ARM Cortex-A8：VFP和霓虹灯的区别是什么

Question

在Arm Cortex-A8处理器中，我了解霓虹灯是什么，它是SIMD的协作处理器。

但是，VFP（矢量浮点）单位是否也是协同处理器，可作为SIMD处理器？如果是这样，哪个最好使用？

我读了一些链接，例如 -

1. 链接1

2. link2.

但并不是很清楚它们的含义。他们说，VFP从未打算用于SIMD，但 维基 我读了以下内容 - ”VFP体系结构还支持执行简短的向量指令，但它们顺序对每个向量元素进行操作，因此不提供True SIMD（单个指令多个数据）并行性的性能。"

这么清楚地相信什么，任何人都可以详细介绍这个话题吗？

Answer 1

两者之间有很大的区别。霓虹灯是SIMD（单个指令多个数据）加速器处理器作为ARM核心的一部分。这意味着在执行一项指令期间，同一操作将在多达16个数据集并行进行。由于霓虹灯内部存在并行性，因此您可以从霓虹灯中获得更多的MIP或FLOP，而不是以相同的时钟速率运行的标准SISD处理器。

霓虹灯的最大好处是，如果您想用向量执行操作，即视频编码/解码。此外，它可以并行执行单个精度浮点（浮点）操作。

VFP是经典的浮点硬件加速器。这不是像霓虹灯这样的平行体系结构。基本上，它在一组输入上执行一个操作，并返回一个输出。目的是加快浮点计算。它支持单精度和双精度浮点。

您有3种使用霓虹灯的可能性：

• 使用内在功能#include“ arm_neon.h”
• 内联装配代码
• 让GCC通过提供为您进行优化 -mfpu=neon 作为参数（GCC 4.5对此很好）

Answer 2

在架构上，VFP（并非将其称为矢量浮点无用）确实有一项在单个指令中在浮点矢量上操作的规定。我认为它实际上从来没有同时执行倍数操作（例如True Simd），但是可以节省一些代码大小。但是，如果您在鲨鱼帮助中阅读了ARM体系结构参考手册（正如我在霓虹灯介绍中所描述的，问题1中的链接1），您会在A2.6节中看到VFP的向量功能在ARMV7中已弃用（这是Cortex A8的实施），并且软件应使用高级SIMD进行浮点矢量操作。

更糟糕的是，在Cortex A8实施中，VFP是通过VFP Lite执行单元实现的（将Lite作为占用较小的硅表面而不是具有较小功能的lite），这意味着它实际上比在ARM11上慢了！幸运的是，大多数单一精确的VFP指令都由霓虹灯单元执行，但我不确定向量VFP操作会执行；即使他们这样做，他们的执行肯定比霓虹灯说明要慢。

希望这能清除！

Answer 3

对于ARMV7 ISA（和变体）

霓虹灯是用于整数和浮点数据的SIMD和并行数据处理单元，VFP是完全兼容的浮点单元的完全IEEE-754。尤其是在A8上，即使您没有高度并行数据，霓虹灯单元的几乎所有内容都更快，因为VFP是非涉及的。

那么，为什么要使用VFP？

最大的区别是VFP提供双精度浮点。

其次，有一些专门说明，VFP提供的霓虹灯单位没有任何等效实现。 SQRT想到，也许是某种类型的转换。

但是，Cosmin答案中未提及的最重要的区别是，霓虹灯浮点管道并不完全符合IEEE-754。对差异的最佳描述是 FPSCR注册说明.

因为它不是IEEE-754符合IEEE-754，所以编译器无法生成这些说明，除非您告诉编译器您对完全合规性不感兴趣。这可以通过多种方式完成。

1. 使用固有函数强制霓虹灯的使用，例如，请参阅 GCC霓虹灯固有功能列表.
2. 很好地问编译器。甚至还有新的海湾合作委员会版本 -mfpu=neon 除非您还指定，否则不会生成浮点霓虹灯说明 -funsafe-math-optimizations.

对于ARMV8+ ISA（和变体） 更新

霓虹灯现在完全符合IEE-754，并且从程序员（和编译器）的角度来看，实际上没有太多差异。双重精度已被矢量化。从微观结构的角度来看，我有点怀疑它们甚至是不同的硬件单元。 ARM会分别进行文档标量和矢量说明，但两者都是“高级SIMD”的一部分。

Answer 4

IIRC，VFP是一个浮点协处理器，可以顺序工作。

这意味着您可以在浮子的向量上使用指令进行类似SIMD的行为，但是在内部，该指令是在向量的每个元素上执行的 按顺序.

尽管由于单个负载指令而减少了指令所需的总时间，但VFP仍然需要时间来处理向量的所有元素。

True Simd将获得更多的净浮点性能，但是使用VFP与向量使用纯粹的纯度速度更快。