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RISC-V生态全景解析7——RISC-V工具链板块内容介绍

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发表于 2022-5-27 10:40 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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1、什么是工具链& i0 t  M4 G6 f1 D5 m; s
“工具链”是英文“toolchain”的翻译,它指辅助开发者完成程序开发、调试、性能分析调优等开发优化行为的一系列工具集合。6 G- w. B3 L7 I
它一般包含编译器、汇编器、链接器、调试器、模拟器等基础工具,集成开发环境作为一种图形化的综合开发工具也可以被纳入其中。由于指令集和用户编程模型不同,因此每个架构都需要一套完整的、独有的工具链。6 X# J" ]: {! J) q/ J8 p: g4 ^* I' r

/ l/ t' X6 r, k- q' u2、工具链的重要性
2 R: A9 R- f: @) a, t2.1 工具链的功能完备性/ V8 z3 l- [  f7 F
在计算机发展的早期,几乎没有工具链,科学家通过在程序卡片上打孔来表示不同指令的编码,计算机读取程序卡片的打孔信息执行指令流。随着制造工艺和计算机的发展,现代计算机的指令码存储于在ROM、RAM、Flash等介质中,把指令码下载到指定的存储空间需要经过复杂的控制流程,因此必须需要借助于程序下载器才能完成下载。
0 g+ [4 t: r. m9 N$ a6 O为了提升程序开发效率,涌现了众多的高级开发语言。目前99%以上的开发者都使用高级语言完成业务的开发,然后使用编译器把高级语言翻译成目标机器指令下载到机器中执行。因此编译器成了工具链中个必不可少的组件。$ s+ g$ O5 [" U- j; g
另外,程序有了bug怎么办?需要调试系统辅助开发者找到程序运行出错的原因;程序性能不够怎么办?需要性能分析器辅助开发者进行性能调优。因此,对于现代计算机系统,一套稳定、完整的开发工具链是一个架构基础的基础,所有软件的运行都依赖工具链;没有工具链,CPU和硬件无法使用,开发者寸步难行。% J; f% _. @( }
上面是从功能完备性说明工具链的重要性,后面通过对工具链的关键指标介绍,从原理上阐述工具链已经不是单纯的辅助工具,它是影响目标架构各方面指标的关键路径。
" o5 w) A3 s- Y: {4 ^! H* o6 }- G8 [" O% |) `
2.2 工具链的关键指标+ X& e7 v1 p# @" a4 p
工具链的关键指标可分为高效性和易用性两个方面。高效性又包括编译高效性、调试高效性、性能分析高效等,其中编译的高效性尤为重要。7 M# m6 J$ |# D
通过上文介绍,编译器是用于把高级语言翻译成目标机器指令的软件;一段高级语言会被翻译成若干条机器指令,编译器在保证功能正确的前提下,翻译出的机器指令数量和质量也非常关键,直接影响程序运行所需花费的时间和程序占用空间,即影响了处理器的性能和代码密度表现。- W4 H. x8 g9 L4 G3 D
因此,处理器性能是硬件+工具链的综合能力体现,单比较硬件频率指标没有实际意义。另外调试高效性直接影响了开发者分析解决问题效率,也是决定了处理器能否开发者接受、是否可以被广泛应用。
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0 o1 H* o# X3 W+ o5 A. `6 ?2 P3、RISC-V工具链的现状
2 }. I: E, J3 @1 s" z6 Z既然工具链这么重要,那么RISC-V的工具链现状如何,能否满足当前的应用需求?由于RISC-V的开放特性,加上基金会对软件生态的持续运作,吸引了大量的开发者投入到工具链的补充和完善工作上。' b! ~3 e  T. l
目前从编译工具(GCC+LLVM)、调试工具到集成开发环境,在基本功能上都已经支持,但在高效性和易用性上仍需要继续加强和提升。如:2 w" {. _- W! v* d% k+ U
-编译得到的程序代码大小相对ARM仍然存在不少差距;
7 p4 @% e% {* j7 C( z, J" h% K1 c( E-缺少性能调优工具;
4 Y3 O- d# w1 o-缺少图形化实时操作系统调试工具;# f8 T9 A) }: Q0 I: _$ M: t) ~
-开源的集成开发环境只支持简单的调试插件等。! m8 x( a' F" a9 V3 Q: R
这些方面都需要工具链开发者不断地进行完善,并通过应用场景的验证和打磨。
; |5 A% V, g9 s% ~* q
; u, l1 g1 T. Z/ a0 @1 P2 v( n; c4、剑池系列工具链
! K: J6 ?1 j7 B剑池系列工具链以开源工具链为基础,根据应用场景和玄铁处理器微架构高度优化的开发工具集合(见图1)。配合玄铁Turbo指令集,在XT906上相对开源版本平均有13%的性能提升,在XT910上平均有20%的性能提升。开发了基于指令Trace的性能分析工具,配合集成开发环境的图形化界面,为开发者提供快速性能profiling和优化的能力。另外,开发了两套集成开发环境,分别面向mcu应用开发和通用应用开发,降低现有工程迁移到RISC-V架构芯片上的难度。
, ?2 t5 j: R! l  E  c& s  _/ v! d   G3 o# z  A3 s4 q/ ?! F
工具链是一个体系架构的重要且不可缺失的组成部分,它是基础软件的基础。RISC-V工具链经过几年的发展,在功能上已经日渐完善;相信接下来的几年里,经过开源社区开发者和商业公司的共同努力,在编译调试高效性和易用性方面会有明显的提升,RISC-V的芯片也会被更多的开发者接受,被应用到各种场景。

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发表于 2022-5-27 13:28 | 只看该作者
O(∩_∩)O哈哈~,学习学习。开拓见识了。

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发表于 2022-5-27 15:27 | 只看该作者
O哈哈~,学习学习。开拓见识了。

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发表于 2022-5-27 17:32 | 只看该作者
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发表于 2022-5-27 20:37 | 只看该作者
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