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标题: 极限测试之Matlab与Forcal有无JIT加速器的比较 [打印本页]

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作者: forcal    时间: 2011-8-2 07:31
标题: 极限测试之Matlab与Forcal有无JIT加速器的比较
1、简单循环

Matlab 2009a在运行以下代码时使用了JIT加速器，获得了和C/C++近乎相同的运行速度：

1. clear all
   
2. tic
   
3. s=0;
   6 J+ l- x  e% [$ ^% l% l; K: B
4. for k=1:10000
   
5.   for i=1:1000
   
6.     s=s+1;
   ! |: j+ \3 L( W; a, X
7.   end
   
8. end
   ! H6 `# m7 Z) M: [% q, g1 P/ d
9. s
   
10. toc
    
11. 
      e) M# s7 R9 Y( X- t
12. s =
    
13. 
    $ J) b, h, H2 L% b1 D  `  f& A: m
14.     10000000
    2 ^- D6 P, B; ~5 J; Z
15. 
    ) f1 V- g. G  O
16. Elapsed time is 0.092808 seconds.

复制代码

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

9 A! k5 E" R, @- w! a3 EForcal没有JIT加速器，代码：

1. !using["sys"];
   * F9 \+ i( L5 s- a. K; O
2. mvar:
   
3. t0=clock(),
   5 v4 a: `5 l3 _# F+ f  v
4. s=0,
   / w& Y+ J- |3 W. P" D4 H" t
5. k=0, while{k<10000,
   
6.   i=0, while{i<1000,s=s+1, i++},
     t+ n" l$ ]+ R; S$ q8 x# F
7.   k++
   
8. },
   
9. s;
   # N' r# f1 i2 H4 f
10. [clock()-t0]/1000;

复制代码

结果：
10000000.
% V, P& v4 L: `# U6 |0.704  秒

' }5 z$ s+ h* Y) i% Z& l二者运行效率相差7倍多。

2、循环中稍微加点东西

Matlab代码：

1. clear all
   6 d* s* Y) f* P- r3 I
2. tic
   & q; L( A4 V4 y9 D  m
3. s=0;
   
4. for k=1:1000
   : X! w7 z. l+ e0 M( W0 f) f
5.   for i=1:1000
   
6.     s=s+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i);
   0 X3 Z  q$ \! {0 _. P
7.   end
     i/ i' o* u$ U
8. end
   / c& _) M+ X* V, [
9. s
   7 S/ q, @/ \4 E
10. toc
    
11. 
    1 Z' a( a" C1 n" Q4 ]/ @
12. s =
    
13. 
    
14.   1.1009e+007
    0 @+ Z+ ^* R6 `" U7 ~
15. 
    
16. Elapsed time is 0.727535 seconds.

复制代码

Forcal代码：

1. !using["sys"];
   
2. mvar:
   
3. t0=clock(),
     s. J  _% a0 j8 P# m" x/ G
4. s=0,
   $ B) f! X7 Z/ a+ l9 e
5. k=1, while{k<=1000,
   % L9 G+ _1 \0 t7 P
6.   i=1, while{i<=1000, s=s+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i), i++},
   5 L5 T1 n# Y2 l* X& K8 ?" V7 T: s0 c
7.   k++
   
8. },
   6 z. M$ V" e! Q/ H4 T! Z; [
9. s;
   7 b/ S4 @# |* j, X6 `6 j4 N. M
10. [clock()-t0]/1000;

复制代码

结果：
11008953.66602346
* p2 S6 h1 W& M2 C  s1.031
) s0 M% j. \" v- K+ P6 V$ O" P
4 W! H1 w4 J8 Y二者效率相差已比较小。
% p9 ]4 U: @8 L1 [7 b
3、再增加一个函数调用
/ T% R/ X1 E2 O
; z; P7 P5 _. o. }. gMatlab代码：

1. clear all
   $ R! V. A7 T9 s+ S0 Z0 I1 h
2. f=@(x)x+1;
   * ^2 P* Y: A: [
3. tic
   
4. s=0;
   
5. for k=1:1000
   
6.   for i=1:1000
   
7.     s=s+f(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i);
   0 \" ^( _& ^1 e& E1 E2 \# E' F
8.   end
   
9. end
   1 p$ B1 f8 g4 l; m, ?
10. s
    7 G4 h2 g7 y& z" {# f9 \
11. toc
    8 i# P$ L' [" a$ K% X: R* w# Y
12. 
    
