intel-neon2sse

Библиотека-транслятор, которая позволяет использовать код, написанный для ARM NEON SIMD-инструкций, на архитектурах x86/x86-64 с поддержкой SSE (Streaming SIMD Extensions). Библиотека предоставляет заголовочные файлы, которые преобразуют вызовы функций NEON в эквивалентные SSE-инструкции, что упрощает портирование высокопроизводительного кода между ARM и x86 платформами без необходимости полного переписывания.

Особенности

• преобразует ARM NEON SIMD-инструкции в SSE (SSE2/SSE3/SSE4.1) аналоги на x86;
• позволяет запускать код, написанный для ARM, на x86 без изменений;
• поддерживает большинство распространённых NEON-функций и типов данных;
• требует только заголовочные файлы (header-only), не нуждается в отдельной компиляции;
• совместима с компиляторами GCC, Clang, MSVC;
• упрощает кросс-платформенную разработку для ARM и x86.

Основные компоненты

NEON2SSE состоит из заголовочных файлов, которые предоставляют макросы и функции, эмулирующие поведение ARM NEON с помощью SSE инструкций (подробнее с документацией можно ознакомиться здесь).

Макросы преобразования типов данных

Библиотека определяет набор макросов и типов, которые соответствуют NEON-векторам, но реализованы через SSE-регистры. Это позволяет использовать тот же API, что и в ARM NEON, но на x86 архитектуре.

Основные типы и макросы:

• int8x16_t, int16x8_t, int32x4_t, int64x2_t — целочисленные векторы;
• uint8x16_t, uint16x8_t, uint32x4_t, uint64x2_t — беззнаковые целочисленные векторы;
• float32x4_t, float64x2_t — векторы с плавающей точкой;
• vdupq_n_s8(), vdupq_n_u16(), vdupq_n_f32() — инициализация векторов повторяющимся значением;
• vld1q_s32(), vst1q_s32() — загрузка и сохранение векторов из/в памяти.

Поддержка арифметических операций

Библиотека реализует основные арифметические операции, доступные в NEON, такие как сложение, вычитание, умножение и деление, с использованием соответствующих SSE-инструкций.

Основные арифметические функции:

• vaddq_s32(), vsubq_f32(), vmulq_u16() — сложение, вычитание, умножение векторов;
• vaddvq_s32() — горизонтальное суммирование элементов вектора;
• vmlaq_f32() — умножение и сложение (fused multiply-add);
• vabdq_s32() — абсолютная разность;
• vmaxq_s32(), vminq_f32() — максимум и минимум элементов.

Операции сравнения и логические операции

NEON2SSE преобразует операции сравнения и логические операции NEON в эквивалентные SSE-инструкции, сохраняя семантику работы с векторами.

Функции сравнения и логики:

• vceqq_s32(), vcgtq_f32(), vcleq_u16() — операции сравнения (равно, больше, меньше или равно);
• vandq_s32(), vorrq_u16(), veorq_f32() — побитовые логические операции;
• vmvnq_s32() — побитовое отрицание (NOT);
• vbslq_s32() — выбор битов на основе маски (bit select).

Операции сдвига и реорганизации данных

Библиотека поддерживает операции сдвига элементов вектора, а также функции реорганизации данных, такие как перестановки и интерливинг.

Функции сдвига и реорганизации:

• vshlq_s32(), vshrq_n_u16() — арифметические и логические сдвиги;
• vrev64q_s32() — обратный порядок элементов в 64-битных блоках;
• vtrn1q_s32(), vzip1q_f32() — транспонирование и объединение векторов;
• vextq_s32() — извлечение части вектора;
• vtbl1_s8() — табличная замена байтов.

Ограничения и особенности преобразования

Хотя NEON2SSE покрывает большинство распространённых NEON-функций, существуют некоторые ограничения из-за различий между архитектурами NEON и SSE. Важно учитывать эти особенности при портировании кода.

Ключевые ограничения:

• Не все NEON-функции имеют прямые аналоги в SSE, некоторые операции могут быть эмулированы с большими накладными расходами;
• Различия в обработке переполнений и округления могут влиять на результаты;
• Производительность может отличаться от нативного NEON из-за особенностей реализации на SSE;
• Требуется поддержка SSE2 как минимум, для некоторых функций — SSE3, SSE4.1.

Использование в проекте

Документация по использованию Conan-пакетов для разработки приложений для ОС Аврора.

На сервере Conan библиотеки заранее собраны и размещены под различные версии ОС Аврора 4 и ОC Аврора 5. Для данных версий представлены архитектуры armv7hl, aarch64 и x84_64.

Библиотеку можно использовать в проекте с помощью данного conanfile.py

from conan import ConanFile

class Application(ConanFile):
    settings = "os", "compiler", "arch", "build_type"
    generators = "PkgConfigDeps"

    requires = (
        "intel-neon2sse/cci.20210225@aurora",
    )    

Процесс локальной сборки описан в документации.