You are here
Тест "Счастливые билеты" для других платформ
вт, 07/09/2021 - 14:48 - st
В записи Тест "Счастливые билеты" приводятся результаты для ПМК, но в комментариях накопилось немало полезных примеров для некалькуляторных платформ. Все они перенесены в эту новую запись.
Метки публикаций:
Комментарии
Мультиклет Р1 0,84с на ... 80МГц?!
Сделал тест "счастливых билетов" под мультиклетовский си-компилятор:
Результат ажно 0,84 секунды при тактовой частоте процессора 80МГц, получившееся быстродействие порядка 10млн. операций в секунду, это очень мало! Ежели выкинуть выражение if ((a+b+c)==(d+e+f)) g++; то время выполнения программы падает вдвое, всё-таки распараллеливание операций по клеткам есть, но сама компиляция организована не лучшим образом! Даже если учесть отсутствие распараллеливания из-за циклов, то производительность должна быть всё равно минимум почти на порядок выше!
Вердикт: пока лучше грызть ассемблер!
Сайт
0,78с
Оптимизировал алгоритм, время расчёта уменьшилось до 0,78с:
Сайт
0,63 с на асме мультиклета ;-(
Сделал "Счастливые билеты" на мультиклетовском асме, я прямо в недоумении от результата... Порядка 30 млн. оп./с. Ещё особенность программрования на асме вылезла - внутри микропрограммы не должно быть больше одной ссылки на одну микропрограмму, а также больше одной ссылки на один и тот же регистр. Может быть ветвление, но со ссылками на разные микропрограммы. Можно подумать по оптимизации программы, но похоже сильно много не выжмешь, миллион пустых циклов выполняются за 0,22 секунды, всё равно как-то не вяжется с 80МГц. Похоже время жрёт подгрузка микропрограмм в ядро. Операнды целочисленные, использовались только регистры общего назначения.
Сайт
Ардуино
Тест на ардуине к моему изумлению дал 0,78с при частоте ATMega328P 16МГц!
А вот миллион пустых циклов выполняется ажно 6 секунд, так что ардуиновый компилятор весьма неоднозначен.
Сайт
MSTN-M100
В России весной 2017 выпустили отечественную плату на основе миландровского микроконтроллера марки К1986ВЕ92QI, а в качестве IDE разработчики платы взяли бесплатную NetBeans со своими дополнениями.
Время выполнения теста при тактовой частоте 80МГц составило 0,105с, то есть всего 105мс! В среднем, на выполнение главного цикла уходит шесть операций, плюс операция на внешние циклы, то получается, что результирующее быстродействие на уровне 67 млн. оп/с, то есть, по тактам, порядка 83% от теоретического, хотя если считать по даташиту в 1,25 млн. оп./с. на 1МГц, то выходит 67% теоретического быстродействия!
Поскольку флешпамять микроконтроллера имеет задержку в четыре такта, хоть и разбита на четыре параллельно работающих банка, я думаю, что код программы компилятор вполне мог поместить в оперативную память микроконтроллера. Кстати, есть один тонкий момент, у ядра ARM Cortex-M3 есть несколько команд, выполняющих по две операции за такт, например умножение плюс сложение, поэтому такие впечатляющие результаты могут получаться за счёт архитектурных особенностей микроконтроллера. Впечатляюще, не правда, ли?
Результат рассчитывается честно, не 55251, и не 55253, а честных 55252 билета)
Добавлено. Разобрался с функциями и переменными, выложил обновлённый тест, результаты прежние.
Исправлено. Убраны вводящие в заблуждения результаты, полученные в результате ошибки в программе расчёта миллиона пустых циклов, из-за которой я сделал неправильные выводы.
Сайт
Попробуй
Попробуй полностью отключить оптимизацию у компилятора. Там наверняка GNU C, он с этой задачкой справляется на уровне -o2 очень неплохо.
Оптимизация
Пробовал я вместо набора команд С11 ставить С89 и С99, вместо режима оптимизации О2 ставил О0, результаты такие же. А потом я вместо 80МГц поставил 16МГц и что же?! Тоже самое, и нагрев кристалла остался прежним! Похоже, настроенный интэковцами компилятор нагло игнорит все мои поползновения в сторону уменьшения оптимизации при компиляции программы. Добавлю, что в Кейле тактовая частота действительно устанавливалась 16МГц и микросхема была холодной.
Сайт
Нашёл ошибку!
Нашёл ошибку в программе миллион пустых циклов! Вместо миллиона пустых циклов программа выполняла миллион включений или выключений светодиода, а поскольку неэффективный алгоритм включения/выключения единичного пина даёт задержку, то и получалось резкое увеличение времени выполнения.