13. s =
    1 K- C3 x* V, y5 \/ a
14. 
    ! W1 o: ]: r, [5 G6 y6 B
15.   5.1251e+008
    & C7 t8 w! l; k7 }
16. 
    / ~# m3 _  j3 U# t2 @
17. Elapsed time is 2.173128 seconds.

复制代码

Forcal代码：

1. !using["sys"];
   1 |: |' I1 [7 [0 \
2. f(x)=x+1;
   
3. mvar:
   : |" z' M6 _% L: s1 ~8 ?
4. t0=clock(),
   
5. s=0,
     S$ h& `$ c9 _, a1 v
6. k=1, while{k<=1000,
   $ k7 n9 @4 t) c5 g
7.   i=1, while{i<=1000, s=s+f(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i), i++},
   
8.   k++
   
9. },
   7 c8 k  ]1 ]: K1 i) e8 g! j2 T
10. s;
    
11. [clock()-t0]/1000;

复制代码

结果：
( t1 z% y, d3 X3 n- c* Z. v$ T  [512508953.6658993
' D1 u) H6 b# ]/ c2 y3 s1.078
) ]6 Y9 Y5 ~7 C( Z8 F  Y3 F0 M
$ J) s' s. J4 ^' T" ~, I8 B" X可以看出，Matlab效率已不及Forcal。
2 E0 T; A5 w; S# V: O! E8 ~+ u故JIT加速器虽好，但效果似乎并不明显。

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作者: 海水    时间: 2011-8-2 08:12

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作者: forcal    时间: 2011-8-2 08:45
4、在JIT加速器下，Matlab的数组存取效率非常高

Matlab代码：

1. >> clear all
   7 [* [  s3 q3 G1 C. r# C
2. a = linspace(1,1,1000);
   $ w: x; \/ w( D+ f4 B& v. h1 s
3. tic
   ) r; h; ]/ [! A% l- P3 i+ h
4. for k=1:10000
   : a+ j; ~6 ^* [- W: E8 T1 T
5.   for i=1:1000
   
6.     a(i)=2;
   3 N! g1 v5 Z0 |# `- B! t+ C
7.   end
   
8. end
   
9. toc
   8 V4 y: ~$ j! h$ _+ b
10. 
    
11. tic
    
12. s=0;
    
13. for k=1:10000
    
14.   for i=1:1000
    ! [+ i& A) \% ^8 G7 P6 W/ I
15.     s=s+a(i);
    
16.   end
    * w- }. X; J- \! o8 k5 M; t' j+ ^8 U
17. end
    
18. s
    ) F+ r) k2 [: G$ }6 |  P- g
19. toc
    " B$ ]; ]0 S$ b4 J) ]% w! I
20. Elapsed time is 0.140658 seconds.
    $ Y' a+ M* r9 c! j5 o
21. 
    ; J7 s4 O. p1 D1 ^) ]
22. s =
    
23. 
    * q8 ^& H7 n1 G& J& C3 J
24.     20000000
    
25. 
    ( X: g9 u8 W8 y8 s' g
26. Elapsed time is 0.091794 seconds.

复制代码

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

Forcal代码：

1. !using["math","sys"];
   + R2 o4 w; Z, @  F% G
2. mvar:
   * }; T8 W$ w+ y4 z6 h/ @
3. main0(::a)=
   
4. a = linspace(1,1,1000),
   
5. t0=clock(),
   
6. k=0, while{k<10000,
   8 C$ V# q0 V, Q1 h
7.   i=0, while{i<1000, a(i)=2, i++},
   / K4 S6 u  }- W( t( g8 \& T. G* J
8.   k++
   
9. },
   * G9 q' f- ~0 D$ J: w
10. [clock()-t0]/1000;
    1 L, p, S6 U, \; p
11. 
    * i% W3 V0 D" h' Y- m9 f; D
12. main1(::a)=
    # n* k+ ]; F; v. v; B
13. t0=clock(), s=0,
    - |0 a1 |; H' u) T# d6 B4 E
14. k=0, while{k<10000,
    
15.   i=0, while{i<1000, s=s+a(i), i++},
    7 \2 i& X  r8 Y! @9 g$ ^3 ~( e4 T
16.   k++
    
17. },
    0 ?( z; k, @' T, i* S
18. s;
    
19. [clock()-t0]/1000;

复制代码

结果：
8 e. Q. N7 w$ h15.484  //存数据所用时间，秒
- F" ]' A5 b6 N- ~' S20000000.
3 O) X8 C) G! G9 v: X. B4 l5.531   //取数据所用时间，秒

