Android Arm 编译优化选项评测

用不同测试用例具体测试 softfp, armv7-a, cortax 等优化选项，看选项不同性能差别多大。首先设计下面几个测试用例，包含字符串处理、复杂逻辑、整数运算、浮点运算几个方面：

• compress：进行 LZO/LZW 大规模压缩，测试搜索，字符串匹配，复杂分支等性能
• resample：进行一系列整数 DSP 运算，包括 resample 和 fir low pass
• int add：一亿次整数加法
• int mul：一亿次整数乘法
• int div：一亿次整数除法
• float add：一亿次浮点加法
• float mul：一亿次浮点乘法
• float div：一亿次浮点除法
• const div：一亿次整数除以常数255
• matrix：若干次矩阵乘法运算，同时考察浮点数乘法加法
• normalize：若干次矢量归一化运算，同时考察浮点数乘法，除法，加法，sqrt

其次对安卓的几个 gcc 的编译选项进行分别测试：

• -mfloat-abi=softfp，如果有硬件浮点处理器将会使用硬件，如果没有会转移到软件模拟
• -march=armv7-a，生成适合 armv7a 架构的代码
• -mtune=cortex-9，代码生成按照 cortex-9 进行调优
• –mfpu=neon，使用 neon 进行硬件浮点运算，决定 softfp 的硬件方式到底用这个
• -mfpu=vfp，使用 vfp 进行硬件浮点运算，决定 softfp 的硬件方式用这个

测试硬件：

• 桌面电脑：Intel® Core™ i5-2520M CPU @ 2.50GHz
• 安卓手机：三星，双核 CPU 1.73GHz armv7-a cortex-9

结果如下：

Desktop PC -O2:
    compress : 120 ms
    resample : 290 ms
    int add  : 78 ms
    int mul  : 86 ms
    int div  : 459 ms
    float add: 76 ms
    float mul: 69 ms
    float div: 797 ms
    const div: 190 ms
    matrix   : 166 ms
    normalize: 177 ms

samsung -O2:
    compress : 577 ms
    resample : 576 ms
    int add  : 291 ms
    int mul  : 332 ms
    int div  : 2267 ms
    float add: 3080 ms
    float mul: 1792 ms
    float div: 7103 ms
    const div: 779 ms
    matrix   : 9280 ms
    normalize: 5721 ms

samsung -O2, -mfloat-abi=softfp:
    compress : 540 ms
    resample : 558 ms
    int add  : 291 ms
    int mul  : 333 ms
    int div  : 2268 ms
    float add: 266 ms
    float mul: 270 ms
    float div: 986 ms
    const div: 780 ms
    matrix   : 301 ms
    normalize: 702 ms

samsung -O2, -mfloat-abi=softfp, -march=armv7-a:
    compress : 497 ms
    resample : 489 ms
    int add  : 537 ms
    int mul  : 331 ms
    int div  : 2342 ms
    float add: 266 ms
    float mul: 270 ms
    float div: 986 ms
    const div: 703 ms
    matrix   : 371 ms
    normalize: 701 ms

samsung -O2, -mfloat-abi=softfp, -march=armv7-a, -mtune=cortex-a9:
    compress : 493 ms
    resample : 517 ms
    int add  : 626 ms
    int mul  : 408 ms
    int div  : 2381 ms
    float add: 266 ms
    float mul: 271 ms
    float div: 987 ms
    const div: 703 ms
    matrix   : 302 ms
    normalize: 701 ms

samsung -O2, -mfloat-abi=softfp, -march=armv7-a, -mtune=cortex-a9, -mfpu=neon:
    compress : 498 ms
    resample : 474 ms
    int add  : 514 ms
    int mul  : 330 ms
    int div  : 2511 ms
    float add: 267 ms
    float mul: 269 ms
    float div: 987 ms
    const div: 711 ms
    matrix   : 302 ms
    normalize: 672 ms

samsung -O2, -mfloat-abi=softfp, -march=armv7-a, -mtune=cortex-a9, -mfpu=vfpv4:
    compress : 738 ms
    resample : 616 ms
    int add  : 590 ms
    int mul  : 360 ms
    int div  : 2458 ms
    float add: 270 ms
    float mul: 274 ms
    float div: 996 ms
    const div: 718 ms
    matrix   : 306 ms
    normalize: 687 ms

同PC的各项性能比较，手机上的执行时间除以PC的时间

结果分析：

换了几款手机，测试结果差别不大（各个项目比例区别不大），

主流手机中，浮点数加减乘除皆快过整数加减乘除，很多库的定点数编译选项应该关闭了

最重要的编译选项是 –mfloat-abi=softfp，加上后浮点性能从默认软件模拟方式提升十倍。

增加：-march=armv7-a 计算压缩有 8%-10%左右提高，但是整数加法性能明显下降。

-mtune=cortex-a9 提高基本看不出来