Arm Helium技術(shù)指南：Cortex-M系列處理器的矢量運(yùn)算擴(kuò)展

目　　錄
譯者序
序
前言
第1章　緒論　/ 1
1.1　Helium簡(jiǎn)介　/ 2
1.2　Armv8.1-M架構(gòu)　/ 3
1.3　對(duì)比其他Arm SIMD/DSP
　　　特性　/ 6
1.3.1　Helium對(duì)比Neon　/ 7
1.3.2　Helium對(duì)比可伸縮矢量
　　　擴(kuò)展　/ 8
1.3.3　Helium對(duì)比Cortex-M的
　　　DSP特性　/ 9
1.3.4　Helium對(duì)比專用DSP　/ 9
1.4　Helium用例　/ 10
1.5　問(wèn)題　/ 10
第2章　SIMD/矢量處理器概論　/ 11
2.1　SIMD/矢量處理　/ 11
2.2　浮點(diǎn)數(shù)和定點(diǎn)數(shù)　/ 12
2.2.1　飽和運(yùn)算　/ 15
2.2.2　定點(diǎn)和浮點(diǎn)DSP　/ 15
2.2.3　Helium浮點(diǎn)格式　/ 16
2.2.4　C數(shù)據(jù)類型和原語(yǔ)　/ 16
2.3　問(wèn)題　/ 17
第3章　Helium架構(gòu)　/ 18
3.1　Helium基礎(chǔ)概念　/ 18
3.1.1　Helium寄存器　/ 20
3.1.2　通道　/ 21
3.1.3　矢令塊和節(jié)拍　/ 22
3.1.4　指令示例　/ 23
3.2　Helium矢量處理　/ 24
3.3　低開(kāi)銷分支擴(kuò)展　/ 25
3.4　尾部預(yù)測(cè)　/ 27
3.5　Helium指令集　/ 29
3.5.1　指令集基礎(chǔ)　/ 29
3.5.2　指令修飾符　/ 31
3.5.3　指令形態(tài)　/ 32
3.6　問(wèn)題　/ 33
第4章　數(shù)據(jù)處理指令　/ 34
4.1　算術(shù)運(yùn)算　/ 34
4.1.1　加法和減法　/ 34
4.1.2　絕對(duì)值　/ 38
4.1.3　移位　/ 40
4.1.4　邏輯操作　/ 46
4.1.5　最小值和最大值　/ 47
4.1.6　格式轉(zhuǎn)換和舍入　/ 50
4.1.7　位計(jì)數(shù)　/ 52
4.1.8　元素反轉(zhuǎn)　/ 53
4.2　乘法運(yùn)算　/ 54
4.2.1　乘法指令　/ 54
4.2.2　乘加指令　/ 57
4.2.3　復(fù)數(shù)運(yùn)算指令　/ 65
4.2.4　定點(diǎn)復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算　/ 68
4.3　數(shù)據(jù)移動(dòng)　/ 68
4.4　比較和預(yù)測(cè)　/ 73
4.5　問(wèn)題　/ 79
第5章　內(nèi)存訪問(wèn)指令　/ 80
5.1　矢量加載和存儲(chǔ)　/ 80
5.2　離散-聚合　/ 81
5.3　交織和解交織加載/存儲(chǔ)　/ 87
5.4　問(wèn)題　/ 90
第6章　Helium分支、標(biāo)量和其他指令　/ 91
6.1　低開(kāi)銷分支擴(kuò)展　/ 91
6.2　Armv8.1-M標(biāo)量指令　/ 94
6.2.1　條件執(zhí)行　/ 94
6.2.2　通用寄存器移位　/ 97
6.3　其他指令　/ 100
6.4　問(wèn)題　/ 101
第7章　Helium編程　/ 102
7.1　編譯器和工具　/ 102
7.1.1　Arm Compiler 6　/ 103
7.1.2　GCC Helium功能　/ 104
7.1.3　Helium CPU內(nèi)核的調(diào)試、
　　　跟蹤、剖析　/ 104
7.2　Helium編程方式　/ 105
7.3　矢量庫(kù)　/ 105
7.4　自動(dòng)矢量化　/ 106
7.4.1　使用矢量化編譯器　/ 107
7.4.2　面向自動(dòng)矢量化編程　/ 109
