doc/optimization.txt

   1 optimization Tips (for libavcodec):
   2 ===================================
   3
   4 What to optimize:
   5 -----------------
   6 If you plan to do non-x86 architecture specific optimizations (SIMD normally),
   7 then take a look in the i386/ directory, as most important functions are
   8 already optimized for MMX.
   9
  10 If you want to do x86 optimizations then you can either try to finetune the
  11 stuff in the i386 directory or find some other functions in the C source to
  12 optimize, but there aren't many left.
  13
  14
  15 Understanding these overoptimized functions:
  16 --------------------------------------------
  17 As many functions tend to be a bit difficult to understand because
  18 of optimizations, it can be hard to optimize them further, or write
  19 architecture-specific versions. It is recommended to look at older
  20 revisions of the interesting files (for a web frontend try ViewVC at
  21 http://svn.mplayerhq.hu/ffmpeg/trunk/).
  22 Alternatively, look into the other architecture-specific versions in
  23 the i386/, ppc/, alpha/ subdirectories. Even if you don't exactly
  24 comprehend the instructions, it could help understanding the functions
  25 and how they can be optimized.
  26
  27 NOTE: If you still don't understand some function, ask at our mailing list!!!
  28 (http://lists.mplayerhq.hu/mailman/listinfo/ffmpeg-devel)
  29
  30
  31 When is an optimization justified?
  32 ----------------------------------
  33 Normally, clean and simple optimizations for widely used codecs are
  34 justified even if they only achieve an overall speedup of 0.1%. These
  35 speedups accumulate and can make a big difference after awhile. Also, if
  36 none of the following factors get worse due to an optimization -- speed,
  37 binary code size, source size, source readability -- and at least one
  38 factor improves, then an optimization is always a good idea even if the
  39 overall gain is less than 0.1%. For obscure codecs that are not often
  40 used, the goal is more toward keeping the code clean, small, and
  41 readable instead of making it 1% faster.
  42
  43
  44 WTF is that function good for ....:
  45 -----------------------------------
  46 The primary purpose of this list is to avoid wasting time optimizing functions
  47 which are rarely used.
  48
  49 put(_no_rnd)_pixels{,_x2,_y2,_xy2}
  50     Used in motion compensation (en/decoding).
  51
  52 avg_pixels{,_x2,_y2,_xy2}
  53     Used in motion compensation of B-frames.
  54     These are less important than the put*pixels functions.
  55
  56 avg_no_rnd_pixels*
  57     unused
  58
  59 pix_abs16x16{,_x2,_y2,_xy2}
  60     Used in motion estimation (encoding) with SAD.
  61
  62 pix_abs8x8{,_x2,_y2,_xy2}
  63     Used in motion estimation (encoding) with SAD of MPEG-4 4MV only.
  64     These are less important than the pix_abs16x16* functions.
  65
  66 put_mspel8_mc* / wmv2_mspel8*
  67     Used only in WMV2.
  68     it is not recommended that you waste your time with these, as WMV2
  69     is an ugly and relatively useless codec.
  70
  71 mpeg4_qpel* / *qpel_mc*
  72     Used in MPEG-4 qpel motion compensation (encoding & decoding).
  73     The qpel8 functions are used only for 4mv,
  74     the avg_* functions are used only for B-frames.
  75     Optimizing them should have a significant impact on qpel
  76     encoding & decoding.
  77
  78 qpel{8,16}_mc??_old_c / *pixels{8,16}_l4
  79     Just used to work around a bug in an old libavcodec encoder version.
  80     Don't optimize them.
  81
  82 tpel_mc_func {put,avg}_tpel_pixels_tab
  83     Used only for SVQ3, so only optimize them if you need fast SVQ3 decoding.
  84
  85 add_bytes/diff_bytes
  86     For huffyuv only, optimize if you want a faster ffhuffyuv codec.
  87
  88 get_pixels / diff_pixels
  89     Used for encoding, easy.
  90
  91 clear_blocks
  92     easiest to optimize
  93
  94 gmc
  95     Used for MPEG-4 gmc.
  96     Optimizing this should have a significant effect on the gmc decoding
  97     speed.
  98
  99 gmc1
 100     Used for chroma blocks in MPEG-4 gmc with 1 warp point
 101     (there are 4 luma & 2 chroma blocks per macroblock, so
 102     only 1/3 of the gmc blocks use this, the other 2/3
 103     use the normal put_pixel* code, but only if there is
 104     just 1 warp point).
 105     Note: DivX5 gmc always uses just 1 warp point.
 106
 107 pix_sum
 108     Used for encoding.
 109
 110 hadamard8_diff / sse / sad == pix_norm1 / dct_sad / quant_psnr / rd / bit
 111     Specific compare functions used in encoding, it depends upon the
 112     command line switches which of these are used.
 113     Don't waste your time with dct_sad & quant_psnr, they aren't
 114     really useful.
