RaspberryPi4 x NEON

ARMで実行できるSIMDをラズパイで動かしてみる

モチベーション

APPLE M1 が ARM ベースらしいと聞いて、
ARM では x86 の AVX が使えないから差異化できると思っていた.
しかし、 ARM でも NEON と呼ばれる SIMD 命令があるようなので
調べてみることにした

使用機材

Raspberry Pi4 8gb モデル
Clang Version 7.0

準備

test1.cpp

  1 #include <iostream>
  2 #include <arm_neon.h>
  3 
  4 using namespace std;
  5 
  6 int main () {
  7 
  8   cout << "hoge" << endl;
  9                                                                                                                                                                                         
 10   return 0;
 11 } 

$ clang++ -o test1 test1.cpp -mfpu=neon
In file included from test1.cpp:2:
/usr/include/clang/7.0.1/include/arm_neon.h:28:2: error: "NEON support not enabled"
#error "NEON support not enabled"
 ^
1 error generated.

ARM NEON 命令が有効化されていないようだ

$ clang++ -o test1 test1.cpp -mfpu=neon -march=armv7-a

これだとエラーはでない
効果は不明

後で気づいたが、Clang のターゲットが ARMv6 となっていた

$ clang -v
clang version 7.0.1-8+rpi3+deb10u2 (tags/RELEASE_701/final)
Target: armv6k-unknown-linux-gnueabihf

NEON は ARMv7 からサポートされる
（ARMv6 でも SIMD はある）

##第１次完成したコード

test1.cpp

  1 #include <iostream>
  2 #include <arm_neon.h>
  3 
  4 using namespace std;
  5 
  6 int main () {
  7 
  8   cout << "hoge" << endl;
  9 
 10   int array1[2] = {31, 22};
 11   int array2[2] = {11, 20};
 12   int arrayAns[2];
 13 
 14   int32x2_t v1, v2, vans;
 15   v1 = vld1_s32(array1);
 16   v2 = vld1_s32(array2);
 17   vans = vqadd_s32(v1, v2);
 18 
 19   vst1_s32(arrayAns, vans);
 20 
 21   cout << arrayAns[0] << ", " << arrayAns[1] << endl;                                                                                                                                   
 22 
 23   return 0;
 24 }

2行目

#include <arm_neon.h>
neon 用インクルード

14行目

int32x2_t
neon 用型

他にも 64bit 用として
uint8x8_tとか
float32x2_tとかある（っぽい）

128bit 用として
uint8x16_tとか
int32x4_tとか
float32x4_tとかある（っぽい）

15,16行目

NEON 用 load 記述
SIMD用レジスタにロードしてるっぽい

17行目

NEON 用 加算命令
s32 なので signed int 32bit 用

19行目

NEON 用　Store 命令
NEON 用 レジスタから値の回収を行う

実行結果

$ clang++ -o test1 test1.cpp -mfpu=neon -march=armv7-a -O3
$ ./test1
hoge
42, 42

期待通りの結果は得られた