7.4.3　自動(dòng)矢量化示例　/ 111
7.5　Helium原語(yǔ)函數(shù)　/ 112
7.5.1　原語(yǔ)編程　/ 113
7.5.2　原語(yǔ)預(yù)測(cè)　/ 115
7.5.3　原語(yǔ)點(diǎn)積示例　/ 117
7.5.4　原語(yǔ)離散-聚合示例　/ 120
7.5.5　原語(yǔ)尾部處理　/ 121
7.5.6　原語(yǔ)函數(shù)工作流　/ 122
7.6　Helium匯編代碼　/ 123
7.6.1　內(nèi)聯(lián)匯編代碼　/ 123
7.6.2　內(nèi)聯(lián)匯編示例　/ 125
7.6.3　原生匯編語(yǔ)言函數(shù)　/ 127
7.7　從其他架構(gòu)移植DSP
　　　　 代碼　/ 127
7.8　Helium底層代碼　/ 128
7.8.1　使能Helium　/ 128
7.8.2　檢測(cè)Helium　/ 129
7.8.3　異常處理　/ 129
7.9　問(wèn)題　/ 132
第8章　性能和優(yōu)化　/ 133
8.1　代碼剖析和性能評(píng)估　/ 133
8.1.1　Helium性能計(jì)數(shù)器和
　　　比率　/ 134
8.1.2　嵌入式跟蹤宏單元　/ 140
8.2　性能考量　/ 141
8.3　性能和Cortex-M內(nèi)存系統(tǒng)　/ 141
8.3.1　緩存　/ 142
8.3.2　緊耦合內(nèi)存　/ 143
8.4　雙矢令塊微架構(gòu)的性能考量　/ 144
8.5　性能示例　/ 145
8.6　問(wèn)題　/ 148
第9章　DSP基礎(chǔ)　/ 149
9.1　矩陣運(yùn)算　/ 149
9.1.1　矩陣乘法　/ 149
9.1.2　矩陣轉(zhuǎn)置　/ 151
9.2　傅里葉變換　/ 153
9.2.1　傅里葉變換簡(jiǎn)介　/ 153
9.2.2　快速傅里葉變換　/ 153
9.2.3　FFT示例　/ 155
第10章　DSP濾波　/ 157
10.1　卷積　/ 157
10.2　 濾波器　/ 158
10.2.1　FIR濾波器簡(jiǎn)介　/ 158
10.2.2　FIR濾波器示例　/ 159
第11章　應(yīng)用示例　/ 161
11.1　圖像處理　/ 161
11.2　加密　/ 165
11.2.1　大數(shù)算術(shù)　/ 165
11.2.2　多項(xiàng)式乘法　/ 167
第12章　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)　/ 175
12.1　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介　/ 176
12.1.1　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　/ 177
12.1.2　循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　/ 178
12.2　CMSIS-NN　/ 179
12.2.1　CMSIS-NN優(yōu)化　/ 180
12.2.2　CMSIS-NN Helium優(yōu)化　/ 181
12.3　微控制器TensorFlow Lite　/ 182
12.3.1　用于微控制器和CMSIS-NN
　　　　的TensorFlow Lite　/ 183
12.3.2　模型轉(zhuǎn)換　/ 183
12.3.3　在Helium Cortex-M CPU
　　　　上部署模型　/ 184
12.3.4　關(guān)鍵字檢測(cè)示例　/ 184
12.4　針對(duì)Helium轉(zhuǎn)換神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　/ 186
12.5　經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)　/ 189
參考答案　/ 191
擴(kuò)展閱讀　/ 193