VIP也分高低？

前面小编对纯软件性能分析的理论与实践的分享，希望给大家找到了豪华待遇的感觉。当然了，自己当土豪爽一下也就过去了，但是性能的问题还摆在那里等待解决，接下来怎么办呢？

改善性能可以改进代码的写法或算法，这就要结合实际问题，各显神通了。但毕竟大牛人是来仰望的，咱们还需要更加立竿见影的招数，那就是给CPU占用最大的一些函数提供VIP的待遇，把它们放在VIP区中——执行性能更高的存储器。

以前介绍性能分析时曾提到，VIP区其实也是分等级的。不同的单片机，在存储器的设计，总线连接方式，访问控制策略都各有特色，对性能的影响也不一而足。嵌入式和IoT的开发，处处彰显出碎片化和粉末化的特色，这可让人怎么整？

幸好，即使世界这么纷纷扰扰，还是有大类可循的。小编也试着结合NXP的LPC54000系列和i.MX RT1050系列，给各类VIP区分了5类VIP特权等级。

VIP：C级（小V）

这主要是针对外置QSPI Flash的升级。

对于LPC540xx和LPC18x0/43x0系列，它们没有内置Flash。如果跑不动了，可以考虑升级到其对应的有内置Flash的pin2pin型号，比如LPC546xx，LPC18xx/43xx（尾号非0）。内置Flash跑血常规（CoreMark）的性能一般在外置QSPI的1.5倍以上，对于查表较多的程序甚至在数倍以上。内部Flash的带宽往往在128位甚至256位，还带有专用于加速循环结构的特制小cache，执行程序的性能还是很棒的。

为了呈现更高的性价比，i.MX RT系列全部没有内置Flash。不过，i.MX RT的FlexSPI支持高性能的DDR模式、双Flash交火、以及8线Flash模式。就拿EVK上的hyper flash为例，可高达332MB/s，而一般的QSPI Flash通常不过60MB/s。此外，i.MX RT的SEMC对于从SDRAM执行代码的性能也比较给力，如果系统中存在SDRAM，也可以使一些数据表和代码放在SDRAM中。

VIP：B级（中V）

各型Flash和SDRAM对于小循环体的性能尽管还可以，但是当程序跳转不规则，或者顺序结构较长时，以及数据访问随机性强时，性能的表现就变得很不均匀，让人有“虽然我表达不了太多的爱，唯有好多眼泪流出来”的感觉。

这个时候，可以使用单片机片上的系统RAM。对于LPC54系列的Cortex-M4/M0+单片机，可以放在内存地址为0x2000-0000开头的RAM中，对于i.MX RT系列则是地址为0x2020-0000的OCRAM中。这些RAM的工作频率和随机访问性能比Flash好得很多。但是因为在这个地址范围使用的AHB (LPC)或AXI (i.MX RT)系统总线的启动时序开销大，总线往往又比较忙，还要和诸多带DMA的总线主机抢带宽，性能加速可能得不到保证，因此充其量也就算是中V级吧。

VIP：A级（大V）

和中V级相比，大V的待遇就更好了，有了专属的紧密耦合RAM区。

以LPC5411x为例，它有32KB的”SRAMX”，这块SRAMX和192KB的全部容量相比只占1/6，但绝对配得上大V的待遇。它直接连接到Cortex-M4的I-Code和D-Code总线上。这两条总线也是“特供”于快速代码执行的绿色通道，其它总线主设备是没资格用的。

再看i.MX RT，它的Cortex-M7内核更是有过之而无不及，把I-Code和D-Code升级到64位的ITCM（指令紧密耦合存储器）和DTCM（数据紧密耦合存储器），并且片上的512KB内存可以自由分割，全部配置成ITCM和DTCM也可以。那没有了其它RAM，外设要访问怎么办呢？Cortex-M7留了个小后门——AHB-Slave给其它DMA主机访问TCM，当然是看M7脸色行事。

总之，大V待遇对于大多数程序代码已经相当有面儿了，性能提升也是杠杠的！

VIP：S级（超V）

啥，还有超V级？难道还有比TCM更快的，莫非小编你疯到想把R0-R14也给卖了？

倒也不是，超V级其实可以看作是上述VIP的组合，给最关键的模块提供服务，占用多块RAM。比如一个压缩jpeg的模块，它既有代码又有只读数据。如果把代码与只读数据全放在一块RAM，就不能发挥M4/M7双总线的优势，比如没法取指令的同时访问数据。小编于是把代码放ITCM，只读数据放DTCM，相当于它自己左手一个右手一个拥抱了整个芯片中性能最强的两块RAM，让600MHz的M7火力全开，跑到QVGA分辨率下60帧每秒以上的图片压缩性能。

VIP：PS级（公共超V）

(仅适用于Cortex-M7)

在Cortex-M7内核的i.MX RT系列中，支持指令高速缓存(I-Cache)和数据高速缓存（D-Cache），各有32KB。这两个Cache的性能完全是TCM级别的。这是一项超V级水准的平民福利，献给全部没有享受到大V和超V待遇的代码和数据，就称作公共超V级吧。

有趣的是，它是全自动的——不管是什么代码和数据，上镜率越高，就越有机会多享受超V级待遇。但若是如果什么时候起受冷落了，就最终会被扫出门。

打个不严谨的比方，这就好比假设高铁中以商务座的标准建餐车，即使没买一等座和商务座，只要抢到了餐车座席吃饭，吃饭期间也享受商务座待遇。只不过，若是吃完饭想再歇会，又没空位子了，那就祈祷别人不要来吃饭吧，否则就会被赶走。

因此，这项复用型超V待遇是按需分配的。值得注意的是，在替换cache内容时会花时间，既对确定性产生影响，也降低平均性能。所以虽然比超V级弱一点，但它把福利普照给公众，这是前面任何VIP特权也提供不了的。

审核编辑：刘清