c - C 语言的 ARM Neon : How to combine different 128bit data types while using intrinsics?

Question

TLTR

对于arm内在函数，如何将uint8x16_t类型的128位变量输入到需要uint16x8_t的函数中？

<小时/> 扩展版本

上下文:我有一个灰度图像，每个像素 1 字节。我想将其缩小两倍。对于每个 2x2 输入框，我想取最小像素。在纯 C 语言中，代码如下所示:

for (int y = 0; y < rows; y += 2) {
    uint8_t* p_out = outBuffer + (y / 2) * outStride;
    uint8_t* p_in = inBuffer + y * inStride;
    for (int x = 0; x < cols; x += 2) {
         *p_out = min(min(p_in[0],p_in[1]),min(p_in[inStride],p_in[inStride + 1]) );
         p_out++;
         p_in+=2;
    }
}

行和列都是 2 的倍数。我将从一个像素移动到图像中正下方的像素所需的字节步长称为“跨步”。

现在我想对其进行矢量化。想法是:

1. 获取 2 个连续的像素行
2. 从顶行开始在 a 中加载 16 个字节，并在 b 中紧接着加载 16 个字节
3. 逐字节计算a和b之间的最小字节。存储在a中。
4. 创建 a 的副本，将其右移 1 个字节(8 位)。将其存储在b中。
5. 逐字节计算a和b之间的最小字节。存储在a中。
6. 在输出图像中存储 a 的每隔一个字节(丢弃一半字节)

我想使用 Neon 内在函数来编写此内容。好消息是，每个步骤都存在与其匹配的内在函数。

例如，在第 3 点，可以使用(来自 here ):

uint8x16_t  vminq_u8(uint8x16_t a, uint8x16_t b);

在第 4 点，可以通过移位 8 位(从 here 开始)来使用以下其中一项:

uint16x8_t vrshrq_n_u16(uint16x8_t a, __constrange(1,16) int b);
uint32x4_t vrshrq_n_u32(uint32x4_t a, __constrange(1,32) int b);
uint64x2_t vrshrq_n_u64(uint64x2_t a, __constrange(1,64) int b);

那是因为我不关心字节 1,3,5,7,9,11,13,15 会发生什么，因为无论如何它们都会从最终结果中被丢弃。 (这个正确性已经验证，不是问题的重点。)

但是，vminq_u8 的输出是uint8x16_t 类型，并且它与我想要使用的移位内在函数不兼容。在 C++ 中，我用 this templated data structure 解决了这个问题，而我被告知这个问题 cannot be reliably addressed using union (编辑:尽管该答案引用了 C++，事实上 in C type punning IS allowed )，也不是 using pointers to cast ，因为这会打破严格的别名规则。

使用 ARM Neon 内在函数时组合不同数据类型的方法是什么？

Answer 1

对于此类问题，arm_neon.h提供了vreinterpret{q}_dsttype_srctype类型转换运算符(operator)。

In some situations, you might want to treat a vector as having a different type, without changing its value. A set of intrinsics is provided to perform this type of conversion.

因此，假设 a 和 b 声明为:

uint8x16_t a, b;

你的第4点可以写成^(*):

b = vreinterpretq_u8_u16(vrshrq_n_u16(vreinterpretq_u16_u8(a), 8) );

但是，请注意，不幸的是，这并没有使用 vector 类型数组来处理数据类型，请参阅 ARM Neon: How to convert from uint8x16_t to uint8x8x2_t?

<小时/>

<子>(*) 应该说，这比等效的(在特定上下文中)SSE 代码要麻烦得多，因为 SSE 只有一种 128 位整数数据类型(即 __m128i):

__m128i b = _mm_srli_si128(a,1);