色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

Arm NEON編程技術上手指南

安芯教育科技 ? 來源:極術社區 ? 作者:yang ? 2022-12-06 09:09 ? 次閱讀

1 簡介

本文旨在介紹Arm NEON技術,希望NEON初學者在閱讀本文后能很快上手開始NEON編程

2 NEON概覽

本節介紹NEON技術及一些背景知識。

2.1 什么是NEON?

NEON是指適用于Arm Cortex-A系列處理器的一種高級SIMD(單指令多數據)擴展指令集。NEON 技術可加速多媒體和信號處理算法(如視頻編碼/解碼、2D/3D 圖形、游戲、音頻和語音處理、圖像處理技術、電話和聲音合成)。

NEON 指令可執行并行數據處理:

寄存器被視為同一數據類型的元素的矢量

數據類型可為:8 /16 /32/64 位整數,單精度(Arm 32位平臺),單精度浮點/雙精度浮點(Arm 64位平臺)

指令在所有通道中執行同一操作

f70f27ee-7501-11ed-8abf-dac502259ad0.png ?
2.2 Arm 高級SIMD發展歷史

f721b2c4-7501-11ed-8abf-dac502259ad0.png ?

2.3 為什么要用NEON

NEON提供:

支持整數和浮點操作,以確保適合從編解碼器、高性能計算到 3D 圖形等廣泛應用領域。

與 Arm處理器緊密結合,提供指令流和內存的統一視圖,編程比外部硬件加速器更簡單。

3 Arm v8架構簡介

Arm v8-A是一個非常重要的架構變化,它支持64位執行模式 “AArch64” ,并且帶來了全新的64位指令集 “A64” 。同時,為了兼容Arm v7-A (32位架構)指令集,也引入了 “AArch32” 的概念。大部分Arm v7-A代碼可以運行在Arm v8-A AArch32執行模式下。

本節會對Arm v8-A 架構NEON相關的特點做出一些介紹。此外,本節也會略微介紹在NEON編程時經常使用的CPU通用目的寄存器和CPU指令,但是重點依然是NEON技術。

3.1 寄存器

Arm v8-A AArch64有31個64位通用目的寄存器,每一個通用寄存器具有64位(X0-X30)或是32位模式(W0-W30)。其寄存器視圖如下:

f732e5bc-7501-11ed-8abf-dac502259ad0.png

Arm v8-A AArch64有32個128位寄存器,也能當作32位Sn寄存器或是64位Dn寄存器使用。其寄存器視圖如下:

f75fbd76-7501-11ed-8abf-dac502259ad0.png ?

3.2 指令集

Arm v8-A AArch32指令集是由A32(Arm指令,32 位固定長度指令集)和T32(Thumb指令集,16 位固定長度指令集;Thumb2指令集, 16/32位長度指令集)指令集組成。它是Arm v7 Cortex-A指令集的超集,因此Arm v8-A AArch32能后向兼容Arm v7-A以便運行早期軟件。同時,為了維持與A64指令集的一致性,AArch32指令集又新增了NEON除法,加密指令擴展。

與AArch32指令集相比,AArch64指令集A64(32位固定長度)發生了很大變化,比如,它們具有完全不同的指令格式。但是在功能上來說,AArch64指令集基本上實現了AArch32指令集的全部功能,另外添加了NEON雙精度浮點的支持。

3.3 NEON指令格式

現在大部分已經是Arm v8平臺,因此本節只介紹AArch64 NEON指令格式。通用描述如下:

{}{} Vd., Vn., Vm.

這里:

——前綴,如S/U/F/P 分別表示 有符號整數/無符號整數/浮點數/布爾數據類型
——操作符。例如ADD,AND等。
——后綴,通常是有以下幾種

P:將向量按對操作,例如ADDP

V:跨所有的數據通道操作,例如FMAXV

2:在寬指令/窄指令中操作數據的高位部分。例如ADDHN2,SADDL2。

ADDHN2:兩個128位矢量相加,得到64位矢量結果,并將結果存到NEON寄存器的高64位部分。

SADDL2:兩個NEON寄存器的高64位部分相加,得到128-位結果。

——數據類型,通常是8B/16B/4H/8H/2S/4S/2D等。B代表8位數據類型;H代表16位數據寬度;S代表32位數據寬度,可以是32位整數或單精度浮點;D代表64位數據寬度,可以是64位整數或雙精度浮點。