А вот написание программы выполнения миллионов пустых циклов, не дало возможности измерить период выполнения, период расчёта можно измерить только осциллографом или частотомером. По-видимому интеллекта оптимизатора хватает на то, чтобы обратить внимание на миллион пустых вычислений, и, по-видимому, в готовой программе меняется алгоритм, для подгонки результата! Поэтому миллион пустых циклов можно считать заведомо не пригодным для оценки эффективности компиляторов, которые его могут просто обходить.
Прошу извинения за ошибочную оценку. И никто мордой не ткнул)
Сайт
Быстродействие операций ввода-вывода
Допущенная ошибка в попытке оценить время выполнения миллиона пустых циклов дала интересный побочный результат. Миллион операций вывода одного дискретного бита в порт микроконтроллера на основе библиотеки stdio.h выполняется за 0,84с то есть порядка 1,2 млн оп. выв. /с. Если оценить затраты на цикл в три операции, то выходит, что функция вывода в порт выполняется от 20 (по тактам) до 25 (по даташиту) операций!
Добавлено.
Скомпилировал вот такой код:
Итого, время выполнения цикла... 2деления х 2мкс/дел х 0,2 множитель развертки, итого... 0,8мкс... В общем, затраты времени только на операцию вывода бита в порт.
Прошу специалистов прокомментировать код, по-моему где-то я ошибся.
Сайт
Конвейер
Не рассматривали такую особенность современных ARM-ов? Это сильно может сбить ввод-вывод.
???
А как конвейер может уменьшить выполнение функции for (a=1000000; a>=1; a--); до ста тактов? Где я ошибся?
Сайт
Конвейер не может, зато компилятор отлично может
вообще выбросить ваш пустой цикл из бинарника
Пустой цикл
Пустой цикл был нужен для оценки быстродействия скомпилированной программы по сравнению со "Счастливыми билетами", видимо компилятор действительно заменяет миллион пустых циклом, одним с вычетом миллиона вместо декремента.
Сайт
Ватник wrote: вообще
[quote=Ватник]вообще выбросить ваш пустой цикл из бинарника[/quote]
А это легко проверить - посмотреть lst файл.
Электромонтёр wrote: А как
[quote=Электромонтёр]А как конвейер может уменьшить выполнение функции for (a=1000000; a>=1; a--); до ста тактов? Где я ошибся?[/quote]
Предсказание переходов, очень даже может.
MSTN-M100
Тема перенесена на форум
Рекорд неэффективности?
Написал php-скрипт для MB77.07 на микросхеме К1879ХБ1Я. Результат: 1,98 с на частоте 324МГц. В зависимости от нагрузки на процессор, значение несколько меняется. С учётом быстродействия ядра ARM1176JZF-S на уровне 1,25 DMIPS/MHz эффективность составляет 0,9%. Пожалуй, php5-fpm 5.6.38 это рекорд неэффективности?
Обновлено: - рекорд побит Питоном.
Сайт
PHP
Ну так то же интерпретируемый PHP. Интересно было бы сравнить на Питоне, запущенном на этом же микрокомпьютере.
То же самое
И Похапэ и Питон компилируются в П-код, выполняемый на своей виртуальной машине/процессоре. Разница в производительности может иметь место, но не принципиальная.
PHP против С на i5 :)
Отослал тест Антону Прибора -
Сайт
Зато
Зато, судя по первой же статье, Антон знает, почему надо писать плохой код :) Прикладного программиста от сохи видно за версту.
Пхп супротив Питон
[quote=Serguei_Tarassov]И Похапэ и Питон компилируются в П-код, выполняемый на своей виртуальной машине/процессоре. Разница в производительности может иметь место, но не принципиальная.[/quote]
Да, поэтому мне и интересно узнать, кто из этих байт-кодных машин быстрее :)
Ruby бьёт антирекорд PHP5-FPM!
Тест на Ruby 2.1.15 Процессор тот же, результат:

Руби занимает второе место по неэффективности - 0,35%
Вот сам скрипт:
Обновлено: рекорд побит Питоном.
Сайт
Новый антирекорд python3 - 14 секунд.
