MDK優化等級：Default模式 和 O0模式
在支持浮點運算的MCU（如STM32的Cortex-M4或Cortex-M7系列）上，執行浮點運算的算法時，MDK編譯器的優化等級配置為 default模式（通常是O1或O2）和 O0模式（無優化）會對代碼的執行效率產生顯著影響。以下是這兩種模式的詳細對比：
1. O0模式（無優化）
特點
- 編譯器不會對代碼進行任何優化，生成的代碼與源代碼完全一致。
- 所有變量和中間結果都存儲在內存中，每次訪問都需要從內存加載或存儲。
- 浮點運算的中間結果也會頻繁地存儲到內存中，而不是保留在浮點寄存器中。
- 代碼中包含大量冗余指令，例如不必要的加載和存儲操作。
執行效率
- 內存訪問頻繁：每次浮點運算都需要從內存加載操作數，并將結果存儲回內存。內存訪問的速度遠低于寄存器訪問，導致性能瓶頸。
- 指令效率低：生成的代碼可能包含大量冗余指令，增加了CPU的開銷。
- 未充分利用FPU：雖然MCU配備了硬件浮點單元（FPU），但在
O0模式下，編譯器不會充分利用FPU的特性（如單指令多數據（SIMD）或并行計算）。 - 執行速度慢：由于頻繁的內存訪問和冗余指令，浮點運算的執行效率顯著降低。
適用場景
- 調試階段，需要代碼與源代碼完全一致，便于設置斷點、單步調試等。
2. Default模式（通常是O1或O2）
特點
- 編譯器會對代碼進行一定程度的優化，例如刪除未使用的代碼、簡化表達式、將變量保留在寄存器中等。
- 浮點運算的中間結果會盡量保留在浮點寄存器中，減少內存訪問次數。
- 可能會進行內聯函數、循環展開、指令重排等優化，以提高執行效率。
執行效率
- 寄存器優化：頻繁使用的變量和中間結果會保留在浮點寄存器中，減少內存訪問次數。
- 指令優化：編譯器會消除冗余指令，合并重復操作，并重新排列指令以更好地利用CPU和FPU的流水線。
- 充分利用FPU：優化后的代碼會更好地利用FPU的并行計算能力，提高浮點運算的吞吐量。
- 執行速度快：由于減少了內存訪問和冗余指令，浮點運算的執行效率顯著提高。
適用場景
- 開發和測試階段，兼顧性能和調試體驗。
3. 性能對比總結
| 優化等級 | 內存訪問 | 指令效率 | FPU利用率 | 執行速度 |
|---|---|---|---|---|
| O0 | 頻繁 | 低 | 低 | 慢 |
| Default | 較少 | 高 | 高 | 快 |
4. 總結
- O0模式：
- 無優化，代碼與源代碼完全一致，便于調試。
- 頻繁的內存訪問和冗余指令導致執行效率低。
- 適合調試階段。
- Default模式：
- 進行基本或中等優化，減少內存訪問，提高指令效率。
- 充分利用FPU的特性，顯著提高浮點運算的執行效率。
- 適合開發和測試階段。
