SIMD饱和指令

饱和指的就是数据溢出,分为向上溢出和向下溢出,比如一个char类型占1个字节,取值范围是 -128 —— 127,如果 char a = 127,

a ++, 程序就产生上溢出,c语言里面会将它变成-128,127+1 和 -128这两个数据相差很大,SIMD饱和就是阻止此类事件的发生,如果产生饱和(APSR状态寄存器Q置位),上溢出就只会取到最大值127,下溢出只会取到最小值 -128,虽然数值还是不对,但运算差异也不大,数据饱和是无可避免的。

饱和多用于信号处理,比如,在放大处理等操作后,信号的幅度可能会超出允许的输出范围,若此时只是简单地将数据的最高位去掉,则最终得到的波形可能会产生严重的畸变。

饱和运算通过将数据强制置为最大允许值,减小了数据畸变。畸变任然是存在的,不过若数据没有超过最大范围太多,就不会有太大问题。

有符号饱和结果示例:

输出(R0) 输出(R1) Q位
0x0002 0000 0x0000 7fff 置位
0x0000 8000 0x0000 7fff 置位
0x0000 7fff 0x0000 7fff 不变
0x0000 0000 0x0000 0000 不变
0xffff 8000 0xffff 8000 不变
0xffff 7fff 0xffff 8000 置位
0xfffe 0000 0xffff 8000 置位

无符号饱和结果示例:

输出(R0) 输出(R1) Q位
0x0002 0000 0x0000 ffff 置位
0x0000 8000 0x0000 8000 不变
0x0000 7fff 0x0000 7fff 不变
0x0000 0000 0x0000 0000 不变
0xffff 8000 0x0000 0000 置位
0xffff 8001 0x0000 0000 置位
0xffff ffff 0x0000 0000 置位

接下来认识以下汇编里面关于SIMD饱和相关指令:

关于SIMD饱和指令非常多,但ARM的指令不是随便设计的,需要掌握一定技巧。

Q饱和 A(ADD加法) S(SUB减法) X带交换 D(Double加倍) 8、16表示寄存器是8位,16位数据,没写就32位 H(分半half,具体怎么分不知道)

S(Signed 有符号) U(Unsigned 无符号),知道这些,你已经掌握大部分的SIMD饱和指令了,接下来看表。

SIMD饱和指令_第1张图片
SIMD饱和指令_第2张图片
SIMD饱和指令_第3张图片

有一点需要注意,有些指令在产生饱和时会设置Q位。不过,这些指令不会清楚Q位,必须手动写入APSR才能将其清楚。程序代码一般需要检查APSR中的Q位,以确定计算过程中是否产生了饱和。因此,若非显式指明,Q位是不会被清除的。

SIMD饱和指令_第4张图片

注:以上资料来源于 cortex-M3、M4权威指南

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