ARM、9.4MHz動作でMP3をデコードできる新アーキテクチャ「NEON」発表

  [2004/10/14]

ARMは、マルチメディア信号処理に対応する「NEONテクノロジー」を発表した。この新しい拡張機能は、次世代ARMプロセッサに実装され提供される予定。同テクノロジーは、64/128ビットハイブリッドのSIMD(single instruction multiple data)命令セットを搭載し、携帯電話など、次世代メディアの信号処理アプリケーションの高速処理を実現する狙いがある。同社によればARMv6アーキテクチャのSIMDに対して第2世代SIMDと呼んでいる。

英ARMモバイルセグメントマーケティングディレクター Oliver Gunasekara氏

64/128ビットのハイブリッドSIMDアーキテクチャ

64/128ビットSIMD

この「NEONテクノロジー」で採用されたSIMD命令セットは、レジスタ領域を64/32/16/8ビットの整数、固定小数点、浮動小数点データとしてパック化されたベクター化レジスタとして扱うことができ、例えば64ビットレジスタを、16ビットの4つのレジスタとして扱える。このベクター化レジスタは1命令でベクター演算され並列処理されることになる。最大16並列処理を実行できるとのことだ。

SIMDによる並列処理を進めた結果、オーディオ/ビデオ処理の分野で、10MHz未満という低クロック周波数でMP3オーディオデコードが実行でき、また、わずか13MHzでGSM AMR(Adaptive Multi-Rate)スピーチコーデックが実行できるとのことだ。一般的に、プロセッサの消費電力はクロック周波数に比例すると言えるが、同じデータ処理をより低クロックで実現することで、プロセッサの消費電力を削減する狙いがある。

NEON搭載チップはまだ存在しないが、同社のシミュレーションでは、MPEG-4のデコードでARMv5の4倍以上、ARMv6の2倍以上のパフォーマンスを実現し、MP3デコードに関しては、第2世代と比較して2倍弱のパフォーマンス向上を達成しているとのことだ。なお、それぞれ具体的には、133MHzのSDRAMの環境で、MPEG-4は30fpsの515kbps、CIF解像度、MP3は320kbps、48kHzのデータ処理を想定している。

パフォーマンス比較

同じ動画処理に必要なクロック周波数の比較

ベクタライズCコンパイラ

NEONテクノロジー向けにCコンパイラの開発も進んでおり、「ベクタライズCコンパイラ」と呼ぶ技術を搭載している。現在、プロトタイプは完成しているようだ。従来、DSP(Digital Signal Processor)向けのコードは、特別なカスタム関数やハンドコードでのアセンブラ記述を必要とすることが多かったが、C言語からコンパイラが直接コードを生成するようにし、生産性を上げ、移植性や再利用をやりやすくしている。現在、デジタル家電や携帯端末の分野ではコードの増大と開発サイクルの短期化が同時に進んでおり、同技術による問題点解消が期待できる。

ベクタライズCコンパイラ

また、同テクノロジー向けにOpenMAXと呼ぶオープンなAPIが提供される(OpenGLの組み込み機器向け規格「OpenGL ES」を策定する業界団体Khronosが策定)。たとえばホットスポット機能などに焦点を合わせているという。将来の新アーキテクチャに対しても新しいライブラリをリンクし直すことで対応できるとする。

ロードマップ



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