下面列出具體的NEON指令例子:

UADDLP V0.8H, V0.16B

FADD V0.4S, V0.4S, V0.4S

更多內容請參考 Armasm_user_guide.pdf(http://infocenter.arm.com/help/topic/com.Arm.doc.dui0801g/DUI0801G_Armasm_user_guide.pdf)

13~15章介紹A32和T32指令。

16~20章介紹A64指令,其中第20章專門介紹NEON指令。

4 NEON編程基礎

上面幾章已經介紹了NEON的概念,硬件資源和指令集。現在我們可以開始使用NEON開始加速我們的應用了。使用NEON 技術通常有下列四種方式:

調用NEON優化過的庫函數

使用編譯器自動矢量化選項

使用NEON intrinsics指令

手寫NEON匯編

4.1 調用庫函數

用戶只需要在程序中直接調用NEON優化過的庫函數就可以了,簡單易用。目前你有下列庫可以選擇:

Arm Compute library

一系列經過Arm CPU和GPU優化過的底層函數庫。用于圖像處理、機器學習計算機視覺。更多信息: https://developer.Arm.com/technologies/compute-library

Ne10開源庫

由Arm主導開發的,目前提供了比較通用的數學函數,部分圖像處理函數,以及FFT函數。http://projectne10.github.io/Ne10/

4.2 自動矢量化

在GCC編譯器選項中有自動矢量化編譯選項可以幫助現有的代碼編譯生成NEON代碼。GNU GCC提供一系列的選項,有的能提升性能,有的能降低生成可執行文件的代碼大小。

對于每一行代碼,有很多種匯編指令可以選擇。編譯器在寄存器、堆棧空間、代碼大小、編譯時間、便于調試、指令執行時間等許多選項中必須有所取舍,這樣才能生成最優的映像文件。

4.3 NEON intrinsics

NEON intrinsics可以視作在NEON指令上面封裝了一層接口。當用戶在C程序中調用NEON intrinsics接口時,編譯器會自動生成相關的NEON指令。

NEON intrinsics可以跨Arm v7-A/v8-A運行。只要編程一次,就可以借助編譯器生成相應的NEON代碼。

如果用戶在代碼中使用了Arm v8-A AArch64特有的NEON指令,只要如下例所示,用宏定義(__aarch64__)將這部分代碼分隔即可。

下面是NEON intrinsics的一個例程。


//下面是浮點數組的加法,假設count為4的整數倍

#include

voidadd_float_c(float*dst,float*src1,float*src2,intcount)
{
inti;
for(i=0;i
通過查看反匯編,在Arm v7-A下,可以看到vld1/vadd/vst1 NEON指令。在Arm v8-A下可以看到ldr/fadd/str NEON指令。 

4.4 NEON匯編

NEON手寫匯編主要有兩種方式:

獨立匯編文件

內嵌匯編

4.4.1 獨立匯編文件

獨立匯編文件可以用“.S”作為文件后綴,也可以用“.s”作為文件后綴。區別在于.S文件會經過C/C++預處理器處理,這樣我們可以利用宏定義等C語言特性。

手寫NEON匯編文件時,我們需要注意寄存器的保存。對于Arm v7/v8我們需要保存下列寄存器:

f76d6d36-7501-11ed-8abf-dac502259ad0.png ?

下面是Arm v7-A/v8-A NEON 匯編的一個例程。


//在頭文件中定義
voidadd_float_neon2(float*dst,float*src1,float*src2,intcount);

下面是手寫匯編代碼,保存到.S文件中

//Armv7-A/Armv8-AAArch32版本
.text
.syntaxunified

.align4
.globaladd_float_neon2
.typeadd_float_neon2,%function
.thumb
.thumb_func

add_float_neon2:
.L_loop:
vld1.32{q0},[r1]!
vld1.32{q1},[r2]!
vadd.f32q0,q0,q1
subsr3,r3,#4
vst1.32{q0},[r0]!
bgt.L_loop

bxlr

//Armv8-AAArch64版本
.text

.align4
.globaladd_float_neon2
.typeadd_float_neon2,%function

add_float_neon2:

