Эффективное сравнение с плавающей точкой (Cortex-A8)

Существует большой (~100 000) массив переменных с плавающей запятой, и существует порог (также с плавающей запятой).

Проблема в том, что мне приходится сравнивать каждую переменную из массива с порогом, но передача флагов NEON занимает очень много времени (~20 циклов в соответствии с профилировщиком).

Есть ли эффективный способ сравнить эти значения?

ПРИМЕЧАНИЕ. Поскольку ошибка округления не имеет значения, я попробовал следующее:

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

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

Но в этом случае я получил следующую последовательность команд процессора:

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

Поскольку преобразование происходит в NEON, не имеет значения, сравниваю ли я целые числа описанным способом или с плавающей точкой.

Источник

4 ответа

Решение

Если числа с плавающей запятой - это 32-разрядные IEEE-754, а целые числа тоже 32-разрядные, и если нет + бесконечность, -infinity и NaN Значения, мы можем сравнить числа с плавающей точкой как небольшую хитрость:

#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;
}

Выход:

-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

Конечно, имеет смысл предварительно рассчитать это окончательное целочисленное значение в isGreater() это используется в операторе сравнения, если ваш порог не изменяется.

Если вы боитесь неопределенного поведения в C/C++ в приведенном выше коде, вы можете переписать код в сборке.

Источник

Если ваши данные являются числами с плавающей точкой, то вы должны сравнить их с числами, например

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

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

в противном случае у вас будут дорогие преобразования с плавающей точкой.

Источник

Ваш пример показывает, насколько плохими могут быть сгенерированные компилятором коды:

Он загружает значение с NEON, чтобы преобразовать его в int, затем выполняет передачу NEON->ARM, которая вызывает сброс конвейера, что приводит к потере 11~14 циклов.

Наилучшим решением было бы написание функции полностью в ручной сборке.

Тем не менее, есть простой трюк, который позволяет проводить быстрые сравнения без преобразования типов и усечения:

Порог положительный (точно так же быстро, как и сравнение):

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);
}

Порог отрицательный (1 цикл больше на значение, чем сравнение int):

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);
}

Я думаю, что это будет намного быстрее, чем принятый выше. Опять я немного опоздал.

Источник

Если ошибки округления не имеют значения, вы должны использовать std:: lrint.

Более быстрые преобразования с плавающей точкой в ​​целочисленные рекомендуют использовать его для преобразования с плавающей точкой в ​​int.

Источник
Другие вопросы по тегам