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控制,MCU相关技术文章LUT法能否能够加快程序执行的速度
简介
本文从电气工程师的观点 (POV) 出发，重点研究了给定处理器的实施和如何在各种实施方式下进行权衡。软件工程师关于程序执行中的多线程、并行处理或者再配置的观点不在本文的考虑范围之列。程序执行的主要方面包括速度、精度、面市时间 (TM) 和存储器利用等。另外，编码标准、IP 维护、便携性和文档等其他因素仅影响将来项目的 TM，对目前的程序没有影响。因此，在本文的案例研究中只考虑主要的方面。在理想的情况下，我们希望能够把程序执行的每个方面都是最优秀的，但实际的系统并非完美，需要有所取舍。本文将探讨在程序实施中权衡使用公式法和 LUT 的情况，并探讨各方面下表现最佳的方法。实施方法的选择将取决于应用的具体要求。
LUT 是存储在系统存储器中的预期结果范围列表或者阵列。使用测得的输入值作为索引，就可以在执行中得到输出值，从而节约处理时间。LUT 可以通过多种方式建立。大多数工程师除了需要具备工程领域内的各项技术技能，也同时还需要具备“Excel 工程设计”技能，因此，本文将采用 Microsoft Excel 表格创建 LUT。将预期的输入范围输入公式，即可在 LUT在得到对应的输出值。与执行传统的数学公式相比，使用 LUT 系统具有多种优势。
执行速度
Accuracy
在完整的系统中，输入和预期输出之间的延迟来自硬件、软件、中断和逻辑驱动延迟。数据处理和分析也会影响程序中的软件延迟。数据处理取决于实施指令所需要的时钟周期数量。简单来说，与 LUT 方法访问存储器中的值相比，公式法使用的乘、除或者其他复杂的数学函数耗用的 CPU 周期更多。尽管可以采用移位法和加减法算法来完成乘除运算，提高公式法的速度，但在大多数情况下对简化等式及提升效率和精度的作用微乎其微。因此，LUT 法一般都会快于公式法。
精度
在精度方面，公式法一直优于 LUT 法。由于我们采用的是电气工程师的视角，我们不妨在执行方法和电气信号之间进行一下类比。公式法类似于连续时间模拟信号，而 LUT 则类似于量化的离散信号。无限样本的 LUT 可以达到公式法的精度。LUT 的精度取决于考虑的范围和范围中的样本数量。因此，根据要求的精度和范围，LUT 的存储器利用是可扩展的。