－－－－－－－－－－

用函数sys::A()存取数组数据效率稍高些：

1. !using["math","sys"];
   , l$ d) \5 T. L& C; T' I
2. mvar:
   / S; B/ T: Z  P$ [( U: m$ v
3. main0(::a)=
   
4. a = linspace(1,1,1000),
   0 o0 J* w% k5 _
5. t0=clock(),
   & }2 j! P2 l( z6 u$ A4 ]
6. k=0, while{k<10000,
   2 ^" h9 C" p- d$ Q) N3 N
7.   i=0, while{i<1000, A(a,i)=2, i++},
   ! B$ K, m7 D/ F% ?+ b$ D8 @
8.   k++
   
9. },
   ; ]5 p* O$ y6 s( E* T# g4 b
10. [clock()-t0]/1000;
    - M/ P+ ?0 l! T$ p# n
11. 
    
12. main1(::a)=
    
13. t0=clock(), s=0,
    4 o, `% ]1 }  C" M) _
14. k=0, while{k<10000,
    
15.   i=0, while{i<1000, s=s+A(a,i), i++},
    
16.   k++
    5 k  s) F9 p  Z! `
17. },
    6 n  B5 n2 ^! O( g
18. s;
    ! \6 H7 I8 y3 n
19. [clock()-t0]/1000;

复制代码

结果：
10.469
) l% K2 I" R1 |0 k20000000.
  t) L- s- v5 I3.781
+ s4 E8 w6 q3 e9 }4 P% D
7 c8 a9 c5 ]0 }( ~－－－－－－－
- S0 W$ j- o3 [, U% p6 l
5 E. }* d, O$ F4 h5 e+ Y. _: A在不使用函数sys::A()时，Forcal存数组数据耗时与matlab之比约110:1，取数组数据耗时与matlab之比约60:1。
! W9 x4 x3 N; f! i在使用函数sys::A(  )时，Forcal存数组数据耗时与matlab之比约75:1，取数组数据耗时与matlab之比约41:1。
! Y; S: R0 F% a* ~/ a
matlab的JIT加速器对数组元素的存取效果是明显的，获得了与C/C++近乎相同的存取效率。
* D% D9 j# J& M- M2 C$ n1 ]8 V
" ~8 ]" ~# K* ]5 IForcal之所以存取比较慢，原因在于动态数组由扩展库提供，数组元素的存取由函数的层层调用来实现。不过，数组元素的存取效率体现了Forcal对扩展库中任意对象的存取效率。
: L7 C! i4 ^: t) k& X
5、在循环中加点东西

matlab代码：

1. >> clear all
   
2. f=@(x)x+1;
   6 U, [# j  ?; r/ v" u3 e- ~
3. a = linspace(2,2,1000);
   " N' N) B" y6 A5 d) C/ ~9 q
4. tic
   
5. s=0;
   0 o% y: y( d# n! [' D, }
6. for k=1:1000
   , m* I. ^' t. k% E
7.   for i=1:1000
   
8.     s=s+f(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i));
   
9.   end
   
10. end
    0 ~2 z# O2 ]: M' R  n) f4 I
11. s
    - q% G4 c3 x5 p
12. toc
    $ O4 E* L5 s# W& R) z9 s8 b
13. 
    * |* ^3 y5 f1 r6 C
14. s =
    * n0 y7 D) q$ Y0 F5 l: b
15. 
    
16.   2.4002e+007
    & g+ v, @( V) }+ D2 w, |) l
17. 
    2 q' l9 T# p$ O
18. Elapsed time is 2.252997 seconds.

复制代码

Forcal代码：

1. !using["math","sys"];
   - K' C# o0 V% ?* a* g- F6 w
2. mvar:
   - g5 o3 o( M2 @5 A/ c' f, t" w
3. f(x)=x+1;
   3 h, u5 P4 r. j7 \/ U& f/ t1 _
4. main0(::a)=
   
5. a = linspace(2,2,1000),
   ; `! W9 z9 |! U" E
6. t0=clock(), s=0,
   
7. k=0, while{k<1000,
     f# m9 J4 g+ e3 U
8.   i=0, while{i<1000, s=s+f(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i)), i++},
   1 e7 Z" b) s, R: m$ U+ |6 R# k
9.   k++
   
10. },
    
11. s;
    2 I4 F" F  T$ E4 B7 O5 K% z
12. [clock()-t0]/1000;

