3-r10} \n\t"
             :"+r"(a), "+r"(b)
             :
             :"r"(r3),"r"(r4),"r"(r5),"r"(r6),"r"(r7),"r"(r8),"r"(r9),"r"(r10)
             );
  }while(size--)
}

我确认没有其他进程在Linux上占用CPU时间。（我使用time命令检查了这一点，它显示实时与 usr time 相同）

请告诉我linux有什么问题？

谢谢＆amp;问候。

增加：

我的测试代码是

int main()
{
  int a[320 * 120], b[320 * 120];

 for(int i=0; i != 10000; i++)
 {
   /// Size is divided by 8 because our memcpy function performs 8 integer load stores in the iteration
   asmcpy(a, b, (320 * 120) / 8);
 }
}

Getting Started可执行文件是一个bin文件，它使用串行端口发送到RAM，并通过跳转到RAM中的该地址直接执行。 （不需要操作系统）

ADDED。

我没有在其他处理器上看到这样的性能差异。他们使用的是SD RAM，这款处理器使用的是DDR Ram。这可能是一个原因吗？

溶液。   启动代码时未启用数据缓存，并且在Linux模式下启用了数据缓存，因此理想情况下，所有数据都应缓存并在没有任何RAM延迟的情况下进行访问，但Linux的速度仍为20％。

增加：   我的微控制器是LPC3250。两个测试都在相同的外部DDR RAM上进行了测试。

Answer 1

这款芯片有一个MMU，因此Linux可能会用它来管理内存。也许只是启用它会引入一些性能影响。此外，Linux使用延迟内存分配策略，仅在首次命中时将内存页分配给进程。如果您正在复制大量内存，MMU将生成页面错误，要求内核在循环内部分配页面。在低端处理器上，所有这些上下文切换都会导致缓存刷新并引入明显的减速。

如果您的系统足够小，请尝试使用无MMU版本的Linux（如uClinux）。也许它会让你使用性价比更低的芯片。在嵌入式系统上，每一分钱都很重要。

更新：一些额外的细节：

每个Linux进程都获得自己的内存映射，首先这只包括内核和（可能）可执行代码。所有其余的线性4GB（32位）似乎都可用，但没有分配RAM页面。一旦读取或写入未分配的内存地址，MMU就会发出页面错误信号并切换到内核。内核看到它仍然有很多空闲的RAM页面，所以选择一个，将它分配给故障点并返回到你的代码，完成中断的指令。下一个不会失败，因为整个页面（通常是4KB）已经分配;但是稍后会进行几次迭代，它会击中另一个未分配的空间，MMU会再次调用内核。

Answer 2

你是如何进行计时的？您的示例中没有计时代码。

您确定没有测量过程加载/卸载时间吗？

两种情况下处理器的时钟速度是否相同？

如果使用外部SDRAM，RAM时序在两种情况下都相同吗？

两种情况下都启用了数据缓存吗？

克利福

Answer 3

入门并非“只是一个可执行文件”。必须有一些代码来设置DDR控制器寄存器。

如果还启用了缓存，则必须是MMU。我认为在ARM926EJS上，没有MMU就无法拥有数据缓存。

我相信每个上下文切换都会导致缓存刷新，因为缓存是虚拟索引，虚拟标记，内核和用户空间不共享相同的地址空间，所以你可能有更多不需要的缓存刷新OS。

这是一个paper，其中包含运行Linux时VIVT缓存刷新成本的一些方面

Answer 4

您使用的是哪种微控制器（不仅仅是ARM CPU）？

在非Linux运行中，您正在测试的阵列是否可能是微控制器设备本身的RAM，而在Linux测试中，正在测试的阵列是在外部RAM中？内部RAM的访问速度通常比外部RAM快得多 - 这可能导致Linux测试速度变慢，即使只为Linux运行启用了数据缓存。