KEIL编译环境优化等级说明详解.doc

KEIL编译环境优化等级说明详解opTIon - c/c+ - language/code genderaTIon - opTImizaTIon选项下的优化等级优化级别说明（仅供参考）：则其中的 Code Optimization 栏就是用来设置C51的优化级别。共有9个优化级别（书上这么写的），高优化级别中包含了前面所有的优化级别。现将各个级别说明如下：0级优化：1、常数折叠：只要有可能，编译器就执行将表达式化为常数数字的计算，其中包括运行地址的计算。2、简单访问优化：对8051系统的内部数据和位地址进行访问优化。3、跳转优化：编译器总是将跳转延至最终目标上，因此跳转到跳转之间的命令被删除。1级优化：1、死码消除：无用的代码段被消除。2、跳转否决：根据一个测试回溯，条件跳转被仔细检查，以决定是否能够简化或删除。2级优化：1、数据覆盖：适于静态覆盖的数据和位段被鉴别并标记出来。连接定位器BL51通过对全局数据流的分析，选择可静态覆盖的段。3级优化：1、窥孔优化：将冗余的MOV命令去掉，包括不必要的从存储器装入对象及装入常数的操作。另外如果能节省存储空间或者程序执行时间，复杂操作将由简单操作所代替。4级优化：1、寄存器变量：使自动变量和函数参数尽可能位于工作寄存器中，只要有可能，将不为这些变量保留数据存储器空间。2、扩展访问优化：来自IDATA、XDATA、PDATA和CODE区域的变量直接包含在操作之中，因此大多数时候没有必要将其装入中间寄存器。3、局部公共子式消除：如果表达式中有一个重复执行的计算，第一次计算的结果被保存，只要有可能，将被用作后续的计算，因此可从代码中消除繁杂的计算。4、CASE/SWITCH语句优化：将CASE/SWITCH语句作为跳转表或跳转串优化。5级优化：1、全局公共子式消除：只要有可能，函数内部相同的子表达式只计算一次。中间结果存入一个寄存器以代替新的计算。2、简单循环优化：以常量占据一段内存的循环再运行时被优化。6级优化：1、回路循环：如果程序代码能更快更有效地执行，程序回路将进行循环。7级优化：1、扩展入口优化：在适合时对寄存器变量使用DPTR数据指针，指针和数组访问被优化以减小程序代码和提高执行速度。8级优化：1、公共尾部合并：对同一个函数有多处调用时，一些设置代码可被重复使用，从而减小程序代码长度。9级优化：1、公共子程序块：检测重复使用的指令序列，并将它们转换为子程序。C51甚至会重新安排代码以获得更多的重复使用指令序列。当然，优化级别并非越高越好，应该根据具体要求适当选择。Keil C51总线外设操作问题的深入分析阅读了单片机与嵌入式系统应用2005年第10期杂志经验交流栏目的一篇文章Keil C51对同一端口的连续读取方法（原文）后，笔者认为该文并未就此问题进行深入准确的分析 文章中提到的两种解决方法并不直接和简单。笔者认为这并非是Keil C51中不能处理对一个端口进行连续读写的问题，而是对Kei1 C51的使用不够熟悉和设计不够细致的问题，因此特撰写本文。本文中对原文提到的问题，提出了三种不同于原文的解决方法。每种方法都比原文中提到的方法更直接和简单，设计也更规范。1 问题回顾和分析原文中提到：在实际工作中遇到对同一端口反复连续读取，Keil C51编译并未达到预期的结果。原文作者对C编译出来的汇编程序进行分析发现，对同一端口的第二次读取语句并未被编译。但可惜原文作者并未分析没有被编译的原因，而是匆忙地采用一些不太规范的方法试验出了两种解决办法。对此问题，翻阅Keil C51的手册很容易发现：KeilC51的编译器有一个优化设置，不同的优化设置，会产生不同的编译结果。一般情况缺省编译优化设置被设定为8级优化，实际最高可设定为9级优化：1. Dead code elimination。2.Data overlaying。3.Peephole optimization。4.Register variables。