bit wise命令

はじめに

• この記事はひとりNEONアドベントカレンダー2020 14日目の記事です
• 昨日はニュートン法で割り算と平方根を計算する命令を紹介した。
• 今日はbit演算子命令を紹介する

• 基本的には整数型のみ
  • bslには浮動小数点数型を、tst命令には多項式型を引数に取るタイプの命令が存在する
• bitwise AND、bitwise OR、bitwise XOR、bitwise NOT、bitwise NOR、bitwise NANDがある。
  • あとtst命令とbsl命令も紹介する

OpenCVでの実装の参考

• Carotene内の実装
• 実際やってるのはしきい値処理

.cpp

        for (; j < roiw8; j += 8)
        {
            uint8x8_t v0  = vld1_u8(src + j);
            uint8x8_t r0 = vcgt_u8(v0, vthreshold8);
            uint8x8_t r0a = vbic_u8(v0, r0);
            vst1_u8(dst + j, r0a);
        }
        for (; j < size.width; j++)
        {
            *(dst + j) = *(src + j) > threshold ? 0 : *(src + j);
        }

• bic命令を使っているが、引数のr0は0xffか0のどちらかの値を持つ

  • cgt命令は比較命令で、各ベクトルの対応する要素同士でv0 < vthresholdを評価する
  • つまり、v0がしきい値未満だと、0xffが入り、それ以外だと0が入る
  • bic命令は、a AND NOT bなので、結果、しきい値未満の画素は0になる

• もう1件、and命令の確認

.cpp

            for (; j < roiw8; j += 8)
            {
                uint8x8_t v_src = vld1_u8(src + j);
                uint8x8_t v_dst = vand_u8(vcge_u8(v_src, v_lower8), vcle_u8(v_src, v_upper8));
                vst1_u8(dst + j, v_dst);
            }

            for (; j < size.width; j++)
            {
                u8 srcVal = src[j];
                dst[j] = lowerThreshold <= srcVal && srcVal <= upperThreshold ? 255 : 0;
            }

• vand命令の入力2つはやはり0xffか0のどちらか。
• それのandを取ることで、所定の条件のときだけ255が書き込まれる
• 最後の一文はベクトルで余った端っこの処理なので、ベクトル処理でなく通常のコード処理である
• ベクトル命令と見比べてみると各命令の中身がわかる

早見表

命令	引数	処理内容
and	a,b	a AND b
orr	a,b	a OR b
eor	a,b	a XOR b
bic	a,b	a AND NOT b
orn	a,b	a OR NOT b
mvn	a	NOT a
tst	a,b	(a AND b) == 0
bsl	a,b,c	c XOR ((c XOR b) AND a)

tst

• a AND bが0になるかどうか。
  • 0になれば結果は0xffのように、各要素の全ビットが立つ
  • それ以外の場合は、0になる
  • bitwise命令というより、比較命令に近いような？そっちに入れておけばよかったかも？

bsl

• bitセレクトという変わった命令
• 引数を3つ取るが、
  • 第1引数(a)のbitが1ならば第2引数(b)からデータを持ってくる
  • 第1引数(a)のbitが0ならば第3引数(c)からデータを持ってくる
  • bit単位でbとcの結果をbit単位で組み合わせる命令で、どちらを持ってくるかはaの内容次第

おわりに

• bitwise命令を紹介した。
• bit演算子で結構面白い演算もできるので、この演算の組み合わせで色々やってほしい
• 明日も手島の執筆の予定で、dup命令を紹介する。