Open madobet opened 4 years ago
For English version, please check: Coding Using NEON Technology.
投稿人：来宾合作伙伴博客， 2013 年 5 月 21 日
ARM NEON™ 技术广泛地用于多媒体优化。NEON 技术的 SIMD 架构使得其非常适合多媒体编解码器中的许多计算密集型模块，例如过滤和解块等。本文探索有效的代码编写技巧，提高音频 / 视频编解码器的性能。
多媒体编解码器中的压缩算法涉及对大块数据的处理。这些可能是简单的元素层面运算，作用于阵列或矩阵，或者迭代大块数据的更为复杂的循环。在许多情形中，代码可以重新组织，以便循环迭代可以高效而并行地执行。
在视频编解码器的情形中，大多数的处理是针对一个方块的行像素和列像素执行的。例如，循环内解块过滤器涉及对垂直和水平边缘的多个像素的数据处理。这些计算可以使用 NEON 技术以适当的方式组织数据来加速。以垂直过滤的情形为例。
NEON 加载和转置指令用于将一个列的所有 16 个像素（8 位深）加载到 Q 寄存器中。如上图所示，帧缓冲中一行的 8 个像素 P3,P2,P1,P0,Q0,Q1,Q2,Q3 加载到一个 D 寄存器中，并对其余 15 行执行类似的运算，每一行递增一个帧宽度。为了利用 NEON 指令，需要转置加载的行像素。矢量转置将其运算对象矢量的元素视作 2 x 2 矩阵，并转置这些矩阵。作为转置过程中的第一步，顶部 8 行像素应加载到 d0,d2,d4,d6,d8,d10,d12,d14 中，底部 8 行像应加载到 d1,d3,d5,d7,d9,d11,d13,d15 中。
顶部 8 行
VLD1.8 d0, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d2, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d4, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d6, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d8, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d10, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d12, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d14, [framebuffer], framewidth
底部 8 行
VLD1.8 d1, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d3, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d5, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d7, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d9, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d11, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d13, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d15, [framebuffer], framewidth
将两个 Q 寄存器的 32 位分区视作 2X2 矩阵的元素，并对后续 Q 寄存器中的 2 个内部 2x2 矩阵执行转置。
将两个 Q 寄存器的 16 位分区视作 2X2 矩阵的元素，并对后续 Q 寄存器中的 4 个内部 2x2 矩阵执行转置。
将两个 Q 寄存器的 8 位分区视作 2X2 矩阵的元素，并对后续 Q 寄存器中的 8 个内部 2x2 矩阵执行转置。
为了平滑单个边缘，需要对 8 个 Q 寄存器执行过滤运算。考虑更新边缘像素 P0 的等式。
P0 = (P2+2P1+2P0+2Q0+Q1+4)>>3
一个边缘像素需要 4 次加法、3 次乘法，以及 1 个取整指令。在 NEON 中，这一运算在 Q 寄存器上执行，因此 16 个边缘像素通过 4 次加法、3 次乘法和 1 个取整指令获得更新。使用 NEON 指令实施这一模块使得周期数减少了 80%。
音频编解码器中的部分计算密集型模块也可以利用 NEON 有效编码，如立体声处理、FFT 和过滤等。对 NEON 功能的高效利用平均可在视频编解码器情形中减少 80% 周期数，在音频编解码器的情形中则可减少 40%。
由于视频处理中的数据元素是 8 位或 16 位，NEON 矢量指令和大型寄存器集合使得其非常适合数据并行计算。可以在较少的周期内加载 / 存储多个数据元素。此外，NEON 也支持对齐加载，可进一步用于减少周期数。NEON 支持的隔行加载 / 存储非常适合优化 FFT。
有关各种不同优化技巧和如何组织代码以利用 NEON 功能的更多信息，请参见：
合作博客作者：
Vivek Arora 是 SoCtronics Technologies Pvt. Ltd. 的计划经理，负责客户计划和产品管理。他拥有计算机工程技术学士学位和 MBA 学位。他拥有大约 12 年的工作经验，主要是为跨国公司开发移动电话和定制嵌入式平台等产品。
ARM 欢迎 ARM 联合体 (CC) 的众多合作伙伴提交来宾博客，这些博客内容将在我们多个社区博客上发表。如果您有兴趣参与，请将咨询问题通过电邮发至 Tell.Us@arm.com。
ARM 联合体 (CC) 是一个广泛的生态系统，涵盖了基于 ARM 处理器设计的各个方面，从芯片实现到系统及设备设计。CC 是一个合作创新的平台，提供多种类型的论坛，供成员彼此合作，接触客户，解决行业面临的挑战，令设计人员可以关注各种功能，缩短 ARM Powered 解决方案的上市时间。
https://community.arm.com/cn/b/blog/posts/neon
For English version, please check: Coding Using NEON Technology.
