RISC-V代码密度相比Cortex-M差距明显

echo · 2021-06-22 17:36:56

自己的Xboot工程，在ARM的M0/M3/M4/M23/M33平台下面，全部可以在7kB闪存以内实现，几个架构差异不大，7kB闪存普遍剩余一两百个字节。

最近把它移植到RISC-V上，芯片型号GD32VF103CBT6，同样的一套代码，使用gcc编译，-Os面积优化，固件尺寸11520字节。超过11kB了，速度优化代码尺寸超过16kB。

ARM算7kB，两者对比，7*1024/11520*100%=62.2%，也就是说，同样的功能，Cortex-M只需要RISC-V六成多一点的代码就能实现。

当然还有一个变量要考虑，ARM使用AC6编译，RISC-V使用gcc编译，编译器的效率也会有一定差异。

调试方面RISC-V只能用JTAG（GDLink可以支持），相比之下Cortex-M的SWD调试用起来更方便一些。

至此GD32家的M3/M4/M23/M33/RISC-V五种核心全部盘完了。

cube · 2021-06-22 17:45:09

压缩指令选项应该开了吧?RISCV指令精简程度比ARM更高，大一点也不奇怪。

kekemuyu · 2021-06-22 18:06:04

这样比没有用的，编译器的因素影响太大。都用汇编还好点，不过理论上thum2的代码密度确实比riscv的精简指令要高。

最近编辑记录 kekemuyu (2021-06-22 18:07:49)

echo · 2021-06-22 19:59:40

差了近40%，这个差距十分明显了，同样核心芯片都是按照FLASH容量定价格的，核心省下来的授权费说不定还不够买多用的FLASH。
还是Cortex-M香。

echo · 2021-06-22 20:00:51

cube 说：

压缩指令选项应该开了吧?RISCV指令精简程度比ARM更高，大一点也不奇怪。

差了近40%，不是不能算是“一点”了。10%以内的话还可以接受。

echo · 2021-06-22 20:02:20

kekemuyu 说：

这样比没有用的，编译器的因素影响太大。都用汇编还好点，不过理论上thum2的代码密度确实比riscv的精简指令要高。

RISC-V目前除了GCC还有其它编译器支持吗？

cube · 2021-06-22 20:05:22

echo 说：

kekemuyu 说：
这样比没有用的，编译器的因素影响太大。都用汇编还好点，不过理论上thum2的代码密度确实比riscv的精简指令要高。
RISC-V目前除了GCC还有其它编译器支持吗？

据说IAR支持了。

echo · 2021-06-22 20:19:32

cube 说：

echo 说：
kekemuyu 说：
这样比没有用的，编译器的因素影响太大。都用汇编还好点，不过理论上thum2的代码密度确实比riscv的精简指令要高。
RISC-V目前除了GCC还有其它编译器支持吗？
据说IAR支持了。

https://www.iar.com/products/architectures/risc-v/iar-embedded-workbench-for-risc-v/
In current version of the toolchain, code density is already small comparing to other available tools
看来代码密度确实是RISC-V的大问题，IAR这里 other available tools 指的应该就是GCC。

3DA502 · 2021-07-11 00:09:15

标准版的rv32imac指令集比arm差的比较多。简单的例子，没有地址自增指令
arm在漫长的历史上，吸收了一些复杂指令集的骚操作，例如ldm 加载多个寄存器
以后，riscv指令集会有很多魔改扩展出现的，riscv已经预留了魔改的空间

xiaohui · 2021-07-16 15:38:27

之前看到有大佬讨论说，gcc编译risc-v的代码的时候负优化挺严重的，关掉优化可能会有意想不到的效果

Xiagb · 2021-08-04 16:31:27

沁恒的riscv ch573支持swd，不过用的是他们自己的WCHLink

XIVN1987 · 2021-08-04 17:45:39

这篇文章说用Segger的库和连接器可以大幅减小代码，，楼主可以试下

RV32IMAC%20vs%20Cortex-M4.png

https://blog.segger.com/code-size-closing-the-gap-between-risc-v-and-arm-for-embedded-applications/

echo · 2021-08-05 22:16:54

从这个结果来看，GCC实在是太拉胯了。感觉SEGGER在黑GCC。

XIVN1987 说：

这篇文章说用Segger的库和连接器可以大幅减小代码，，楼主可以试下
https://whycan.com/files/members/1933/RV32IMAC%20vs%20Cortex-M4.png
https://blog.segger.com/code-size-closing-the-gap-between-risc-v-and-arm-for-embedded-applications/

