FFmpeg Assembly Dili Okulu

Giriş

• FFmpeg’in assembly dili dersine hoş geldiniz. Bu ders, assembly dilinin FFmpeg’de nasıl yazıldığına dair temel bilgileri sunar.

Gerekli bilgi

• C dili, özellikle de pointer’lar hakkında bilgi gereklidir.
• Lise düzeyinde matematik bilgisi (skaler ve vektör, toplama, çarpma vb.) gereklidir.

Assembly dili nedir?

• Assembly dili, CPU’nun işlediği komutlara doğrudan karşılık gelen kodun yazıldığı bir programlama dilidir.
• FFmpeg’deki assembly kodlarının çoğu SIMD’dir (Single Instruction Multiple Data); buna vektör programlama da denir.
• SIMD, görüntü, video ve ses gibi bellekte sıralı olarak depolanan çok sayıdaki veriyi işlemek için uygundur.

Neden assembly diliyle yazılır?

• Multimedya işleme hızını artırmak içindir. Assembly koduyla yazıldığında 10 katın üzerinde hız artışı elde edilebilir.
• FFmpeg’de intrinsics kullanılmaz, bunun yerine doğrudan assembly kodu yazılır. Intrinsics genellikle elle yazılmış assembly’den %10-15 daha yavaştır.

Assembly dili türleri

• Bu ders x86 64-bit assembly diline odaklanır. Bu mimari amd64 olarak da bilinir ve Intel CPU’larda da çalışır.
• x86 assembly söz diziminde AT&T ve Intel olmak üzere iki tür vardır; bu derste Intel söz dizimi kullanılacaktır.

Destekleyici kaynaklar

• FFmpeg assembly programlama, yüksek performanslı görüntü işlemeye odaklanır ve kendine özgü bir yaklaşım benimser.
• "The Art of 64-bit assembly" kitabındaki diyagramlar faydalı olabilir.

Register’lar

• Register’lar, CPU içinde verinin işlendiği alanlardır. CPU belleği doğrudan işlemez; veriyi register’lara yükleyip işledikten sonra tekrar belleğe yazar.

Genel amaçlı register’lar

• Genel amaçlı register’lar (GPR), veri veya bellek adresi içerebilir. FFmpeg’in assembly kodunda GPR’ler çoğunlukla birer dayanak noktası görevi görür.

Vektör register’lar

• Vektör (SIMD) register’ları birden fazla veri öğesi içerir. Farklı türlerde vektör register’ları vardır.
• Video sıkıştırma ve açma hesaplamalarının çoğu tamsayı tabanlıdır.

x86inc.asm dahil etme

• x86inc.asm, FFmpeg, x264 ve dav1d’de assembly programcılarının işini kolaylaştırmak için kullanılan hafif bir soyutlama katmanıdır.

Basit skaler assembly kodu

• Örnek kod üzerinden skaler assembly kodunun nasıl çalıştığı açıklanır.

Temel vektör fonksiyonlarını anlamak

• İlk SIMD fonksiyonu örneği üzerinden her satırın ne anlama geldiği açıklanır.
• movu, paddb gibi komutlar kullanılarak vektör işlemleri yapılır.
• Fonksiyon, argüman verisini değiştirir ve bir değer döndürmez.

[GN⁺]

Hacker News görüşü

• Aynı konuya dair bir başka kaynak olarak FFmpeg ve dav1d örnekleri var

  • FFmpeg sık kullanıldığı için açık bir kullanım örneği olarak görülebilir
  • dav1d, başlıca tarayıcılarda ve Android işletim sisteminde kullanılıyor; başarısındaki büyük etkenlerden biri elle yazılmış SIMD
  • dav1d içindeki bazı kodlar günde trilyonlarca kez çalıştırıldığı için mümkün olan en yüksek hızda çalışmaları gerekiyor
  • Elle yazılmış SIMD ile derleyicinin ürettiği SIMD arasındaki performans farkı %50'ye kadar çıkabiliyor
  • Bu tür teknikleri sürdürmek için FFmpeg assembly language school gibi kaynaklar önemli

• Assembly yazmaktan ziyade intrinsic kullanmanın daha değerli olduğunu düşünüyorum, ama okumak çok faydalıydı

  • Compiler Explorer kullanarak derleyicinin performans optimizasyonu için yaptığı iyileştirmeleri anladım

• Bu rehberin çok harika olduğunu düşünüyorum

  • Düşük seviyeye ilgi duyduğum dönemde keşke bu rehber elimde olsaydı

• Assembly öğrenmenin ya da uygulamanın bir "eğlencesi" olup olmadığını merak ediyorum

  • LISP ya da RISC-V gibi eğlenceli mi, yoksa COBOL gibi belirli sistemlerle ve işler için mi öğreniliyor, merak ediyorum
  • Günlük işimde assembly kullanmak için bir nedenim yok ama sırf eğlence için zaman yatırmaya değer mi diye merak ediyorum

• q soneki pointer boyutunu gösteriyor ve 64 bit sistemlerde bu 8

  • Cümle kafa karıştırıcı geliyor
  • i.e ifadesi i.e., olmalı ve *(* bir açılış parantezi olmalı
  • sizeof pointer döndürmez

• K&R referansına övgü

  • C ve programlamayı öğrenmek için satın aldığım ilk kitaptı
  • İlk başta C++ öğrenmiştim ama fazla soyut olduğu için anlaması zordu

• Assembly kullanmanın dezavantajı, kodun mimariye bağımlı olması

  • x86, arm ve x86_64 için ayrı ayrı farklı kod yazmak gerekiyor
  • SIMD için taşınabilir kod yazmanın iyi bir yolu yok
  • Rust taşınabilir SIMD API'sini stabilize ediyor ve Zig SIMD desteği sunuyor, ama FFmpeg hâlâ hızdan memnun olmayabilir

• Inline assembly'ye karşı çıkılmasını anlamıyorum

  • Inline assembly, assembly fonksiyonu çağırmaktan daha verimli gibi görünüyor

• Bu kaynak mükemmel

  • 386 döneminin x86 assembly'sini biliyordum ama daha gelişmiş işlemciler çok karmaşıktı
  • Modern CPU'ların SIMD özellikleri hakkında daha fazla şey öğrenmek istiyorum

• Assembly'nin C'den 10 kat daha hızlı olduğu iddiasının hâlâ doğru olup olmadığını merak ediyorum

  • Derleyicilerin, elle yazılmış assembly'ye yaklaşamayacak kadar duraklayıp duraklamadığını merak ediyorum