使用霓虹灯优化Cortex-A8颜色转换



我当前正在执行颜色转换例程,以便从yuy2转换为NV12。我的功能很快,但不如我预期的那么快,主要是由于缓存失误。

void convert_hd(uint8_t *orig, uint8_t *result) {
uint32_t width          = 1280;
uint32_t height         = 720;
uint8_t *lineOdd        = orig;
uint8_t *lineEven       = orig + width*2;
uint8_t *resultYOdd     = result;
uint8_t *resultYEven    = result + width;
uint8_t *resultUV       = result + height*width;
uint32_t totalLoop      = height/2;
while (totalLoop-- > 0) {
  uint32_t lineLoop = 1280/32; // Bytes length: width*2, read by iter 16Bytes
  while(lineLoop-- > 0) {
    __asm__ __volatile__(
        "pld [%[lineOdd]]   nt"
        "vld4.8   {d0, d1, d2, d3}, [%[lineOdd],:128]!   nt" // d0:Y d1:U0 d2:Y d3:V0
        "pld [%[lineEven]]   nt"
        "vld4.8   {d4, d5, d6, d7}, [%[lineOdd],:128]!   nt" // d4:Y d5:U1 d6:Y d7:V1
        "vld4.8   {d8, d9, d10, d11}, [%[lineEven],:128]!  nt" // d8:Y d9:U0' d10:Y d11:V0'
        "vld4.8   {d12, d13, d14, d15}, [%[lineEven],:128]!  nt" // d12:Y d13:U1' d14:Y d15:V1'
        "vhadd.u8   d1, d1, d9    nt" // (U0+U0') / 2
        "vhadd.u8   d3, d3, d11    nt" // (V0+V0') / 2
        "vhadd.u8   d5, d5, d13    nt" // (U1+U1') / 2
        "vhadd.u8   d7, d7, d15    nt" // (V1+V1') / 2
        // Save
        "vst2.8 {d0, d2}, [%[resultYOdd],:128]!           nt"
        "vst2.8 {d4, d6}, [%[resultYOdd],:128]!           nt"
        "vst2.8 {d8, d10}, [%[resultYEven],:128]!          nt"
        "vst2.8 {d12, d14}, [%[resultYEven],:128]!          nt"
        "vst2.8 {d1, d3}, [%[resultUV],:128]!   nt"
        "vst2.8 {d5, d7}, [%[resultUV],:128]!   nt"
        : [lineOdd]"+r"(lineOdd), [lineEven]"+r"(lineEven), [resultYOdd]"+r"(resultYOdd), [resultYEven]"+r"(resultYEven), [resultUV]"+r"(resultUV)
        :
        : "memory"
    );
  }
  lineOdd += width*2;
  lineEven += width*2;
  resultYOdd += width;
  resultYEven += width;
}
}

当我问oprofile什么是花费时间时,它说以下内容:

                                           :    220c:   add r2, r0, #2560   ;
                                           :    2210:   add r3, r1, #1280   ;
                                           :    2214:   add ip, r1, #921600 ;
                                           :    2218:   push    {r4, lr}
                                           :    221c:   mov r4, #360    ;
 6  0.1243    10  0.5787     4  0.4561     :    2220:   mov lr, #40 ; 0x28
 9  0.1864     5  0.2894     0       0     :    2224:   pld [r0]
45  0.9321     7  0.4051     3  0.3421     :    2228:   vld4.8  {d0-d3}, [r0 :128]!
51  1.0563     7  0.4051     1  0.1140     :    222c:   pld [r2]
 1  0.0207     1  0.0579     0       0     :    2230:   vld4.8  {d4-d7}, [r0 :128]!
1360 28.1690   770 44.5602   463 52.7936     :    2234: vld4.8  {d8-d11}, [r2 :128]!
 980 20.2983   329 19.0394   254 28.9624     :    2238: vld4.8  {d12-d15}, [r2 :128]!
                                             :    223c: vhadd.u8    d1, d1, d9
1000 20.7125   170  9.8380   104 11.8586     :    2240: vhadd.u8    d3, d3, d11
                                             :    2244: vhadd.u8    d5, d5, d13
   5  0.1036     2  0.1157     2  0.2281     :    2248: vhadd.u8    d7, d7, d15
                                             :    224c: vst2.8  {d0,d2}, [r1 :128]!
1125 23.3016   293 16.9560    15  1.7104     :    2250: vst2.8  {d4,d6}, [r1 :128]!
  34  0.7042    41  2.3727     0       0     :    2254: vst2.8  {d8,d10}, [r3 :128]!
  74  1.5327     8  0.4630     0       0     :    2258: vst2.8  {d12,d14}, [r3 :128]!
  60  1.2428    39  2.2569     6  0.6842     :    225c: vst2.8  {d1,d3}, [ip :128]!
  53  1.0978    24  1.3889    14  1.5964     :    2260: vst2.8  {d5,d7}, [ip :128]!
                                             :    2264: subs    lr, lr, #1
   0       0     0       0     1  0.1140     :    2268: bne 2224 <convert_hd+0x18>
  11  0.2278    14  0.8102    10  1.1403     :    226c: subs    r4, r4, #1
                                             :    2270: add r0, r0, #2560   ;
                                             :    2274: add r2, r2, #2560   ;
   2  0.0414     6  0.3472     0       0     :    2278: add r1, r1, #1280   ;
                                             :    227c: add r3, r3, #1280   ;
   2  0.0414     1  0.0579     0       0     :    2280: bne 2220 <convert_hd+0x14>
                                             :    2284: pop {r4, pc}
  • 前两列是循环计数(绝对和相对)
  • 下一个是L1 CACHE MISS(绝对和相对)
  • 最后一个是L2缓存MISS(绝对和相对)

任何帮助都将不胜感激,因为这是目前很难找出想法并避免缓存失误的任务...

谢谢!

缓存线长度固定为八个单词(32个字节)。除了您当前拥有的pld外,您还需要pld[lineEven+cacheLine]。错过是vld4.8 {d8-d11},是lineEven的第二半。pld只会获取缓存线。另外,您应该更改pld位置。在vhadd之前将一个放在头上,也许是下一个内存目标。然后,您可以平行使用ALU和内存单元。

另外,与vhadd交流vst2.8 {d0, d2};看起来大多数数据是内存传输。vhadd将阻止数据依赖项,例如您可能/可能没有从pld加载的d9,但安排得不好。

我不太熟悉 neon ,但是以下是尝试遵循我所说的。

__asm__ __volatile__(
    "pld [%[lineOdd], #32]nt" // 2nd part of odd.
    "vld4.8   {d0, d1, d2, d3}, [%[lineOdd],:128]!nt"
    "pld [%[lineEven], #32]nt" // 2nd part of even.
    "vld4.8   {d8, d9, d10, d11}, [%[lineEven],:128]!nt"
    "vld4.8   {d4, d5, d6, d7}, [%[lineOdd],:128]!nt"
    "vld4.8   {d12, d13, d14, d15}, [%[lineEven],:128]!nt" 
    "vhadd.u8   d1, d1, d9nt"
    // First in memory pipe, so write early.
    "vst2.8 {d0, d2}, [%[resultYOdd],:128]!nt"  
    "vhadd.u8   d3, d3, d11nt"
    "vst2.8 {d8, d10}, [%[resultYEven],:128]!nt"
    "vhadd.u8   d5, d5, d13nt"
    "vst2.8 {d4, d6}, [%[resultYOdd],:128]!           nt"
    "vhadd.u8   d7, d7, d15nt"
    "vst2.8 {d12, d14}, [%[resultYEven],:128]!          nt"
    "pld [%[lineOdd]]nt"   // 1st part of odd.
    "vst2.8 {d1, d3}, [%[resultUV],:128]!   nt"
    "pld [%[lineEven]]nt"  // 1st part of even.
    "vst2.8 {d5, d7}, [%[resultUV],:128]!   nt"
    : [lineOdd]"+r"(lineOdd), [lineEven]"+r"(lineEven),
      [resultYOdd]"+r"(resultYOdd), [resultYEven]"+r"(resultYEven),
      [resultUV]"+r"(resultUV)
    :
    : "memory"
);

我可能犯错的事情是 neon 操作的大步。我不知道您的寄存器有多大(64/128),因此可能需要更多的PLD等。最好将商店的运营与加法交织在一起。特别是,某些dX将在其他人面前加载,它们将准备好使用。否则,您的alu(vhadd)将阻止等待数据加载。

您也可能希望 prime 在开始之前使用pld[lineOdd]pld[lineEven]循环。

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