.L_loop:
ld1{v0.4s},[x1],#16
ld1{v1.4s},[x2],#16
faddv0.4s,v0.4s,v1.4s
subsx3,x3,#4
st1{v0.4s},[x0],#16
bgt.L_loop

ret
更多代碼請參考: https://github.com/projectNe10/Ne10/tree/master/modules/dsp

4.4.2 內嵌匯編

顧名思義,內嵌匯編是和C代碼緊密結合在一起的一種方式。我們可以直接把匯編代碼內嵌在C/C++代碼中,我們可以在需要NEON的地方即時添加。
優點:

過程調用規則簡單,不需要自己手動保存寄存器。

可以使用 C/C++ 變量和函數,因此它能非常容易地整合到 C/C++ 代碼

缺點:

內嵌匯編有一套復雜的語法規則

NEON代碼內嵌在C/C++代碼中,不易于移植到其他平臺

例程:


//Armv7-A/Armv8-AAArch32
voidadd_float_neon3(float*dst,float*src1,float*src2,intcount)
{
asmvolatile(
"1:
"
"vld1.32{q0},[%[src1]]!
"
"vld1.32{q1},[%[src2]]!
"
"vadd.f32q0,q0,q1
"
"subs%[count],%[count],#4
"
"vst1.32{q0},[%[dst]]!
"
"bgt1b
"
:[dst]"+r"(dst)
:[src1]"r"(src1),[src2]"r"(src2),[count]"r"(count)
:"memory","q0","q1"
);
}

//Armv8-AAArch64
voidadd_float_neon3(float*dst,float*src1,float*src2,intcount)
{
asmvolatile(
"1:
"
"ld1{v0.4s},[%[src1]],#16
"
"ld1{v1.4s},[%[src2]],#16
"
"faddv0.4s,v0.4s,v1.4s
"
"subs%[count],%[count],#4
"
"st1{v0.4s},[%[dst]],#16
"
"bgt1b
"
:[dst]"+r"(dst)
:[src1]"r"(src1),[src2]"r"(src2),[count]"r"(count)
:"memory","v0","v1"
);

}
更多例程請參考libyuv

4.5 NEON intrinsics和NEON匯編

NEON intrinsics和NEON手寫匯編是最常使用的NEON優化方式。

下面就這兩種方式的優缺點做一些簡單對比。

NEON 匯編 NEON intrinsic
性能 對于指定平臺,匯編總是呈現最好性能。 現在的編譯器已經能得到媲美手工匯編的性能。
可移植性 Arm v7-A/v8-A平臺 具有不同的匯編格式。即使在Arm v8-A平臺,匯編程序可能也需要針對Cortex A53/A57微架構做出不同調整,才能呈現最好性能。 選擇合適的編譯器選項,一次編程即可以很容易實現跨平臺并針對該平臺微架構調整性能,例如Arm v7-A Cortex A9/A7/A15和Arm v8-A Cortex A53/A57。
可維護性 相比C語言,較難編程,可讀性較差 跟C語言類似,比較容易編程與維護

這只是簡單的優缺點對比,當應用NEON的情景比較復雜時,會有更多的特殊情況出現,在另一篇文章“Arm NEON 優化”中,我會對這個問題進行進一步分析。

有了以上基礎,選擇一種NEON實現方式,現在可以開始NEON編程之旅了!





審核編輯:劉清

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • ARM
    ARM
    +關注

    關注

    134

    文章

    9089

    瀏覽量

    367425
  • SIMD
    +關注

    關注

    0

    文章

    33

    瀏覽量

    10289
  • NEON技術
    +關注

    關注

    1

    文章

    9

    瀏覽量

    6079

原文標題:技術分享|Arm NEON編程快速上手指南

文章出處:【微信號:Ithingedu,微信公眾號:安芯教育科技】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    ModelSim快速上手指南

    ModelSim快速上手指南
    發表于 08-16 17:14

    vga使用編程技術

    vga使用編程技術
    發表于 03-21 19:04

    資料推薦:nRF51822上手指南

    nRF51822上手指南
    發表于 06-12 13:48

    小白快速上手Arm NEON編程手冊指南

    1 簡介本文旨在介紹Arm NEON技術,希望NEON初學者在閱讀本文后能很快上手開始NEON
    發表于 07-15 15:38

    如何使用Arm Compiler 6自動矢量化功能為Neon編譯

    ,并重點介紹有助于編譯器的編碼最佳實踐產生最好的結果。 本指南對每個為Arm開發的人都很有用,對那些人尤其有用他們想要使用Neon技術,而不必在匯編中
    發表于 08-02 19:31