最近编辑记录 echo (2021-08-05 23:49:25)

alexyzhov · 2021-10-30 19:56:52

提一点，GCC的rw段在binary里是不压缩的，启动时做全量拷贝。Keil的话，无论compiler V5还是V6，都会压缩rw段，__main函数里会调__decompress做解压，IAR/Segger/Green Hill/Ti的工具链也会做类似优化。考虑到多数全局变量只需要做部分初始化（比如一个大描述符中的个别初始化字段），rw段里是有非常多的zeros可以被优化掉的。如果固件里的rw segment size不小，工具链不做压缩带来的size overhead会非常多。楼主可以在AC5/AC6的link flag里添加 --datacompressor off 再和GCC固件比对下体积。

我做过调研，根据rw段的实际使用情况，仅使用zero-rle压缩就可以做到7%~20%的压缩比。
也就是说，假设rw segment有10K，做rw压缩可以减少固件7~9K的size。对mcu firmware来说，这个收益是相当可观的。

GCC Toolchain没有集成rw压缩功能，但是可以插postbuild流程，结合重写的startup load code手动实现。

最近编辑记录 alexyzhov (2021-10-30 20:44:21)

Copper · 2022-10-07 12:09:42

@echo
编译时候的目标risc-v指令集具体有哪些模块？

echo · 2022-10-10 22:29:21

目前使用gcc 8.2.0，打开-flto选项可以大大减小代码体积，不过代码行为似乎不太正常，会有莫名其貌的问题。

liyucai · 2022-10-11 09:41:43

ARM 也用 gcc 来编译，这样比较才有意义。

echo · 2022-10-11 14:40:04

liyucai 说：

ARM 也用 gcc 来编译，这样比较才有意义。

这样没意义，好比两军交战，甲方坦克飞机大炮，乙方方砍刀长矛盾牌，乙方输了说你们甲方也要用砍刀长矛盾牌才有意义。乙方不是不想用坦克飞机大炮，是没有。

海石生风 · 2022-10-11 15:45:30

echo 说：

liyucai 说：
ARM 也用 gcc 来编译，这样比较才有意义。
这样没意义，好比两军交战，甲方坦克飞机大炮，乙方方砍刀长矛盾牌，乙方输了说你们甲方也要用砍刀长矛盾牌才有意义。乙方不是不想用坦克飞机大炮，是没有。

非也。这个标题是对比不同指令架构所导致的差异，使用相同编译器才能扣除编译器的影响。是RISC-V VS Cortex-M，而不是GCC VS ARM CC。

aquasnake · 2024-05-18 10:38:19

为什么我对risc v不感冒？我宁愿用cortex m系列，早就知道这个问题了，对于代码的空间效率问题，国内一众的risc v架构，再过１５年都追不上现在arm的效率

最近编辑记录 aquasnake (2024-05-18 10:38:35)

aquasnake · 2024-05-18 10:45:22

很多人觉得用国产的基于risc v某某32应该很容易替换掉stm32,其实对于学院派来说可以，但是对于对cost追求刀刀见血的商业化方案公司，未必能代替。单一看芯片价格不足以评估成本，要从整个bom看。

所以我还是觉得做risc v的国内芯片设计公司，你们应该把片上flash配置到２倍stm32的程度

kekemuyu · 2024-05-18 13:15:10

https://blog.segger.com/code-size-closing-the-gap-between-risc-v-and-arm-for-embedded-applications/

haohop · 2024-05-19 23:48:24

kekemuyu 说：

https://whycan.com/files/members/1315/131244.png
https://blog.segger.com/code-size-closing-the-gap-between-risc-v-and-arm-for-embedded-applications/