 115
 116 put_pixels_clamped / add_pixels_clamped
 117     Used for en/decoding in the IDCT, easy.
 118     Note, some optimized IDCTs have the add/put clamped code included and
 119     then put_pixels_clamped / add_pixels_clamped will be unused.
 120
 121 idct/fdct
 122     idct (encoding & decoding)
 123     fdct (encoding)
 124     difficult to optimize
 125
 126 dct_quantize_trellis
 127     Used for encoding with trellis quantization.
 128     difficult to optimize
 129
 130 dct_quantize
 131     Used for encoding.
 132
 133 dct_unquantize_mpeg1
 134     Used in MPEG-1 en/decoding.
 135
 136 dct_unquantize_mpeg2
 137     Used in MPEG-2 en/decoding.
 138
 139 dct_unquantize_h263
 140     Used in MPEG-4/H.263 en/decoding.
 141
 142 FIXME remaining functions?
 143 BTW, most of these functions are in dsputil.c/.h, some are in mpegvideo.c/.h.
 144
 145
 146
 147 Alignment:
 148 Some instructions on some architectures have strict alignment restrictions,
 149 for example most SSE/SSE2 instructions on x86.
 150 The minimum guaranteed alignment is written in the .h files, for example:
 151     void (*put_pixels_clamped)(const DCTELEM *block/*align 16*/, UINT8 *pixels/*align 8*/, int line_size);
 152
 153
 154 General Tips:
 155 -------------
 156 Use asm loops like:
 157 asm(
 158     "1: ....
 159     ...
 160     "jump_instruciton ....
 161 Do not use C loops:
 162 do{
 163     asm(
 164         ...
 165 }while()
 166
 167 Use asm() instead of intrinsics. The latter requires a good optimizing compiler
 168 which gcc is not.
 169
 170
 171 Links:
 172 ======
 173 http://www.aggregate.org/MAGIC/
 174
 175 x86-specific:
 176 -------------
 177 http://developer.intel.com/design/pentium4/manuals/248966.htm
 178
 179 The IA-32 Intel Architecture Software Developer's Manual, Volume 2:
 180 Instruction Set Reference
 181 http://developer.intel.com/design/pentium4/manuals/245471.htm
 182
 183 http://www.agner.org/assem/
 184
 185 AMD Athlon Processor x86 Code Optimization Guide:
 186 http://www.amd.com/us-en/assets/content_type/white_papers_and_tech_docs/22007.pdf
 187
 188
 189 ARM-specific:
 190 -------------
 191 ARM Architecture Reference Manual (up to ARMv5TE):
 192 http://www.arm.com/community/university/eulaarmarm.html
 193
 194 Procedure Call Standard for the ARM Architecture:
 195 http://www.arm.com/pdfs/aapcs.pdf
 196
 197 Optimization guide for ARM9E (used in Nokia 770 Internet Tablet):
 198 http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0240b/DDI0240A.pdf
 199 Optimization guide for ARM11 (used in Nokia N800 Internet Tablet):
 200 http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0211j/DDI0211J_arm1136_r1p5_trm.pdf
 201 Optimization guide for Intel XScale (used in Sharp Zaurus PDA):
 202 http://download.intel.com/design/intelxscale/27347302.pdf
 203
 204 PowerPC-specific:
 205 -----------------
 206 PowerPC32/AltiVec PIM:
 207 www.freescale.com/files/32bit/doc/ref_manual/ALTIVECPEM.pdf
 208
 209 PowerPC32/AltiVec PEM:
 210 www.freescale.com/files/32bit/doc/ref_manual/ALTIVECPIM.pdf
 211
 212 CELL/SPU:
 213 http://www-01.ibm.com/chips/techlib/techlib.nsf/techdocs/30B3520C93F437AB87257060006FFE5E/$file/Language_Extensions_for_CBEA_2.4.pdf
 214 http://www-01.ibm.com/chips/techlib/techlib.nsf/techdocs/9F820A5FFA3ECE8C8725716A0062585F/$file/CBE_Handbook_v1.1_24APR2007_pub.pdf
 215
 216 SPARC-specific:
 217 ---------------
 218 SPARC Joint Programming Specification (JPS1): Commonality
 219 http://www.fujitsu.com/downloads/PRMPWR/JPS1-R1.0.4-Common-pub.pdf
 220
 221 UltraSPARC III Processor User's Manual (contains instruction timings)
 222 http://www.sun.com/processors/manuals/USIIIv2.pdf
 223
 224 VIS Whitepaper (contains optimization guidelines)
 225 http://www.sun.com/processors/vis/download/vis/vis_whitepaper.pdf
 226
 227 GCC asm links:
 228 --------------
 229 official doc but quite ugly
 230 http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html
 231
 232 a bit old (note "+" is valid for input-output, even though the next disagrees)
 233 http://www.cs.virginia.edu/~clc5q/gcc-inline-asm.pdf