Python 3.4.2 дал наихудший результат - от 14 до 20 секунд, в среднем 17:

Эффективность - 0,13%! Питон с достоинством занимает первое место моего хит-парада по неэффективности :)
РНР-то оказывается не так уж и плох :)
Почему-то заметный разброс, у PHP и Ruby порядка, ±5% а у питона достигает ±15%
Скрипт:
Стоит отдать должное - у Питона довольно удобный синтаксис. Однако, за удобство приходится платить
кровьюпроизводительностью. Если выполнение теста требует 7 млн. операций и занимает 14 секунд, то в результате от 405млн (324х1,25) оп./с остаётся жалкие 0,5 млн. оп./с. А это значит, что благодаря Питону российская 90-нм СБИС К1879ХБ1Я 2010 года скатывается до советской 6-мкм БИС К580ИК80 1977 года, на 33 года назад!Сайт
Набортный Perl
На десерт запустил тест на бортовом Perl 5.20.2, cредний результат 9,5 с:
Эффективность - 0,18%.
Скрипт:
Получается, из всех скриптовых интерпретаторов наименьшим злом является Rubi, вдвое хуже - Perl и втрое - Python.
Сайт
Ещё какой нибудь Форт проверить
тоже интересно бы было :)
Python3 на BeagleBone Black: 3.4сек
Проверил вышеупомянутый скрипт на Питоне3 под BeagleBone Black, AM335x 1GHz ARM® Cortex-A8:
А вообще было интересно увидеть, что ПХП быстрее Питона. Мнда
Преимущество архитектура Cortex-A8 перед 1176
Ядро ARM1176 СБИС К1879ХБ1Я имеет производительность 1,25DMIPS/MHz, а ARM Cortex-A8 2,0 DMIPS/MHz, то есть AM335x на 1ГГц должно быть впятеро производительнее ARM-ядра К1879ХБ1Я на 324МГц. Если у меня на Питоне минимальный результат был 14с, то у тебя должно получится 2,8с :) Хотя, если учитывать среднее значение 17с, то получается в аккурат 3,4с :)
Да, получилось значительно быстрее :)
Сайт
Питон 2 vs 3
Второй питон побыстрее тут:
Довнгрейд помог Питону )
Да разница

двухкратнаяполуторная.Простой довнгрейд буквально вдвое улучшил обстановку :) Вот не ожидал!
Обновлено: Путём многократного запуска теста, преимущество второго питона оказалось не столь значительно.
Сайт
На RaspberryPi Zero иначе
На RaspberryPi Zero иначе: 5.3 и 5.1 сек соответственно:
"Малинка" Zero на 1GHz ARM11 процессоре.
Для чистоты эксперимента
Вполне согласуется с моими результатами, у К1879ХБ1Я частота втрое ниже.
Для чистоты эксперимента перепрошил микрокомпьютер. В общем, руби как был 5 секунд, так и остался, перл 10 с, второй питон 9-11с, третий питон 14-17с. Второй питон больше разброс даёт.
Сайт
"Билеты" на GCC
Для логического завершения экспериментов по тестированию эффективности различных интерпретаторов по предложению Vitasam провёл тест "Счастливые билеты", скомпилированные компилятором GCC. Вот тестовая программа:
Поскольку, GCC имеет регулировку оптимизации, я проверил на всех доступных уровнях- по умолчанию, О0, О1, О2 и О3:
Тест проводился на ARM1176 ядре СБИС К1879ХБ1Я, работающем на частоте 324 МГц и обладающий усреднённой производительностью 324х1,25 = 405 млн.оп/с.
Итак, результат оптимизации по умолчанию - 0,174 с, быстродействие - 40 млн.оп./с, эффективность - 10%. Что-то не очень, хотя уже в десять раз быстрее php и в 81 раз быстрее python 3.
Результат с выключенной оптимизации О0 тот же - 0,174 с, быстродействие - 40 млн.оп./с, эффективность - 10%. Очевидно, в gcc по умолчанию оптимизация отключена.
Результат с начальной оптимизацией О1 в семь раз лучше - 0,024 с, быстродействие - 290 млн.оп./с, эффективность - 72%. Вот это уже похоже на правду, вот она мощь процессора!
Результат со средней оптимизацией О2 - 0,02 с, быстродействие - 350 млн.оп./с, эффективность - 86%. Можно сказать, что результат приближается к ассемблерному.
Наконец, максимальное ускорение! Результат с наибольшей оптимизацией О3 поражает - 0,014 с, быстродействие - 500 млн.оп./с, эффективность - 123% :) Чудес не бывает, а вечный двигатель построить ещё никому не удалось. Компилятор явно развернул внутренний цикл.
По результатам экспериментов тиснул статейку :)
З.Ы. Если кто найдёт простую реализацию ЧПУ на RaspberryPi вместо GRBL на ардуине, дайте ссылку. Простую - это значит, как на ардуине, залил прошивку и работай, безо всяких сборок и перекомпиляций ядра из сорцов :)
Сайт
Хорошее исследование
Хорошее исследование!