这个才有说服力，之前看过用Segger和AC6编译对比，好像AC6效率更高

老发 · 2024-05-20 10:17:28

kekemuyu 说：

https://whycan.com/files/members/1315/131244.png
https://blog.segger.com/code-size-closing-the-gap-between-risc-v-and-arm-for-embedded-applications/

从这个结果来看，就是编译器对arm优化得比较到位，对riscv还有较大的优化空间而已。

海石生风 · 2024-05-20 11:58:43

kekemuyu 说：

https://whycan.com/files/members/1315/131244.png
https://blog.segger.com/code-size-closing-the-gap-between-risc-v-and-arm-for-embedded-applications/

这个测试其实有问题，测试代码全部是调用math.h库函数。而不同编译器所用库是不同的，即本质上各个测试用例的测试代码并不全部相同。

最近编辑记录海石生风 (2024-05-20 12:00:43)

aquasnake · 2024-05-20 13:28:37

不光编译器,还有toolchain和sdk的差异,不说链接库了,不同的库实现同样功能产生的代码不同,例如有的库自带log信息,有的库没有stack check,不带trace log,可以最大化提升空间效率

最近编辑记录 aquasnake (2024-05-20 13:29:02)

aquasnake · 2024-05-20 13:31:08

更有部分sdk使用了压缩存储，把RO的data压缩，运行的时候临时加载到RAM

nongxiaoming · 2024-05-20 19:28:38

你得用相同编译器相同的c库编译链接对比啊，你这样不是耍流氓吗？这样子指令集根本就不会背锅的。比如说，你买了两辆车，然后直接对比油耗，结果A车比B车耗油了不少，结果你的结论是A车的发动机太耗油了，A车发动机不行。这完全就没有说服力。

echo · 2024-05-21 10:35:35

@nongxiaoming
RISC-V有AC6编译器吗？编译器是指令集和芯片的重要组成部分，没有编译器支持，MCU芯片就是块废铁。

echo · 2024-05-21 10:36:41

aquasnake 说：

不光编译器,还有toolchain和sdk的差异,不说链接库了,不同的库实现同样功能产生的代码不同,例如有的库自带log信息,有的库没有stack check,不带trace log,可以最大化提升空间效率

RISC-V和Cortex-M目前的差距是全方面的，当然只要RISC-V的芯片够便宜，我还是会选RISC-V芯片。

海石生风 · 2024-05-21 16:44:00

echo 说：

@nongxiaoming
RISC-V有AC6编译器吗？编译器是指令集和芯片的重要组成部分，没有编译器支持，MCU芯片就是块废铁。

AC6不就是Clang(LLVM)编译器，很矜贵么？！Clang原本就支持ARM和RISC-V，ARM不过是做了少量适配和优化而已。

aquasnake · 2024-05-22 14:13:02

kekemuyu 说：

https://whycan.com/files/members/1315/131244.png
https://blog.segger.com/code-size-closing-the-gap-between-risc-v-and-arm-for-embedded-applications/

不同链接库,无法同日而语.

当然,库本身精简一下是可以压出很多空间来的,有些库可以裁减

最近编辑记录 aquasnake (2024-05-22 14:15:28)

海石生风 · 2024-05-23 17:27:08

参照上面SEGGER那个非常有问题的测试对比文章，我用Zig写了类似的测试源码，其中两个测试结果：

$ zig build size --release -Dtarget=arm-freestanding-gnueabi -Dcpu=cortex_m23
text    data     bss     dec     hex filename
28828      16       0   28844    70ac /home/chenss/workspace/zig/code_size/zig-out/bin/code_size

$ zig build size --release -Dtarget=riscv32-freestanding-gnueabi -Dcpu=sifive_e34
text    data     bss     dec     hex filename
31326     232       0   31558    7b46 /home/chenss/workspace/zig/code_size/zig-out/bin/code_size

跑了多个测试发现RISC-V跟ARM的代码密码其实差不多（Zig对RISC-V32的支持要弱于ARM32）
详情参见这里：https://gitee.com/ufbycd/code_size

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RISC-V代码密度相比Cortex-M差距明显

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