Formation NEON-v7 programming | Ac6 Formation

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ac6 ac6-formation Processors ARM Cores NEON-v7 programming
RC1NEON-v7 programming
This course explains how to use ARMv7 NEON SIMD instructions to boost multimedia algorithms

Objectives

  • This course has been designed for programmers wanting to run multimedia algorithms on NEON Single Instruction Multiple Data execute units on ARMv7 processors.
  • Each instruction family is detailed, first at assembly level, and then at C level using macros developed present in arm_neon.h file.
  • Several tricky usage of processing instructions are provided.
  • Vector and vector element load / store instructions are studied and guidelines for organizing data in memory are provided to minimize the number of memory accesses.
  • The underlying cache operation as well as preload mechanisms (instruction and hardware prefetch) are detailed to explain how a processing can be pipelined .
  • The course shows how DSP typical algorithms such as FIR and FFT can be vectorized and then optimized to be executed on NEON unit.

Labs are compiled with GCC and run on a Linux Cortex-A9 board or a simulator
A more detailed course description is available on request at formation@ac6-formation.com
  • Knowledge of ARMv7 instruction sets.
  • Cours théorique
    • Support PDF (en anglais), imprimé en présentiel ; à distance via Teams.
    • Assistance du formateur tout au long de la formation.
  • Activités pratiques (40-50% de la durée)
    • Exemples de code, exercices et solutions.
    • À distance : un PC Linux en ligne par stagiaire, avec carte émulée ou physique selon le cours.
    • Présentiel / sur site : un PC (un par binôme au-delà de 6 stagiaires), carte cible et manuel d'installation si nécessaire.
  • Machine virtuelle préconfigurée téléchargeable pour refaire les TP après le cours.
  • Chaque session débute par un point avec les stagiaires.
  • Tout ingénieur ou technicien en systèmes embarqués possédant les prérequis ci-dessus.
  • Les prérequis sont évalués avant la formation.
  • Les progrès sont évalués par le formateur via les exercices pratiques, et par des quizz pour les sections sans exercices.
  • Chaque stagiaire reçoit une attestation de réussite.
  • En cas de prérequis manquant, une formation différente ou complémentaire est proposée.

Plan du cours

  • Clarifying the resources shared by NEON and VFP
  • Register bank, Q registers, D registers
  • Data types
  • Vector vs scalar
  • Related system registers
  • Alignment issues
  • Enabling NEON/VFP
  • Differences between NEONv7 and NEONv8
  • Instructions producing wider / narrower results
  • Instructions modifiers
  • Selecting the shape
  • Selecting the operand / result type
  • Syntax flexibility
  • Declaring initialized vectors in C language
  • Using unions with vectors and arrays of vectors to simplify the debug
  • Casting vectors
  • Addressing modes
  • Vector load / store
  • Vector load / store multiple
  • Element and structure load / store instructions
    • Multiple single elements
    • Single element to 1 lane
    • Single elements to all lanes
  • Optimizing the ordering of data in memory to take benefit of 2-, 3- and 4- element structures
Exercise :  Example: managing audio samples
  • Processor acceleration mechanisms: store merging buffers
Exercise :  Using load with de-interleaving instructions to store all right lane samples into a vector and left lane samples into another vector
  • Move
  • Swap
  • Table lookup
  • Vector transpose
  • Vector zip / unzip
  • Data transfer between NEON and integer unit
Exercise :  Clarifying narrow and long instructions, building a vector from bytes selected from a pair of vectors
  • Logical AND, Bit Clear, OR, XOR
  • Operations with immediate values
  • Bitwise insert instructions, avoiding branches
  • Count Leading zeros, ones, signs
  • Normalizing floating point numbers when VFP is not implemented
  • Scalar duplicate
  • Extract
  • Shift with possible rounding and saturation
  • Bitfield reverse
Exercise :  Transposing a matrix, shifting a large bitmap using vector instructions
  • Arithmetic instructions
    • Add, modulo vs saturated arithmetic
    • Halving / Doubling the result
    • Rounding
    • Subtract
    • Multiply
    • Multiply accumulate / Multiply subtract
    • Absolute value
    • Min / Max
Exercise :  Implementing a complex multiply accumulate with NEON
  • Conversion instructions
    • Converting Floating Point numbers into Fixed point numbers
    • Converting Fixed point numbers into Floating point numbers
Exercise :  Converting fixed-point elements into single precision floating point values and adding the resulting elements
  • Advanced arithmetic instructions
    • Reciprocal estimate, reciprocal square root estimate, Newton-raphson algorithm
    • Pairwise instructions
  • Element comparison
  • FIR filter
    • Converting the scalar algorithm into a vector algorithm
    • Finding the NEON instructions to encode the vector algorithm
    • Optimizing the code
    • Using the performance monitor to tune the algorithm
  • FFT (DFT)
    • Converting the scalar algorithm into a vector algorithm, understanding how circle properties can be used to process 4 angles concurrently
    • Finding the NEON instructions to encode the vector algorithm
    • Optimizing the code
    • Using the performance monitor to tune the algorithm
Plus d'information

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Les inscriptions aux sessions de formation sont acceptées jusqu'à une semaine avant le début de la formation. Pour une inscription plus tardive nous consulter

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Ce cours peut être dispensé dans notre centre de formation près de Paris ou dans vos locaux, en France ou dans le monde entier.

Les sessions inter-entreprises programmées sont ouvertes dès deux inscrits. Sous condition d'un dossier complet, les inscriptions sont acceptées jusqu'à une semaine avant le début de la formation.

Dernière mise à jour du plan de cours : 20 mai 2026

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