А про простую реализацию ЧПУ на Raspberry. Имеется в виду чтобы без операционки?
Тогда надо смотреть в сторону Bare Metal программирования.
ЧПУ
Это образ с ЧПУ программой, чтобы залил и работай.
Сайт
Образ для Распберри
А ЧПУ существует под Линукс/Распберри? В таком случае проще всего сделать просто образ SD-карточки. PiBakery, к примеру.
LinuxCNC
Да, есть LinuxCNC, требует специально пропатченного ядра для реалтайма, и меньше и хуже документирован чем Mach3. Натыкался на видео на ютубе, как рационализатор на заводе переделывал советский ЧПУ станок с разбомблённой НЦ-31 на LinuxCNC, правда до автосмены инструмента он не дошёл.
Сайт
Ход конём!
Запуск скомпилированного GCC теста на уровне -О2 из скрипта РНР!
Сам скрипт предельно прост:
Но из скрипта запускается заранее скомпилированный со средним уровнем оптимизации файл:
Результат - 0,06с, и из них только треть тратится на расчёт!

Недостаток - только одно значение можно вывести. Выход - из скомпилированной программы писать в файл, а уже из файла читать данные скриптом.
Сайт
Код
А в чем смысл использования "больше или равно" и декремента в циклах?
Код
"Больше или равно" просто удобнее, а декремент эффективнее с точки зрения компиляции. Правда, компилятор очень умный и при возможности сам переделывает инкрементный цикл в декрементный при компиляции. Сравнение с нулём - только флаг проверить, а для сравнения с числом надо операцию вычитания делать.
Сайт
Компиляторы и платформы
Подозреваю, что современные архитектуры давно уже имеют соответствующие single-операторы для таких сравнений. Ну, и компиляторы умные. Так что да, писать код нынче надо для удобства понимания и обслуживания кода*, а оптимизацией займется компилятор.
(* в разумных пределах, конечно же).
Декрементный цикл лучше? если
Декрементный цикл лучше, если только выполняется до нуля.
for(i=10; i; i--)
код ассемблера
mov i, 10
cycle:
...
dec i
jnz cycle
Неудивительно
Неудивительно, в ПХП вложены миллионы от корпораций типа Фейсбука, которым важно разогнать виртуальную машину до предела для обеспечения производительности нагруженных приложений. Питон для этого практически не используется, это современный аналог Бейсика для быстрой прикладной разработки программ любителями под свои задачи.
С другой стороны, странно
С другой стороны, странно. Data mining и ИИ, в основном, на Питоне сейчас пилятся. Видимо, удобство языка перевешивает
Не пишут
Не пишут, а настраивают. Типа, ядро нейросетки на Си, а обучающие скрипты на питоне.
Ну, это понятно
что высокопроизводительные вычисления это в сторону Си. Но для Питона много модулей, NumPy один чего стоит - удобно быстро набросать рабочий проект.
Ну таки не только любителями :)
Космическая обсерватория «Кеплер» и Python
Тут интересная статья про орбитальный телескоп-искатель экзопланет "Кеплер". Все основные программные инструменты, используемые для обработки данных с телескопа, написаны на Питоне (и они почти все выложены на Гитхабе):
Тест на моём смартфоне :)
Тест на моём DEXP Ixion P135 с процессором MT6572A 2x Cortex-A7 1 ГГц на Android 4.4.2 с расчётной производительностью 2х1900 млн.оп./с. Компилятор - мобильный С 2.5.2, 2013 год.


Код использован от МВ77.07:
Результат - 5,05 мc, производительность - 1385 млн.оп./с.
Поскольку программа явно выполняется на одном ядре, то эффективность кода мобильного компилятора выходит - 73%.
Не ожидал от андройда такой прыти :) но компиляция программы жрёт в сто раз больше - полсекунды :(
Сайт
Очень быстро.
Сделал максимальную оптимизацию. Было около 5000000 тактов, стало 6-7 тыс тактов. Убрал вложенные циклы. В общем, потом подробней информацию выложу, с смартфона это сделать сложно!
Мой вариант.
Код хорош тем, что интеллектуальный оптимизатор может очень сильно оптимизировать код, вплоть до просто формулы. Сейчас хочу сделать программу для МК-61, чтобы ПМК смог за небольшое время подсчитать вариант 3+3. Или даже 4+4! Да МК-61!!!
Оптимизация.
Сделал оптимизацию на 8 этапов.
https://yadi.sk/d/zFoikkKNw2hDQw
Меняем дефайн OPTIMIZATION от 0 до 8 чтобы выбрать нужную оптимизацию.