最近为了测试一款Cortex-M33产品性能达标，验证团队将coremark基准测试程序当作了一个测试用例，而在RTL环境里指定的 C 编译器是标准GCC，当发现跑出来的 coremark程序测试结果与Arm给的Cortex-M33参考值4.02 CoreMark/MHz有一定差距，因此对这个问题进行了调查。
在Arm的Cortex-M33主页，其备注了4.02 CoreMark/MHz参考值来自于 EEMBC官网上的一款恩智浦LPC55S69JBD100芯片跑出来的结果，页面里备注了跑分结果是在Arm Clang Compiler v6.12下开启最高优化等级 -Omax 下得到的，而验证团队用得是GCC，由此断定问题大概率是由不同编译器优化性能差异引起的，借着这个实际问题，今天就跟大家聊一聊MCUXpresso IDE下编译优化等级设置方法。
注：本文使用的MCUXpresso IDE软件版本是 v11.6.0_8187。
一、查看MCUXpresso的GCC版本
有朋友可能会觉得奇怪，文章开头里明明聊得是GCC下coremark跑分问题，为何要引出MCUXpresso IDE？其实MCUXpresso IDE是恩智浦推出的免费集成开发环境，其底层编译器就是标准GCC工具链，使用MCUXpresso IDE，我们就不用像使用GCC那样手动准备相应Makefile去做编译了。
因为我们是借助MCUXpresso IDE来测试GCC编译优化性能，所以需要了解当前 GCC版本，可以在MCUXpresso IDE安装目录的如下路径下找到GCC版本信息。
执行 arm-none-eabi-gcc.exe -v 命令即可知道其版本，MCUXpresso IDE v11.6 使用得是 GCC v10.3.1。
\MCUXpressoIDE_11.6.0_8187\ide\tools\bin\arm-none-eabi-gcc.exe
\MCUXpressoIDE_11.6.0_8187\ide\tools\lib\gcc\arm-none-eabi\10.3.1
二、GCC支持的优化等级
既然咱们聊得是优化等级设置方法，首先我们得知道GCC下支持哪些优化等级，我们可以在MCUXpresso IDE安装目录或者GCC官网找到用户手册（gcc.pdf），手册里面 Section 3.11 Options that Control Optimization 章节有详细的解释。
\MCUXpressoIDE_11.6.0_8187\ide\tools\share\doc\gcc-arm-none-eabi\pdf\gcc.pdf
https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-10.3.0/gcc.pdf
GCC本身支持非常多的优化策略小项，大概有如下 100 多个，可以在手册里去看每个小项的具体解释，了解了这些小项，我们在编译时当然可以把这些策略参数按需加上去，不过这种方式显然比较繁琐。
GCC为了化繁为简，将这些策略小项做了分类整理，形成了如下8个等级（基于代码大小和运行速度两个方向逐步加档），我们在实际编译时一般直接用这8个优化等级即可。
三、MCUX下设置优化等级的三种方法
在 MCUXpresso IDE 工程里，我们有三种方法来设置优化等级，分别针对单个函数、单个源文件、整个工程源文件。
3.1 在源文件中设置
第一种优化等级设置方法主要针对单个函数，即使用 __attribute__ 来修饰函数（这其实是GCC下通用做法，与MCUX关系不大），经过修饰的函数可以不受 MCUXpresso IDE工程整体优化等级设置影响。
void __attribute__((optimize("O3"))) function(void)
{
...
}第二种优化等级设置方法主要针对多个相邻函数或者整个源文件，即使用如下 #pragma组合语句来修饰代码（这也是GCC下通用做法，与MCUX关系不大），经过修饰的代码也同样不受MCUXpresso IDE工程整体优化等级设置影响。
#pragma GCC push_options // 代码作用范围起始处
#pragma GCC optimize("O3") // 代码优化等级设置
void function1(void)
{
...
}
void function2(void)
{
...
}
...
#pragma GCC pop_options // 代码作用范围结尾处3.2 在IDE选项中设置
第三种优化等级设置方法主要针对工程全部源文件，即在MCUXpresso IDE工程选项里Optimization Level一栏项目里做切换选择，这里基本上与 GCC v10.3 优化等级定义是一致的，但是缺少了 -Ofast 选项。
四、MCUX下设置-Ofast等级
使用一块MIMXRT595-EVK开发板（主芯片为Cortex-M33内核），在其配套SDK 里的hello world工程基础之上移植了coremark程序，在IAR v9.10最高优化等级下（High-Size No size constraints）得到了3.94 CoreMark/MHz的跑分，这很接近Arm基准值，但是在MCUXpresso IDE最高优化等级下（-O3）仅得到了2.76 CoreMark/MHz。
莫非是必须要在MCUXpresso IDE下开启GCC的最快运行优化等级 -Ofast 才能得到理想coremark跑分，但是MCUXpresso IDE选项里并没有 -Ofast 怎么办？
别着急，刚才工程选项下还有Other optimization flags后门，我们在这里手动添加上 -Ofast 比 -O3 多的那两个优化策略小项，以及MCUX团队要求的 -fno-semantic-interposition 小项，这样基本就等于 - Ofast 效果。
-ffast-math -fallow-store-data-races -fno-semantic-interposition
重新编译，再跑一次 -Ofast 等级下的MCUXpresso IDE工程，发现coremark跑分结果并没有比 -O3 等级下有多大提升。
想了想虽然跑不到IAR 上 3.94 CoreMark/MHz的高分有点不甘心，但是这也很正常嘛，免费的GCC编译器如果能达到商业IAR编译器那样的效果，那人家商业编译器还怎么收费呢，理解万岁！
来源：恩智浦MCU加油站
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