1# 使用Neon指令扩展
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4ARM Neon是ARM架构的SIMD（Single Instruction Multiple Data）扩展实现，提供一条指令处理多个数据的并行处理能力，广泛用于多媒体编解码、2D/3D图形处理等领域，提高执行性能。
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7Neon扩展从ARMv7开始被采用，目前在Cortex-A7、Cortex-A12、Cortex-A15处理器中被设置为默认选项，但在其余的ARMv7 Cortex-A系列中是可选项。具体技术细节请参考《[Introducing NEON Development Article](https://developer.arm.com/documentation/dht0002/a/Introducing-NEON/What-is-SIMD-/ARM-SIMD-instructions?lang=en)》。
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10ARMv8a架构CPU默认集成Neon扩展，在AArch64与AArch32两种状态下都支持，详细请参考ARM官方文档《[Learn the architecture - Introducing Neon](https://developer.arm.com/documentation/102474/0100/Fundamentals-of-Armv8-Neon-technology)》。
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13## OpenHarmony架构支持情况
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15在OpenHarmony系统中，arm64-v8a ABI下默认已经开启了对Neon扩展的支持；在armeabi-v7a ABI下，为了能够尽可能的支持ARMv7a架构设备，默认不开启Neon扩展。
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17在OpenHarmony SDK的LLVM工具链中，为armeabi-v7a ABI提供了对多种配置的预编译运行时库的支持，供开发者根据不同的配置进行选择。具体目录结构如下，native-root表示NDK所在的native包解压根目录。
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20{native-root}/llvm/lib/clang/current/lib/arm-linux-ohos/
21    |-- a7_hard_neon-vfpv4
22    |       |-- clang_rt.crtbegin.o
23    |       |-- clang_rt.crtend.o
24    |       |-- ...
25    |
26    |-- a7_soft
27    |       |-- clang_rt.crtbegin.o
28    |       |-- clang_rt.crtend.o
29    |       |-- ...
30    |
31    |-- a7_softfp_neon-vfpv4
32            |-- clang_rt.crtbegin.o
33            |-- clang_rt.crtend.o
34            |-- ...
35```
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37其中hard、soft、softfp是float-abi，未指定默认采用softfp；neon-vfpv4就是-mfpu指定的参数类型，LLVM工具链根据相应编译参数选择依赖不同架构配置的二进制库。
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40## 如何使用
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42使用Neon扩展的主要通过如下几种方式：
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44- 使用LLVM的Auto-Vectorization特性，由编译器来生成对应指令，默认开启，可以通过-fno-vectorize关闭，具体参考《[Auto-Vectorization in LLVM](https://llvm.org/docs/Vectorizers.html)》。
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46- 使用Neon intrinsics库，方便开发者直接操作低阶Neon指令。
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48- 手工写Neon汇编指令。
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50详细可以参考《[Arm Neon架构](https://developer.arm.com/Architectures/Neon)》。
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53## 举例说明
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55下面举例说明在一个armeabi-v7a OpenHarmony C++工程中如何使用Neon intrinsics。
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571. 使用Neon intrinsics需要在源码包含arm_neon.h头文件，由于该特性与CPU架构强相关，在包含该头文件时，推荐用cpu features等宏括起来。
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59   ```c++
60   #include "cpu_features_macros.h"
61   void call_neon_intrinsics(short *output, const short* input, const short* kernel, int width, int kernelSize)
62   {
63      int nn, offset = -kernelSize/2;
64      for (nn = 0; nn < width; nn++)
65      {
66           int mm, sum = 0;
67           int32x4_t sum_vec = vdupq_n_s32(0); // Neon指令函数
68           for(mm = 0; mm < kernelSize/4; mm++)
69           {
70               int16x4_t  kernel_vec = vld1_s16(kernel + mm*4);
71               int16x4_t  input_vec = vld1_s16(input + (nn+offset+mm*4));
72               sum_vec = vmlal_s16(sum_vec, kernel_vec, input_vec);
73           }
74           ...
75      }
76      ...
77   }
78   ```
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802. 在函数实现处，根据CPU特性调用对应的实现函数。
81   ```c++
82   void Compute(void) {
83   #if defined (CPU_FEATURES_ARCH_ARM)
84     static const ArmFeatures features = GetArmInfo().features;
85     // 根据features的字段进行支持cpu features的特性判断
86     if (features.neon) {
87       // Run optimized code.
88     } else {
89       // call normal function writed in c
90     }
91   #endif
92   }
93   ```
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953. 在CMakeLists.txt文件中添加对应选项。
96   ```makefile
97   if (${OHOS_ARCH} STREQUAL "armeabi-v7a")
98       set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -mfpu=neon -mfloat-abi=softfp")
99   endif ()
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102上述步骤完成后，开发者即可在工程中使用Neon intrinsics指令。
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