【ARM汇编学习】VFP 和 NEON

VFP/NEON 指令相关知识

-mfpu=vfpv3-d16 编译选项可以开启 VFP/NEON 指令

浮点常量的表示

• 非 VFP 指令环境：以 IEEE 754 浮点编码的形式出现

  例如：

  • 全局变量 tst：

扩展寄存器组

• NEON 和 VFPv3 使用相同的扩展寄存器组

• VFPv3 视图：

  • 32 个 32 位单精度寄存器 s0~s31

• NEON 视图：

  • 32 个 64 位双字寄存器 D0~D31，其中前 16 个也可以在 VFPv3 视图下使用
    

VFP 数据类型

条件代码

• 和 ARM 的含义略有不同：
  

• 注意：若要使用这些标记来控制条件指令，必须先使用 VMSR 指令将其赋值到 APSR

VMRS 和 VMSR 指令

在一个 ARM 寄存器和一个 NEON 和 VFP 系统寄存器之间传送内容

• 指令

      VMRS{cond} Rd, extsysreg
      VMSR{cond} extsysreg, Rd
  

  

• 举例

  /*
  	float tst2 = ...;
      float tst = ...;
      if (tst <= tst2) {
          ...
      }
  */
          vldr    s0, [sp, #4]
          vldr    s6, [sp, #8]
          vcmpe.f32       s0, s6
          vmrs    APSR_nzcv, fpscr	; 需要将fpscr载入apsr
          bhi     .LBB1_2
          b       .LBB1_1
  

VFP/NEON 指令

VLDR 和 VSTR

• 语法

   VLDR{cond}{.size} Fd, [Rn{, #offset}] 
   VSTR{cond}{.size} Fd, [Rn{, #offset}] 
   VLDR{cond}{.size} Fd, label 
   VSTR{cond}{.size} Fd, label
  

  

• 功能

  • VLDR：从内存加载一个扩展寄存器
  • VSTR：将一个扩展寄存器的内容保存到内存中

• 举例

          ldr     r0, .LCPI1_0
          vldr    s0, [r0]
          ......
  .LCPI1_0:
          .long   tst
  tst:
          .long   1082130432              @ float 4
  

VPOP 和 VPUSH

• 语法

  VPOP{cond} Registers
  VPUSH{cond} Registers
  

  

VMOV

ARM 寄存器和 VFP 寄存器之间

• 语法

   VMOV{cond} Rd, Sn 
   VMOV{cond} Sn, Rd
  

  

从浮点常数或同类寄存器复制到另一个寄存器

• 语法

   VMOV{cond}.F32 Sd, #imm 
   VMOV{cond}.F64 Dd, #imm 
   VMOV{cond}.F32 Sd, Sm 
   VMOV{cond}.F64 Dd, Dm
  

  

  可用常数范围：

• 大常数（或一般形式）的解决策略：

  • 使用 ARM 指令的常数进行合成

    例：

            mov     r0, #1851392			; 0x1C4000，符合灵活的第二操作数的形式
            orr     r0, r0, #1258291200		; 0x4B000000，符合灵活的第二操作数的形式
            str     r0, [sp]
    

  • 使用 VLDR 和全局变量代替

    例：

            ldr     r0, .LCPI1_0
            vldr    s0, [r0]
            ......
    .LCPI1_0:
            .long   tst
    tst:
            .long   1082130432              @ float 4
    

VCVT 类型转换指令

在单精度和双精度之间转换

• 语法

  VCVT{cond}.F64.F32 Dd, Sm
  VCVT{cond}.F32.F64 Sd, Dm
  

  

• 举例

  /*
      float tst2 = 4.0;
      float tst = tst2 * 3.0;
  */
          mov     r0, #8388608			; 0x800000
          orr     r0, r0, #1073741824		; 0x40000000
          str     r0, [sp, #8]
          vldr    s0, [sp, #8]
          vcvt.f64.f32    d1, s0
          vmov.f64        d2, #3.000000e+00
          vmul.f64        d1, d1, d2
          vcvt.f32.f64    s0, d1
          vstr    s0, [sp, #4]
  

在浮点数和整数之间

• 语法

      VCVT{R}{cond}.type.F64 Sd, Dm
      VCVT{R}{cond}.type.F32 Sd, Sm
      VCVT{cond}.F64.type Dd, Sm
      VCVT{cond}.F32.type Sd, Sm
  

  

浮点运算指令

VADD/VSUB/VDIV

    Vop{cond}.F32 {Sd}, Sn, Sm
    Vop{cond}.F64 {Dd}, Dn, Dm

VABS/VNEG/VSQRT

浮点绝对值、求反、平方根

• 语法：

      Vop{cond}.F32 Sd, Sm
      Vop{cond}.F64 Dd, Dm
  

  

VMUL/VMLA/VMLS

浮点数的乘法、乘加、乘减

    V{N}op{cond}.F32 Sd, Sn, Sm
    V{N}op{cond}.F64 Dd, Dn, Dm

VCMP

• 语法

      VCMP{cond}.F32 Sd, Sm
      VCMP{cond}.F32 Sd, #0
      VCMP{cond}.F64 Dd, Dm
      VCMP{cond}.F64 Dd, #0
  

  

参考资料

1. RealView® 编译工具 3.1版 汇编程序指南
2. ARM ASSEMBLY LANGUAGE Fundamentals and Techniques (SECOND EDITION)