ARM 浮点运算详解 undefined, 处理器, 模拟器

一：早期ARM上的浮点模拟器：
早期的ARM没有协处理器，所以浮点运算是由CPU来模拟的，即所需浮点运算均在浮点运算模拟器（float mathemulation）上进行，需要的浮点运算，常要耗费数千个循环才能执行完毕，因此特别缓慢。
直到今天，在ARM Kernel配置时，都有如下选项：
Floating point emulation --->
[ ] NWFPE math emulation
[ ] FastFPE math emulation(EXPERIMENTAL)
在这里，可以配置ARM 浮点模拟器。

浮点模拟器 模拟浮点是利用了undefined instrctionhandler，这么做带来的后果是带来极频繁的exception，大大增加中断延迟，降低系统实时性。

二：软浮点技术：
软浮点支持是由交叉工具链提供的功能，与Linux内核无关。当使用软浮点工具链编译浮点操作时，编译器会用内联的浮点库替换掉浮点操作，使得生成的机器码完全不含浮点指令，但是又能够完成正确的浮点操作。

三：浮点协处理器：
在较新版本的ARM中，可以添加协处理器。 一些ARM CPU为了更好的处理浮点计算的需要，添加了浮点协处理器。
并定义了浮点指令集。 如果不存在实际的硬件，则这些指令被截获并由浮点模拟器模块(FPEmulator)来执行。


四:硬件浮点协处理器以及对应指令集的使用:
这里Sam是这样理解的：
想要使用硬件浮点协处理器来帮助运算Application中的浮点运算。需要以下几个前提条件：
1. Kernel中设置支持 硬件协处理器。
2. 编译器支持将浮点运算翻译成硬件浮点运算指令。

1. Kernle的支持：
如果Kernel不支持浮点协处理器，则因为协处理器寄存器等使用权限等问题，协处理器对应指令无法运行。
网络上有位高手指出：
CP15 c1 协处理器访问控制寄存器，这个寄存器规定了用户模式和特权对协处理器的访问权限。我们要使用VFP当然要运行用户模式访问CP10和CP11。
另外一个寄存器是VFP的FPEXC Bit30这是VFP功能的使用位。
其实操作系统在做了这两件事情之后，用户程序就可以使用VFP了。当然，Kernel除了这2件事外，还处理了其他一些事情。

Sam看了看Kernel中对应代码，发现是汇编后就放弃继续研究了。
Floating point emulation --->

VFP-format floating pointmaths
Include VFP support code in the kernel. This is needed IF yourhardware includes a VFP unit.

2. 编译器指定浮点指令：
编译器可以显式指定将浮点运算翻译成何种浮点指令。

如果编译器支持软浮点，则其可能会将浮点运算翻译成编译器中自带的浮点库。则不会有真正的浮点运算。
否则，可以翻译成FPA(Floating Point Accelerator)指令。FPA指令再去查看是否有浮点模拟器。
还可以将浮点运算指定为VFP（vector floating point）指令。