ARM NEON指令集详解

简介：
《ARM NEON指令集详解》一书深入剖析了NEON技术的工作原理及其在多媒体处理中的应用，适合嵌入式系统开发者阅读。 ### ARM NEON指令集详解 #### 一、初始化寄存器 ARM的NEON指令集提供了多种方法来初始化向量寄存器。以下是一些常见的初始化指令： - **`vcreate_type`**：此指令用于创建特定类型的向量，其中包含一个64位的数据值，并将其复制到每个元素中。 - **`vdup_n_type`, `vmov_n_type`**：这些指令使用给定数值初始化一个新的向量。所有元素都将设置为这个相同的数值。 - **`vdupq_n_type`, `vmovq_n_type`**：与上述指令类似，但适用于128位的向量。 - **`vdup_lane_type`**: 此指令允许你使用一个向量中的单个元素来初始化另一个向量的所有元素。这可以通过指定源向量和要复制的元素索引来完成。 - **`vdupq_lane_type`**：此命令用于128位向量，功能与`vdup_lane_type`相同。 #### 二、数据转换 - **`vmovl_type`**: 此指令将每个向量中的元素比特宽度加倍。例如，对于一个由16位整数组成的向量，它会将其扩展为32位整数，并保持数值不变。 - **`vmovn_type`**：此命令将每个元素的比特宽减半，保留原始值的低半部分。 - **`vqmovn_type`**: 此指令类似于`vmovn_type`, 但在缩小比特宽度时进行饱和处理。如果原来的数值超出目标类型表示范围，则结果会被截断为该类型的最小或最大值。 - **`vqmovun_type`:** 这个命令用于将有符号向量转换成无符号向量，同时执行比特位数减半的操作，并在必要时进行饱和处理。 #### 三、从内存加载数据 - **`vld1_type`, `vld1_lane_type`, `vld2_type`, `vld3_type`, `vld4_type`:** 这些指令用于按顺序或交叉方式将内存中的数据加载到NEON寄存器中，创建指定类型的新向量。它们包括了从一个值初始化所有元素的`vld1_dup_type`和针对多个寄存器的操作如`vld2`, `vld3`, 和 `vld4`. - **对于更大尺寸的数据**，有相应的扩展指令，例如：`vld1q_type, vld1q_lane_type, vld2q_type, vld3q_type, vld4q_type` #### 四、向内存存储数据 - **`vst1_type`, `vst1_lane_type`, `vst2_type`, `vst3_type`, `vst4_type`:** 这些指令用于按顺序或交叉方式将NEON寄存器中的数据写回到内存中。它们包括了从一个特定元素更新内存的`vst1q_lane_type, vst2q_lane_type, vst3q_lane_type 和 vst4q_lane_type`. #### 五、寄存器通道操作 - **`vget_low_type`, `vget_high_type`:** 这些指令分别提取一个128位向量的低半部分和高半部分，返回64位向量。 - **`vget_lane_type`, `vset_lane_type`:** 用于从向量中获取或设置特定元素值的操作。对于128位向量有相应的扩展指令：`vsetq_lane_type, vgetq_lane_type`. #### 六、寄存器数据重排 - **`vext_type`:** 此命令通过合并两个输入向量的指定数量元素来创建一个新的向量，提供了一种灵活的数据重组方式。 ARM NEON指令集为处理向量数据提供了强大的工具。无论是初始化还是转换和重新排列，NEON都支持这些操作并能显著提高效率。