DSP & SIMD

DSP拡張機能

ARM DSP命令セット拡張機能は、高性能アプリケーションにおけるARMソリューションのDSP処理性能を向上させる一方、ポータブルのバッテリ駆動デバイスで求められる低消費電力を実現します。 DSP拡張機能は、サーボ モーター制御、Voice over IP（VoIP）、ビデオ／オーディオ コーデックなど、幅広いソフトウェア アプリケーションに最適化されており、DSP性能の向上によって、必要なタスクを効率よく処理することができます。

機能

• シングル サイクル16x16／32x16のMACを実装
• ARM7™プロセッサ ベースのCPU製品と比べ、DSP性能を2～3倍に向上
• オーバーヘッドなしのサチュレーション拡張機能をサポート
• 拡張アドレシング モードで、レジスタ ペアをロード／ストアする新しい命令
• 新しいCLZ命令が算術演算の正規化と除算性能を向上
• ARMv5TE、ARMv6、ARMv7アーキテクチャで完全サポート

アプリケーション

• オーディオ エンコード／デコード（MP3： AAC、WMA）
• サーボ モータ制御（HDD／DVD）
• MPEG4デコード
• 音声および手書き認識
• エンベデッド制御
• ビット精度のアルゴリズム（GSM-AMR）

ARMアーキテクチャをターゲットとするコンパイラは、これらのDSP拡張機能を使用することで、標準C／C++ソフトウェアのコード生成を改善することができます。これらの拡張機能は、コンパイラ組み込み関数またはインライン アセンブリ コードを介して、ソフトウェア開発者が明示的に記述できます。

性能

ARM DSP拡張機能は、DSP性能の向上にそれほど高いクロック周波数を必要としません。また、性能が向上しても、一般的な実装における消費電力の増加はほとんどありません。大量の信号処理を必要とするスマートフォンなどのエンベデッド システムをはじめ、多くのアプリケーションにおいては、DSP拡張機能によってハードウェア アクセラレータの追加が不要となります。 DSP拡張機能を実装されたプロセッサーは、32ビットARM、16ビットThumb^®の各命令セットと完全な互換性を持ちます。このため、既存のOSおよびアプリケーション コードはすべて、DSP拡張機能を備えたARMプロセッサ搭載機器で再利用できます。 この拡張機能は、ワイヤレス、大容量記憶域、自動車、コンシューマ エンターテインメント、デジタル イメージングなど幅広い市場区分に対応します。

マルチメディア向けSIMD拡張機能  

エンベデッド アプリケーションに高性能のオーディオ／ビデオ処理を提供

現世代のスマートフォンおよびインターネット機器は、高い競争力を維持するために、高水準のメディア／グラフィックス性能を備えていなければなりません。 ARMv6およびARMv7アーキテクチャのSIMD拡張機能は、より高い性能を提供します。

ARM SIMDメディア拡張は、ARMv6アーキテクチャで導入されました。まずARM1136で導入され、その後、ARM1176™、ARM11™ MPCore™、Cortex™-A5、Cortex-A8、Cortex-A9へと受け継がれてきました。 これらのSIMD拡張機能によって、ARMプロセッサを搭載したSoCの処理性能を、消費電力をさほど上げることなく高めることができます。 SIMD拡張機能は、ビデオやオーディオ コーデックなど、さまざまなソフトウェア アプリケーションに最適化され、その性能が最大75%以上高められます。  

ARMv6 SIMDの機能：

• オーディオ／ビデオ処理で75%の性能向上
• 2つの16ビット オペランドまたは4つの8ビット オペランドを同時に計算
• 小数演算
• ユーザ定義可能なサチュレーション モード（任意のワード幅）
• デュアル16x16積和／積差32x32小数MAC
• 同時8／16ビット選択演算
• 800 MHzで最大3.2 GOPSの性能向上
• 性能が向上しても一般的な実装における消費電力の増加は「ほぼゼロ」

アプリケーション：

• メディア ストリーミング
• インターネット機器
• MPEG4およびH264エンコード／デコード
• 音声および手書き認識
• FFT処理
• 複素数演算
• ビタビ処理

別個のプログラマブルDSPまたはアクセラレータを備えたアーキテクチャと比べ、SIMD拡張は、単一のツール チェーンと処理デバイスを提供することにより、アプリケーション ソフトウェア開発を簡素化します。 そのため、ソフトウェアが製品開発に果たす役割が重要となるほど、製品化期間は短縮されることになります。 また、SIMD拡張はオペレーティング システム（OS）に対して完全にトランスペアレントであるため、既存のOSポートを使用できます。 OS上で動作する新しいアプリケーションがSIMD拡張機能を明示的に使用するよう記述することにより、さらなる高性能と低消費電力を実現することも可能です。

ARMv6 SIMDを超えるテクノロジ：

ARMv6アーキテクチャの32ビット幅SIMDとは対照的に、NEON™テクノロジは、SIMDの概念を基盤とし、専用モジュールで128ビット幅のベクタ演算を実現します。 NEONテクノロジは、ARMv7アーキテクチャで導入され、ARM Cortex-Aクラスのプロセッサでのみ利用できます。

その他の情報：

• ARMオーディオ ソリューション
• オーディオ ソフトウェア