ARM intrinsics 指令集介绍 - svld1_u8

在 ARM SVE（Scalable Vector Extension） intrinsics 指令集中，svld1_u8 是基础的单元素宽度向量加载指令，用于从内存中连续加载无符号 8 位整数（uint8_t）到 SVE 向量中，是处理字节级数据（如图像像素、字符串、传感器数据等）的常用指令。

基本语法

svuint8_t svld1_u8(
    svbool_t pg,               // 掩码：指示哪些元素需要加载
    const uint8_t *base        // 基地址：内存中连续数据的起始地址
);

参数说明

1. pg（predicate mask）
   类型为 svbool_t 的掩码向量，用于标记向量中哪些位置需要加载有效数据。只有掩码位为1的元素会从内存中读取，其他位置的结果未定义（实际使用中通常忽略或填充 0）。
   • 掩码的长度由当前硬件的 SVE 向量宽度决定（例如 128 位向量对应 16 个 8 位元素，掩码含 16 个 bit）。
2. base
   指向内存中uint8_t类型数据的基地址，指令会从该地址开始连续加载数据，加载的元素数量等于掩码中1的位数（通常是整个向量长度）。

核心功能

svld1_u8 的核心是从内存连续地址加载无符号 8 位整数到 SVE 向量，并通过掩码控制有效元素。其中 “ld1” 表示 “load 1-element”，即每次加载单个元素宽度（8 位）的数据，适用于最基础的连续内存访问场景。

 

• 例如：若硬件支持 128 位 SVE 向量（可存储 16 个uint8_t），svld1_u8 会从base开始连续加载 16 个字节（base到base+15），存入向量的 16 个 lane 中，掩码pg中为1的 lane 会保留加载值。

使用场景与示例

假设需要对一个uint8_t数组的所有元素进行累加（如计算图像像素的总和），使用svld1_u8实现向量化加载：

#include <arm_sve.h>
#include <stdint.h>

uint64_t sum_uint8_array(const uint8_t* arr, size_t len) {
    uint64_t total = 0;
    size_t i = 0;
    // 获取当前硬件支持的8位元素最大向量长度（如16，对应128位向量）
    svcount_t vl = svcntb();
    
    // 生成初始掩码：i < len 时，前min(vl, len-i)个元素有效
    svbool_t pg = svwhilelt_b8(i, len);
    
    while (svptest_any(svptrue_b8(), pg)) { // 掩码有有效元素时继续循环
        // 从arr+i位置连续加载uint8_t到向量，仅加载掩码pg为1的元素
        svuint8_t vec = svld1_u8(pg, arr + i);
        
        // 累加向量中有效元素的和（仅掩码为1的元素参与）
        total += svaddv_u8(pg, vec);
        
        // 更新循环变量（i += 本次加载的元素数，即vl）
        i += vl;
        // 更新掩码（判断剩余元素是否需要加载）
        pg = svwhilelt_b8(i, len);
    }
    return total;
}

关键细节

1. 向量长度的伸缩性
   SVE 的向量长度是硬件相关的（如 128 位、256 位等），svld1_u8 会自动适配当前硬件的向量宽度，无需手动指定长度（通过svcntb()可获取 8 位元素的最大向量长度）。
2. 掩码的作用
   当数组长度len不是向量长度的整数倍时，掩码pg会标记最后一批需要加载的元素（例如len=20，vl=16，则最后一次循环的掩码仅前 4 位为 1），避免越界访问。
3. 与内存布局的配合
   svld1_u8 要求数据在内存中连续存储，且支持非对齐访问（无需严格对齐到向量宽度），但对齐到 8 字节（uint64_t）边界可提升性能。
4. 与其他加载指令的区别
   • svld1_u8 是连续加载，适用于数组、缓冲区等连续存储的 8 位数据；
   • 若需加载非连续数据（如通过索引访问），需使用svld1_gather系列指令；
   • 若需指定偏移量或部分加载，可使用svldl_u8（带长度和偏移的加载）。

总结

svld1_u8 是 SVE 中处理连续内存无符号 8 位整数的基础加载指令，通过掩码控制有效元素，自动适配硬件向量长度，广泛用于图像处理、字节流解析、传感器数据读取等场景。其设计简洁高效，是构建高性能 8 位数据处理逻辑的核心工具。