利用 NEON 技术编写代码
投稿人：来宾合作伙伴博客， 2013 年 5 月 21 日
ARM NEON™ 技术广泛地用于多媒体优化。NEON 技术的 SIMD 架构使得其非常适合多媒体编解码器中的许多计算密集型模块，例如过滤和解块等。本文探索有效的代码编写技巧，提高音频 / 视频编解码器的性能。
多媒体编解码器中的压缩算法涉及对大块数据的处理。这些可能是简单的元素层面运算，作用于阵列或矩阵，或者迭代大块数据的更为复杂的循环。在许多情形中，代码可以重新组织，以便循环迭代可以高效而并行地执行。
在视频编解码器的情形中，大多数的处理是针对一个方块的行像素和列像素执行的。例如，循环内解块过滤器涉及对垂直和水平边缘的多个像素的数据处理。这些计算可以使用 NEON 技术以适当的方式组织数据来加速。以垂直过滤的情形为例。
NEON 加载和转置指令用于将一个列的所有 16 个像素（8 位深）加载到 Q 寄存器中。如上图所示，帧缓冲中一行的 8 个像素 P3,P2,P1,P0,Q0,Q1,Q2,Q3 加载到一个 D 寄存器中，并对其余 15 行执行类似的运算，每一行递增一个帧宽度。为了利用 NEON 指令，需要转置加载的行像素。矢量转置将其运算对象矢量的元素视作 2 x 2 矩阵，并转置这些矩阵。作为转置过程中的第一步，顶部 8 行像素应加载到 d0,d2,d4,d6,d8,d10,d12,d14 中，底部 8 行像应加载到 d1,d3,d5,d7,d9,d11,d13,d15 中。
顶部 8 行
VLD1.8 d0, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d2, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d4, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d6, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d8, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d10, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d12, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d14, [framebuffer], framewidth
底部 8 行
VLD1.8 d1, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d3, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d5, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d7, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d9, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d11, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d13, [framebuffer], framewidth
VLD1.8 d15, [framebuffer], framewidth
将两个 Q 寄存器的 32 位分区视作 2X2 矩阵的元素，并对后续 Q 寄存器中的 2 个内部 2x2 矩阵执行转置。
将两个 Q 寄存器的 16 位分区视作 2X2 矩阵的元素，并对后续 Q 寄存器中的 4 个内部 2x2 矩阵执行转置。
将两个 Q 寄存器的 8 位分区视作 2X2 矩阵的元素，并对后续 Q 寄存器中的 8 个内部 2x2 矩阵执行转置。
为了平滑单个边缘，需要对 8 个 Q 寄存器执行过滤运算。考虑更新边缘像素 P0 的等式。
P0 = (P2+2P1+2P0+2Q0+Q1+4)>>3
一个边缘像素需要 4 次加法、3 次乘法，以及 1 个取整指令。在 NEON 中，这一运算在 Q 寄存器上执行，因此 16 个边缘像素通过 4 次加法、3 次乘法和 1 个取整指令获得更新。使用 NEON 指令实施这一模块使得周期数减少了 80%。
音频编解码器中的部分计算密集型模块也可以利用 NEON 有效编码，如立体声处理、FFT 和过滤等。对 NEON 功能的高效利用平均可在视频编解码器情形中减少 80% 周期数，在音频编解码器的情形中则可减少 40%。
由于视频处理中的数据元素是 8 位或 16 位，NEON 矢量指令和大型寄存器集合使得其非常适合数据并行计算。可以在较少的周期内加载 / 存储多个数据元素。此外，NEON 也支持对齐加载，可进一步用于减少周期数。NEON 支持的隔行加载 / 存储非常适合优化 FFT。
有关各种不同优化技巧和如何组织代码以利用 NEON 功能的更多信息，请参见：
合作博客作者：
Vivek Arora 是 SoCtronics Technologies Pvt. Ltd. 的计划经理，负责客户计划和产品管理。他拥有计算机工程技术学士学位和 MBA 学位。他拥有大约 12 年的工作经验，主要是为跨国公司开发移动电话和定制嵌入式平台等产品。
ARM 欢迎 ARM 联合体 (CC) 的众多合作伙伴提交来宾博客，这些博客内容将在我们多个社区博客上发表。如果您有兴趣参与，请将咨询问题通过电邮发至 Tell.Us@arm.com。
ARM 联合体 (CC) 是一个广泛的生态系统，涵盖了基于 ARM 处理器设计的各个方面，从芯片实现到系统及设备设计。CC 是一个合作创新的平台，提供多种类型的论坛，供成员彼此合作，接触客户，解决行业面临的挑战，令设计人员可以关注各种功能，缩短 ARM Powered 解决方案的上市时间。
https://community.arm.com/cn/b/blog/posts/neon