Question

有一个很大的（~100 000）浮动点变量数组，并且有一个阈值（也是浮动点）。

问题是我必须将数组中的每个变量与阈值进行比较，但是NEON标记传输需要很长时间（根据探查器约20个周期）。

有没有有效的方法来比较这些值？

注意：由于舍入错误无关紧要，我尝试了以下操作：

float arr[10000];
float threshold; 
....

int a = arr[20]; // e.g.
int t = threshold;
if (t > a) {....}

但在这种情况下，我得到以下处理器命令序列：

vldr.32        s0, [r0]
vcvt.s32.f32   s0, s0
vmov           r0, s0    <--- takes 20 cycles as `vmrs APSR_nzcv, fpscr` in case of 
cmp            r0, r1         floating point comparison

当转换发生在NEON时，无论是通过描述的方式还是浮点数来比较整数。

Answer 1

如果浮点数是32位IEEE-754且整数也是32位且如果没有+无穷大，无穷大和NaN值，我们可以将浮点数作为整数与一个小技巧进行比较：

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <assert.h>

#define C_ASSERT(expr) extern char CAssertExtern[(expr)?1:-1]
C_ASSERT(sizeof(int) == sizeof(float));
C_ASSERT(sizeof(int) * CHAR_BIT == 32);

int isGreater(float* f1, float* f2)
{
  int i1, i2, t1, t2;

  i1 = *(int*)f1;
  i2 = *(int*)f2;

  t1 = i1 >> 31;
  i1 = (i1 ^ t1) + (t1 & 0x80000001);

  t2 = i2 >> 31;
  i2 = (i2 ^ t2) + (t2 & 0x80000001);

  return i1 > i2;
}

int main(void)
{
  float arr[9] = { -3, -2, -1.5, -1, 0, 1, 1.5, 2, 3 };
  float thr;
  int i;

  // Make sure floats are 32-bit IEE754 and
  // reinterpreted as integers as we want/expect
  {
    static const float testf = 8873283.0f;
    unsigned testi = *(unsigned*)&testf;
    assert(testi == 0x4B076543);
  }

  thr = -1.5;
  for (i = 0; i < 9; i++)
  {
    printf("%f %s %f\n", arr[i], "<=\0> " + 3*isGreater(&arr[i], &thr), thr);
  }

  thr = 1.5;
  for (i = 0; i < 9; i++)
  {
    printf("%f %s %f\n", arr[i], "<=\0> " + 3*isGreater(&arr[i], &thr), thr);
  }

  return 0;
}

输出：

-3.000000 <= -1.500000
-2.000000 <= -1.500000
-1.500000 <= -1.500000
-1.000000 >  -1.500000
0.000000 >  -1.500000
1.000000 >  -1.500000
1.500000 >  -1.500000
2.000000 >  -1.500000
3.000000 >  -1.500000
-3.000000 <= 1.500000
-2.000000 <= 1.500000
-1.500000 <= 1.500000
-1.000000 <= 1.500000
0.000000 <= 1.500000
1.000000 <= 1.500000
1.500000 <= 1.500000
2.000000 >  1.500000
3.000000 >  1.500000

当然，如果阈值没有改变，那么预先计算比较运算符中使用的isGreater()中的最终整数值是有意义的。

如果你害怕上面代码中的C / C ++中的未定义行为，你可以在程序集中重写代码。

Answer 2

如果您的数据是浮动的，那么您应该与浮点数进行比较，例如

float arr[10000];
float threshold;
....

float a = arr[20]; // e.g.
if (threshold > a) {....}

否则你将有昂贵的float-int转换。

Answer 3

您的示例显示了编译器生成的代码有多糟糕：

它使用NEON加载一个值只是为了将其转换为int，然后进行NEON-＆gt; ARM传输导致管道冲洗导致11~14个周期浪费。

最好的解决方案是完全手动编写功能。

但是，有一个简单的技巧可以在没有类型转换和截断的情况下进行快速浮点比较：

阈值为正（与int比较完全一样）：

void example(float * pSrc, float threshold, unsigned int count)
{
  typedef union {
    int ival,
    unsigned int uval,
    float fval
  } unitype;

  unitype v, t;
  if (count==0) return;
  t.fval = threshold;
  do {
    v.fval = *pSrc++;
    if (v.ival < t.ival) {
      // your code here
    }
    else {
      // your code here (optional)
    }
  } while (--count);
}

阈值为负（每个值比int比较多1个周期）：

void example(float * pSrc, float threshold, unsigned int count)
{
  typedef union {
    int ival,
    unsigned int uval,
    float fval
  } unitype;

  unitype v, t, temp;
  if (count==0) return;
  t.fval = threshold;
  t.uval &= 0x7fffffff;
  do {
    v.fval = *pSrc++;
    temp.uval = v.uval ^ 0x80000000;
    if (temp.ival >= t.ival) {
      // your code here
    }
    else {
      // your code here (optional)
    }
  } while (--count);
}

我认为它比上面接受的要快得多。再说一次，我有点太晚了。

Answer 4

如果舍入错误无关紧要，则应使用std::lrint。

Faster Floating Point to Integer Conversions建议使用它进行浮点转换。

高效的浮点比较（Cortex-A8）

4 个答案: