Neon指令集优化快速入门教程

文章目录

• 1. Neon是什么？
• 2.Neon为什么速度快
• 3. Neon基础概念
• 4. Neon的C语言接口
• 5. Android Studio中配置Neon环境
• 6. 运算和缓存
• 7.名词解释

1. Neon是什么？

Neon是一个商标名称，指的是Arm对Advanced SIMD Architecture的实现。SIMD代表单指令多数据。由于SIMD指令比等效的SISD（单指令单数据）指令可执行更多的操作，因此使用SIMD指令的程序平均每条指令可以处理更多数据。

2.Neon为什么速度快

原因有以下几条：
Neon有32个128bit寄存器，

• 能够输入多行的数据同时操作。
• Neon基于SIMD，一条指令操作多个数据，对多个数据项同时执行相同的操作。这些数据项在较大的寄存器中打包为单独的通道。
• CPU运算比加载数据快，速度瓶颈在加载数据这里。
• 可以操作多种数据类型，包括浮点数
• 基于位和字节向量操作，避免了拆解字节的耗费。

主要用途：
为了加速音频视频编解码，2D/3D图形和游戏

3. Neon基础概念

4. Neon的C语言接口

C语言程序中集成Neon的方法有哪些

使用Neon内联函数 arm_neon.h
使用Neon汇编指令

Neon 内联函数 参考手册哪里找

链接：https://developer.arm.com/architectures/instruction-sets/simd-isas/neon/intrinsics

如何在C中使用Neon示例？

示例：把RGB 交织排列的数组解交织？

单纯用C来实现

for (int i=0; i < len_color; i++) {
    r[i] = rgb[3*i];
    g[i] = rgb[3*i+1];
    b[i] = rgb[3*i+2];
}

如果用Neon来实现

    int num8x16 = len_color / 16;
    uint8x16x3_t intlv_rgb;
    for (int i=0; i < num8x16; i++) {
        intlv_rgb = vld3q_u8(rgb+3*16*i);
        vst1q_u8(r+16*i, intlv_rgb.val[0]);
        vst1q_u8(g+16*i, intlv_rgb.val[1]);
        vst1q_u8(b+16*i, intlv_rgb.val[2]);
    }

其中：
uint8x16_t ： 表示长度为16的unsigned int 8bit 的数组 寄存器。
uint8x16x3_t: 包含三个 uint8x16_t的结构
vld3q_u8(): 输入一个连续的3x16[…]的数组，把他们加载到三个通道中，返回一个 uint8x16x3_t 结构。

来自 https://developer.arm.com/architectures/instruction-sets/simd-isas/neon/neon-programmers-guide-for-armv8-a/optimizing-c-code-with-neon-intrinsics/rgb-deinterleaving
arm_neon

Neon的C语言接口中变量的命名规律

变量命名方式：

baseWxLxN_t
	base 是基础数据类型，
	W是基础类型的宽度，
	L 是向量的长度，
	N是向量数组的个数

函数命名方式：

ret v[p][q][r]name[u][n][q](args)
	ret：返回值类型
	v：表示vector
	r : 圆整操作
	name：SIMD指令名称
	u:unsigned, n: narrow, q:做后缀表示128位运算 quarter*32；

5. Android Studio中配置Neon环境

很简单
Android studio 新建C++项目，包括NDK
在build.gradle (Module: app) 文件中添加：

defaultConfig {
	ndk.abiFilters 'x86', 'armeabi-v7a', 'arm64-v8a'

	externalNativeBuild {
		cmake {
			cppFlags ""
			arguments "-DANDROID_ARM_NEON=ON"
			}
	}
}

最后在需要的C程序文件中导入#include <arm_neon.h>

6. 运算和缓存

7.名词解释

SIMD 单指令多数据结构（Single Instruction Multiple Data）