[kernel]增加一种新的查找字节最低非0位的算法 #5063
Conversation
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增加一种新的查找字节最低非0位的算法 |
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运行效率上有没有啥差距 |
首先该方式能够省下很多空间，原来的算法需要256个字节，而现在只需要37个字节的空间。 我觉得更重要的是，当该系统使用64位的MPU或者CPU的时候，这种方法绝对效果显著，无论时间还是空间效率，都将大大提高。 |
写个循环调用的函数试试吧。两个函数都运行个多少万次之后，看看执行时间。 我是感觉之前的方式，只有移位和位运算对于计算机处理会方便不少。新加的算法有指数运算和取模运算，感觉时间上可能会慢一点。 |
首先，新加的算法没有指数运算，那是异或操作。 127: int __rt_ffs(int value)
128: {
0x0800122C 4601 MOV r1,r0 ;将r0的值（函数参数值）放入r1中
130: return __lowest_bit_bitmap_new[(uint32_t)( value & (value - 1) ^ value ) % 37];
0x0800122E 1E48 SUBS r0,r1,#1 ; (value-1)结果放入r0
0x08001230 4008 ANDS r0,r0,r1 ;(value & (value-1) 结果放入r0
0x08001232 4048 EORS r0,r0,r1 ; (value & (value-1) ^ value))实现异或的结果放入r0
0x08001234 2225 MOVS r2,#0x25 ; 将37放入r2
0x08001236 FBB0F3F2 UDIV r3,r0,r2 ;r3为商
0x0800123A FB020013 MLS r0,r2,r3,r0; 乘加，r0 = r0 - r2*r3
0x0800123E 4A01 LDR r2,[pc,#4] ; @0x08001244 ;找到查找表的位置
0x08001240 5C10 LDRB r0,[r2,r0] ;得到查找表中的值
131: }
0x08001242 4770 BX lr ;函数返回而原先的代码则需要比较多的代码实现，由于代码较多，请看这篇文章：https://blog.csdn.net/m0_37697335/article/details/121026018 |
执行效率
理论上精简版本性能会差一点 资源占用
优化 267 字节 CM3 指令周期[CM3 指令时钟周期] https://developer.arm.com/documentation/ddi0337/h/programmers-model/instruction-set-summary/cortex-m3-instructions |
我使用 STM32F103 来实际测试，就是对所有可能的输入测试（0x00 - 0xFFFFFFFF)，测得运行时间为 写了一篇验证文章，如有错误或者不严谨的地方，麻烦指教。 |
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写了一篇验证文章，主要是验证的一些过程、数据和方法。 |
跳转指令确实不能在一个机器周期内完成，当有多次跳转时，耗时可能比除法还要久。从目前的分析情况来看，这种算法，确实很优秀。 |
如果感觉没问题的话，请+1 |
欢迎提供更优秀的算法、代码 👍 |
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在微信文章上看到了，很棒！留了言似乎还能改进，不用额外空间来折半查找计算最低位bit，我这两天来试试看。 |
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#9729 我写的查找32bit最低非0bit位置的算法如下： int __rt_ffs(uint32_t value) {
if (value == 0)
return 0; // 0 means no bit 1
int position = 1; // position start from 1
// search half range
if ((value & 0xFFFF) == 0) { // is lower 16bit 0
position += 16;
value >>= 16;
}
if ((value & 0xFF) == 0) { // is lower 8bit 0
position += 8;
value >>= 8;
}
if ((value & 0xF) == 0) { // is lower 4bit 0
position += 4;
value >>= 4;
}
if ((value & 0x3) == 0) { // is lower 2bit 0
position += 2;
value >>= 2;
}
if ((value & 0x1) == 0) { // is lower 1bit 0
position += 1;
}
return position;
} |
拉取/合并请求描述：(PR description)
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这份PR的目的是增加一种新的查找字节最低非0位的算法，该算法比一般的位图算法更省空间，同时对于 32bit以及更长的字节，该算法查找字节最低非0位的实现路径也更加高效。
该算法的原理为：假设 X 为 uint32_t 类型的变量， 则 X & (X - 1) ^ X 的算式可以得到仅含字节最低非0位的结果，也就是将所有的可能转变为仅有的32种可能，也就是32个 “1在不同bit位” 的数，接着将这32个数对 37 取余，能够得到互不相同的结果，利用这些结果建立一个位图表，就能实现在O(1)的时间复杂度上查找到目标结果。
该算法已经经过测试程序对比，输入所有可能的输入，得到的结果与之前的位图算法相同。
当前拉取/合并请求的状态 Intent for your PR
必须选择一项 Choose one (Mandatory):
代码质量 Code Quality：
我在这个拉取/合并请求中已经考虑了 As part of this pull request, I've considered the following:
#if 0代码，不包含已经被注释了的代码 All redundant code is removed and cleaned up