[architecture]-armv8-aarch64种的SIMD/FP指令介绍

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1、hardware floating-point 和 Software floating-point

在 ARMv8 中，hardware floating-point 是架构中的部分。AArch32 状态支持 Software floating-point，但 AArch64 状态不支持 Software floating-point

ARM 系统可能具有：

• VFP 协处理器，即支持hardware floating-point
• 没有浮点硬件，即不支持hardware floating-point

如果您为带有硬件 VFP 协处理器的系统进行编译，则 ARM 编译器会使用它。
如果您为没有协处理器的系统编译，编译器会在软件中实现计算。例如，编译器选项-mfloat-abi=hard选择硬件 VFP 协处理器，该选项-mfloat-abi=soft指定算术运算将在软件中执行，而不使用任何协处理器指令。

2、armv8中的浮点型介绍

浮点寄存器组与 SIMD 寄存器使用相同的扩展寄存器，且是banked的。
在 AArch32 状态下，除了添加了一些符合 IEEE 754 标准的指令外，浮点支持与 VFPv4 基本没有变化。

AArch64 状态的浮点架构也是基于 VFPv4。主要区别如下：

• 在 AArch64 状态下，128 位 SIMD 和浮点寄存器的数量从16个增加到32个。
• 单精度寄存器不再打包成双精度寄存器，因此寄存器 Sx为 D x[31:0]。
• 浮点硬件的存在是强制性的，因此不支持软件浮点链接。
• AArch64 状态不支持早期版本的浮点架构，例如 VFPv2、VFPv3 和 VFPv4。
• AArch32 或 AArch64 状态不支持 VFP 矢量模式。对向量浮点使用高级 SIMD 指令。
• 添加了一些新说明，包括：
  半精度和双精度之间的直接转换。
  加载和存储对，替换加载和存储多个。
  融合乘加和乘减。
  IEEE 754-2008 兼容性说明

3、扩展寄存器的map图

• 32个 128-bit registers V0-V31. (也叫q0-q31，其实是q0-q31直接map到了v0-v31)
• 32个 64-bit registers D0-D31.
• 32个 32-bit registers S0-S31.
• 32个 16-bit registers H0-H31.
• 32个 8-bit registers B0-B31.

4、存储指令对浮点型寄存器的操作

例如：

• LDP Qt1, Qt2, addr //将两个连续的四字从addr寻址的内存中加载到128位Qt1和Qt2中
• STP Qt1, Qt2, addr //将128位Qt1和Qt2的两个连续四字存储到addr寻址的内存中。

(使用是咧)

5、SIMD和浮点型的对比

基本概念：

• VFP : 是指浮点型运算器的架构，如vfpv3 vfpv4，目前在armv8上使用的都是vfpv4
• FP ： 是指hardware float-point 指令
• SIMD ：是指SIMD指令
• NEON ：也一种提供SIMD指令的技术

补充NEON简介
NEON ：Arm Neon 技术是适用于 Arm Cortex-A 和 Cortex-R 系列处理器的高级单指令多数据 (SIMD ： Single Instruction Multiple Data) 的架构扩展。Neon 技术旨在通过加速音频和视频编码和解码、用户界面、2D/3D 图形和游戏来改善多媒体用户体验。Neon 还可以加速信号处理算法和功能，以加快音频和视频处理、语音和面部识别、计算机视觉和深度学习等应用的速度。

做为一名软件工程师，您可以通过以下方式使用ARM NEON技术

• Neon intrinsics
• Neon-enabled libraries
• Auto-vectorization by your compiler
• Hand-coded Neon assembler

总结： 我猜的哈，VFP是一个运算器(相当于ALU那种)，它操作的是v0-v31寄存器(也可以说是q0-q31), 进行浮点型运算。而NEON技术，又提供了一些SIMD指令，也是使用VFP运算器，也是使用V0-V31寄存器。

参考

About floating-point support
Floating-point hardware
Extension register bank mapping in AArch64 state
NEON