NEON的Registers, vectors, lanes and elements
NEON的Registers, vectors, lanes and elements
NEON指令和浮點指令使用相同的暫存器檔案，稱之為“NEON和浮點暫存器檔案”。
它跟ARM core 暫存器檔案完全區分開。NEON和浮點暫存器檔案是一組可以作為32-bit、64-bit或128-bit的暫存器來訪問。對於一個指令，哪個暫存器是可用的依賴於它是一個NEON指令還是一個VFP指令。本文把NEON和浮點暫存器作為NEON暫存器。一些VFP和NEON指令在通用暫存器和NEON暫存器之間移動資料，或使用ARM通用暫存器來定址記憶體。
NEON暫存器的記憶體是相同資料型別的元素向量。一個向量被分割成通道(lanes)，每個通道包含一個數值，稱之為“元素”。
通常，每個NEON指令會並行執行n個操作，這裡的n是輸入向量分割成的通道的個數。每個操作包含在通道內。不會考慮到一個通道到另一個通道間的進位或溢位。
一個NEON向量的通道的個數依賴於向量的大小和向量中的數值元素：
- 64-bitNEON向量可以包含：
- 8x8-bit
- 4x16-bit
- 2x32-bit
- 1x64-bit
- 128-bitNEON向量可以包含：
- 16x8-bit
- 8x16-bit
- 4x32-bit
- 2x64-bit
元素排序
圖1-1 顯示了向量中的元素的排序，從最低位開始。這意味著，元素0使用了暫存器的最低有效位。
圖 1-1 元素與通道
圖 1-2顯示了 VADD.I16 Q0, Q1, Q2 指令是如何並行執行Q1和Q2內的8x16-bit整數add操作，把結果儲存到Q0中。
圖 1-2 8 way 16-bit integer add operation
Register overlap
圖 1-3 顯示NEON和浮點暫存器檔案，暫存器怎樣重疊的。
NEON單元把暫存器檔案看作：
- 16個 128-bit Q，或 4字，暫存器，Q0-Q15。
- 32個64-bit D，或雙字，暫存器，D0-D31。(16個 64-bit D 暫存器VFPv3-D16)。
D暫存器的對映為：
- D<2n>對映為Q<n>的低半部分；
- D<2n+1>對映為Q<n>的高半部分；
- Q和D寄存的結合
- NEON單元暫存器不能直接訪問一個32-bit VFP S暫存器。見NEON和浮點暫存器檔案的VFP 角度。
- S<2n>對映到 D<n>的低半部分；
- S<2n+1>對映到D<n>的高半部分。
圖 1-3 NEON and floating-point register file
所有這些暫存器在任何時候都能訪問。軟體並不需要精確地在它們之間切換，因為使用的指令會決定合適的view。
在圖 1-4 中，S\D和Q暫存器是相同暫存器Q0的不同view。：
- NEON單元可以把Q0作為一個128-bit暫存器訪問。
- NEON單元可以把Q0作為2個連續的64-bit暫存器D0和D1來訪問。
- NEON單元不能單獨把Q0作為32-bit S 暫存器訪問。如果存在VFP單元，可以把它當作S0、S1、S2和S3來訪問。
圖 1-4 Register overlap
Scalar data
標量資料是指一個單一數值，而不是一個包含多個值的向量。一些NEON指令使用一個標量操作符。一個暫存器內的標量可以通過到向量的index來訪問。用於訪問向量的單個元素的陣列標識是 Dm[x]或 Qm[x]，其中， x是向量 Dm或 Qm的索引。
指令 VMOV.8 D0[3], R3 移動暫存器R3中的最低有效位元組到暫存器D0的第四個位元組中。
圖 1-5 Moving a scalar to a lane
NEON標量可以是8-bit、16-bit、32-bit或64-bit值。與乘法指令不同，訪問標量的指令可以訪問暫存器檔案中的任何元素。
乘法指令只能允許16-bit或32-bit標量，並且只能訪問暫存器檔案中的前32個標量：
- 16-bit標量限制在暫存器 D0[x]-D7[x]，x的範圍是0到3。
- 32-bit標量限制在暫存器 D0[x]-D15[x]，x的範圍是0到1.