今回はFloating-point arithmetic(one source)のカテゴリを一気にやります。といっても３命令、FABS、FNEG、FSQRTです。例外とか「コマケー話」を避けていれば浮動小数点の演算そのものは素直で分かりやすい？です。そのうちメンドイ話もやらんといかんですが、今回は無し。平穏無事。。
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※実機確認には以下を使用しております。
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- Raspberry Pi 4 model B、Cortex-A72コア(ARMv8-A)
- Raspberry Pi OS (64bit) bullseye
- gcc (Debian 10.2.1-6) 10.2.1 20210110
ARMv8もいろいろレベルがあり、Arm Cortex-A72はARMv8の中でもベーシックな（命令数の少ない）ARMv8p0です。
※A64の最新のマニュアルは以下でダウンロード可能です。
Arm Architecture Reference Manual for A-profile architecture
Floating-point arithmetic (one sources)
前回はソースレジスタ２つの間で演算してその結果をデスティネーションに書き込む two sources命令でした。今回はソースレジスタ１個を引数として何か関数に通してその結果をデスティネーションに書き込む one sources 命令群です。
ARMv8.2以降であれば、半精度が使えますが、残念ながらARMv8.0上で練習しているので、倍精度、単精度のみとなります。命令は以下の３種です。
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- FABS、絶対値
- FNEG、符合反転
- FSQRT、平方根
動作そのものは実行結果などご覧いただければ分かるかと。
今回実験に使用したアセンブリ言語ソース
いつものように、関数プロローグもエピローグもない、手抜きな「ほぼ」１命令１関数スタイルの被テスト関数群が以下に。
.globl fabsd, fabss, fnegd, fnegs, fsqrtd, fsqrts
.text
.balign 4
fabsd:
fabs d0, d1
ret
fabss:
fabs s0, s1
ret
fnegd:
fneg d0, d1
ret
fnegs:
fneg s0, s1
ret
fsqrtd:
fsqrt d0, d1
ret
fsqrts:
fsqrt s0, s1
ret
C言語記述のmain関数
上記の関数群を呼び出して、ざっとテストするだけのmain()関数です。これまた平穏無事？
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
extern double fabsd(double, double);
extern float fabss(float, float);
extern double fnegd(double, double);
extern float fnegs(float, float);
extern double fsqrtd(double, double);
extern float fsqrts(float, float);
int main(void)
{
double resultD;
float resultS;
resultD = fabsd(0.0, -1.234567890123456);
printf ("fabsd(0.0, -1.234567890123456): %.16e\n", resultD);
resultS = fabss(0.0f, -1.234567f);
printf ("fabss(0.0f, -1.234567f): %f\n", resultS);
resultD = fabsd(0.0, 1.234567890123456);
printf ("fabsd(0.0, 1.234567890123456): %.16e\n", resultD);
resultS = fabss(0.0f, 1.234567f);
printf ("fabss(0.0f, 1.234567f): %f\n", resultS);
resultD = fnegd(0.0, 1.234567890123456);
printf ("fnegd(0.0, 1.234567890123456): %.16e\n", resultD);
resultS = fnegs(0.0f, 1.234567f);
printf ("fnegs(0.0f, 1.234567f): %f\n", resultS);
resultD = fnegd(0.0, -1.234567890123456);
printf ("fnegd(0.0, -1.234567890123456): %.16e\n", resultD);
resultS = fnegs(0.0f, -1.234567f);
printf ("fnegs(0.0f, -1.234567f): %f\n", resultS);
resultD = fsqrtd(0.0, 2.0);
printf ("fsqrtd(0.0, 2.0): %.16e\n", resultD);
resultS = fsqrts(0.0f, 2.0f);
printf ("fsqrts(0.0f, 2.0f): %f\n", resultS);
return 0;
}
ビルドして実行
冒頭に掲げたものを再掲します。FABSは負の数を正にするけれども、正は正のまま、FNEGは正を負にしてくれるだけでなく、負は正になるっと。
２の平方根はありがち。倍精度じゃ足らんというお人はこちらへ（アセンブラじゃなくなるケド。）