复制代码

结果：
24002271.69189384
5.172
! ~3 |2 d, a& H& o- C/ c9 F; {
: C. |. c+ P6 r. z二者效率现在只有一倍差距。

3 ~: `- r* B* q4 ?) U8 d1 ^9 g" b6 w' @－－－－－－－－－－
& h* w- j+ z% _" }8 f5 f3 d
不过，显然matlab和Forcal的程序应该这样写：
/ E4 X) V- C) u3 R/ ~% m2 `7 S
matlab程序：

1. clear all
   0 }: f. t2 q4 v% H' d! f; L
2. f=@(x)x+1;
   
3. a = linspace(2,2,1000);
   0 c& t2 p* c) H2 `% }% a
4. tic
   
5. s=0;
   
6. for k=1:1000
   / a8 ]  \7 q) Z7 L, u
7.   for i=1:1000
     H. ?" ~  A1 }( H: L9 c
8.     t=a(i);
   
9.     s=s+f(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t);
   9 ~; L  p3 l0 ]" O! T! L9 |! H* |
10.   end
    
11. end
    
12. s
    
13. toc
    
14. 
    3 b" F! K" ]- }7 o# F
15. s =
    & q: j% W8 {8 u
16. 
    
17.   2.4002e+007
    
18. 
    
19. Elapsed time is 2.043909 seconds.

复制代码

Forcal程序：

1. !using["math","sys"];
   4 l, y; }- k& h
2. mvar:
   
3. f(x)=x+1;
   
4. main0(::a)=
   ( Q) F8 b. g% y1 Z" Q, e! X1 i
5. a = linspace(2,2,1000),
   * N6 K. k# w% O) ?7 I4 h1 e
6. t0=clock(), s=0,
   + K8 E, {8 x& \% P% c
7. k=0, while{k<1000,
   ! H5 i& q7 M$ ?( x, H& m
8.   i=0, while{i<1000, t=a(i), s=s+f(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t), i++},
   
9.   k++
   # H  ^% _3 `. x  X
10. },
    ( P. u7 a7 q0 e# u* \
11. s;
    7 c6 \& h: ~$ o2 e, s
12. [clock()-t0]/1000;

复制代码

结果：
24002271.69189384
1.625
; E: {/ F9 h8 |( B, L" L
( v, R" i% _8 T' N3 d- Umatlab效率已不及Forcal。
+ y( F0 r9 a! I3 f
提示：目前Forcal对数组元素存取效率较低，要想提高效率：（1）用临时变量暂存数组元素；（2）用专用函数sys::GA( )和sys::SA( )一次存取大量连续元素；（3）对数组整体操作。

---

作者: forcal    时间: 2011-8-2 09:27
在这里顺便说一下Forcal静态数组，静态数组是用字符串模拟的，但数组元素存取效率非常高，约是C/C++静态数组元素存取效率的1/5左右。

' @" C  b) H+ HForcal代码：

1. !using["sys"];
   
2. mvar:
   
3. a="\&\[1000]"/4,    //用字符串模拟静态数组
   % J5 r5 G" |0 e; M0 f& t
4. t0=clock(),
   
5. k=0, while{k<10000,
   
6.   i=0, while{i<1000, setn(a+i,2), i++},   //用函数setn(a+i,2)对静态数组元素赋值
   
7.   k++
   
8. },
   
9. [clock()-t0]/1000;
   
10. 
    
11. a="\&\[1000]"/4,    //用字符串模拟静态数组
    
12. i=0, while{i<1000, setn(a+i,2), i++},      //用函数setn(a+i,2)对静态数组元素赋值
    : G/ ~# Q7 Q6 H  U# H
13. t0=clock(),
    : K, A$ V- c9 h- a! B
14. s=0,
    . n0 l$ j. Z, D" k8 U
15. k=0, while{k<10000,
    
16.   i=0, while{i<1000, s=s+getn(a+i), i++},  //用函数getn(a+i)获得静态数组元素的值
    $ X, e+ w. z1 q  r( G. X
17.   k++
    2 j; [4 F& I7 `$ L" F0 g# ]
18. },
    ! r6 e2 E* z9 M; x. F4 X. R5 G( a
19. s;
    " ^' `& T' `; e& i
20. [clock()-t0]/1000;

复制代码

结果：
6 t9 X4 L( Q/ C" l# D0.5620000000000001  //赋值用时间，秒
4 ?1 Z6 C, f. L; U( P20000000.
0.579      //取值用时间，秒

---

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