    Arm Neon技術指南

    指南介紹了Arm Neon技術,即用于執行Armv8-A或Armv8-R結構剖面的高級 SIMD(單一指示多數據)架構擴展,Neon
    發表于 08-08 06:13

    ModelSim快速上手指南

    ModelSim快速上手指南 快速上手四部曲:建立Project、引進HDL Files、Compile、模擬(Simulate/Loading and Run)
    發表于 05-08 17:29 ?0次下載

    Halcon9.0編程技術詳解

    Halcon9.0編程技術詳解Halcon9.0編程技術詳解
    發表于 12-22 15:20 ?0次下載

    適用于TI mmWave sensor的CCS在線調試腳本上手指南

    適用于TI mmWave sensor的CCS在線調試腳本上手指南
    發表于 10-28 11:59 ?0次下載
    適用于TI mmWave sensor的CCS在線調試腳本<b class='flag-5'>上手指南</b>

    NEON編程中的一些常見優化技巧

      讀過上一篇文章“ARM NEON快速上手指南”之后,相信你已經對ARM NEON編程有了基本
    的頭像 發表于 12-12 09:11 ?1994次閱讀

    RT-Thread文檔_RT-Thread 潘多拉 STM32L475 上手指南

    RT-Thread文檔_RT-Thread 潘多拉 STM32L475 上手指南
    發表于 02-22 18:23 ?9次下載
    RT-Thread文檔_RT-Thread 潘多拉 STM32L475 <b class='flag-5'>上手指南</b>

    RT-Thread文檔_正點原子 nano STM32F103 上手指南

    RT-Thread文檔_正點原子 nano STM32F103 上手指南
    發表于 02-22 18:24 ?5次下載
    RT-Thread文檔_正點原子 nano STM32F103 <b class='flag-5'>上手指南</b>

    RT-Thread文檔_野火挑戰者 STM32F429 上手指南

    RT-Thread文檔_野火挑戰者 STM32F429 上手指南
    發表于 02-22 18:24 ?2次下載
    RT-Thread文檔_野火挑戰者 STM32F429 <b class='flag-5'>上手指南</b>

    RT-Thread文檔_正點原子阿波羅 STM32F429 上手指南

    RT-Thread文檔_正點原子阿波羅 STM32F429 上手指南
    發表于 02-22 18:25 ?2次下載
    RT-Thread文檔_正點原子阿波羅 STM32F429 <b class='flag-5'>上手指南</b>

    RT-Thread文檔_Nordic BSP 上手指南

    RT-Thread文檔_Nordic BSP 上手指南
    發表于 02-22 18:26 ?7次下載
    RT-Thread文檔_Nordic BSP <b class='flag-5'>上手指南</b>
    主站蜘蛛池模板: 嫩草亚洲国产精品| 亚洲成人免费| 国产一区内射最近更新| 1000部做羞羞事禁片免费视频网站| 一起洗澡的老师免费播放| 年轻的女教师2017韩国在线看| 国产一级做a爰片久久毛片男| av女优快播| 野花社区WWW韩国日本| 久久精品视在线观看85| 国产超碰人人爱被IOS解锁| 2020精品国产视| 亚洲黄色在线视频| 三级网站视频| 免费无码国产欧美久久18| 精品午夜视频| 国产精品爽爽久久久久久竹菊| avav去吧| 97在线精品视频| 伊人久久大香线蕉资源| 亚洲国产精品无码2019| 无码137片内射在线影院| 青柠在线观看免费完整版| 久久只精品99品免费久| 成人亚洲视频在线观看| 最近的2019中文字幕国语完整版 | 好吊妞国产欧美日韩视频| 国产成人精品电影| MELODY在线播放无删减| 99精品视频在线观看re| 中文字幕完整高清版| 在线 国产 欧美 亚洲 天堂 | 嘟嘟嘟WWW免费高清在线中文| 99re6久久在热线视频| 最新日本免费一区| 在线日本v二区不卡| 伊人久久大香线蕉综合色啪| 亚洲精品婷婷无码成人A片在线 | 国产精品亚洲一区二区三区久久 | 麒麟色欧美影院在线播放| 妺妺窝人体色WWW偷窥女厕|