Android使用neon加速memcpy

  欢迎大家关注一下我开源的一个音视频库，HardwareVideoCodec是一个高效的Android音视频编码库，支持软编和硬编。使用它你可以很容易的实现任何分辨率的视频编码，无需关心摄像头预览大小。一切都如此简单。目前已迭代多个稳定版本，欢迎查阅学习和使用，如有BUG或建议，欢迎Issue。

  memcpy是C/C++的一个标准函数，原型void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n)，用于从源src所指的内存地址的起始位置开始拷贝n个字节到目标dest所指的内存地址的起始位置中。
  Neon是适用于ARM Cortex-A系列处理器的一种128位SIMD(Single Instruction, Multiple Data,单指令、多数据)扩展结构。neon支持一次指令处理多个数据，比如处理8个8-bit、4个16-bit、2个32-bit或1个64-bit。正是这个特性可以用于加速内存拷贝。
  在正常情况下memcpy的性能已经足够使用了，但是当我们因为某些原因在拷贝大内存遇到瓶颈的时候，就得使用neon来加速内存拷贝。我是在使用glMapBufferRange把PBO从GPU内存映射到CPU内存的时候遇到了耗时问题，数据大小有921600字节，正常需要6ms就能完成，现在需要30ms。在找不到原因的情况下，暂且使用neon来优化性能。
  在使用neon后，内存拷贝时间也恢复了正常，并且还有2/3的效率提升，能达到4ms。通过汇编代码使用neon是最高效的方式，下面直接上代码。

#ifdef  __ARM__
static void neon_memcpy(volatile unsigned char *dst, volatile unsigned char *src, int sz)
{
    if (sz & 63)
        sz = (sz & -64) + 64;
    asm volatile (
    "NEONCopyPLD: \n"
            " VLDM %[src]!,{d0-d7} \n"
            " VSTM %[dst]!,{d0-d7} \n"
            " SUBS %[sz],%[sz],#0x40 \n"
            " BGT NEONCopyPLD \n"
    : [dst]"+r"(dst), [src]"+r"(src), [sz]"+r"(sz) : : "d0", "d1", "d2", "d3", "d4", "d5", "d6", "d7", "cc", "memory");
}
#endif

  Android使用neon需要增加编译参数支持。

#arm架构增加neon支持
ifeq ($(TARGET_ARCH_ABI),armeabi-v7a)
LOCAL_CFLAGS := -D__cpusplus -g -mfloat-abi=softfp -mfpu=neon -march=armv7-a -mtune=cortex-a8 -DHAVE_NEON=1
endif
#开启两个架构的neon支持（x86可以通过将neon转为sse间接支持）
ifeq ($(TARGET_ARCH_ABI),$(filter $(TARGET_ARCH_ABI), armeabi-v7a x86))
LOCAL_ARM_NEON := true
endif
LOCAL_STATIC_LIBRARIES := cpufeatures

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
$(call import-module,android/cpufeatures)

  由于并不是所有的armv7架构cpu都支持neon，所以这里增加cpufeatures库用来判断是否支持neon。下面是正确的使用方式。

    #ifdef  __ARM__
        if (android_getCpuFamily() == ANDROID_CPU_FAMILY_ARM &&
            (android_getCpuFeatures() & ANDROID_CPU_ARM_FEATURE_NEON) != 0){//支持NEON
            neon_memcpy(destBuffer, src, length);
        }else{
            memcpy(destBuffer, src, length);
        }
    #else
        //其它架构使用memcpy
        memcpy(destBuffer, src, length);
    #endif

  事实上并不是只有arm架构才支持SIMD，x86也是支持的（SSE），并且Android也提供了适用于x86的NEON_2_SSE.h。x86并不直接支持neon指令，二十通过这个头文件将其转为sse指令，以提供与neon相同的api。有兴趣的童鞋可以研究一下。