5.Common subexpression elimination。6.Loop rotation。7.Extended Index Access Optimizing。8.Reuse Common Entry Code。9.Common Block Subroutines。而以上的问题，正是由于Keil C51编译优化产生的。因为在原文程序中将外设地址直接按如下定义：unsigned char xdata MAX197 _at_ 0x8000采用_at_将变量MAX197定义到外部扩展RAM 指定地址0x8000。因此，Keil C51优化编译理所当然认为重复读第二次是没有用的，直接用第一次读取的结果就可以了，因此编译器跳过了第二条读取语句。至此，问题就一目了然了。2 解决方法由以上分析很容易就能提出很好的解决办法。21 最简单最直接的办法程序一点都不用修改，将Keil C51的编译优化选择设置为0（不优化）就可以了。选择project窗口的Target，然后打开Options for Target设置对话框，选择C51选项卡，将Code Optimiztaion中的Level选择为0:Costant folding。再次编译后，大家会发现编译结果为：CLR MAXHBENMOV DPTR，#MAX197MOVX A，DPTRMOV R7，AMOV down8，R7SETB MAXHBENMOV DPTR，#MAX197MOVX A，DPTRMOV R7，AMOV up4，R7两次读取操作都被编译出来了。22 最好的方法告诉Keil C51，这个地址不是一般的扩展RAM，而是连接的设备，具有挥发特性，每次读取都是有意义的。可以修改变量定义，增加volatile关键字说明其特征：unsigned char volatile xdata MAX197 _at_ 0x8000；也可以在程序中包含系统头文件；#include，然后在程序中修改变量，定义为直接地址：#define MAX197 XBYTE这样，Keil C51的设置仍然可以保留高级优化，且编译结果中，同样两次读取并不会被优化跳过。附表：Keil C51中的优化级别及优化作用 级别 说明0 常数合并：编译器预先计算结果，尽可能用常数代替表达式。包括运行地址计算。优化简单访问：编译器优化访问8051系统的内部数据和位地址。跳转优化：编译器总是扩展跳转到最终目标，多级跳转指令被删除。1 死代码删除：没用的代码段被删除。拒绝跳转：严密的检查条件跳转，以确定是否可以倒置测试逻辑来改进或删除。2 数据覆盖：适合静态覆盖的数据和位段被确定，并内部标识。BL51连接/定位器可以通过全局数据流分析，选择可被覆盖的段。3 窥孔优化：清除多余的MOV指令。这包括不必要的从存储区加载和常数加载操作。当存储空间或执行时间可节省时，用简单操作代替复杂操作。4 寄存器变量：如有可能，自动变量和函数参数分配到寄存器上。为这些变量保留的存储区就省略了。优化扩展访问：IDATA、XDATA、PDATA和CODE的变量直接包含在操作中。在多数时间没必要使用中间寄存器。局部公共子表达式删除：如果用一个表达式重复进行相同的计算，则保存第一次计算结果，后面有可能就用这结果。多余的计算就被删除。Case/Switch优化：包含SWITCH和CASE的代码优化为跳转表或跳转队列。5 全局公共子表达式删除：一个函数内相同的子表达式有可能就只计算一次。中间结果保存在寄存器中，在一个新的计算中使用。简单循环优化：用一个常数填充存储区的循环程序被修改和优化。6 循环优化：如果结果程序代码更快和有效则程序对循环进行优化。7 扩展索引访问优化：适当时对寄存器变量用DPTR。对指针和数组访问进行执行速度和代码大小优化。8 公共尾部合并：当一个函数有多个调用，一些设置代码可以复用，因此减少程序大小。9 公共块子程序：检测循环指令序列，并转换成子程序。Cx51甚至重排代码以得到更大的循环序列。