Nucleo F446REとNucleo F401REの浮動小数点演算比較

以前F401REでやった浮動小数点演算のサイン波テーブル生成のプログラムでF401REとF446REの実行時間を比較してみた。

F446REの駆動クロックが180MHzで、F401REの駆動クロックが84MHzなので単純に割り算すると

2.142857143

になる。

プログラムは前回と同じもので比較。

main.cpp

#include "mbed.h"  
   
 //------------------------------------  
 // Hyperterminal configuration  
 // 9600 bauds, 8-bit data, no parity  
 //------------------------------------  
 #include <math.h>  
   
 #define M_PI      (3.14159265358979323846) /* pi double*/  
 #define M_PI_f     (3.1415926f) /* pi float */  
 #define TABLE_LENGTH  (8192)  
   
 Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX);  
 Timer timer0;  
 uint8_t waveTable_0[TABLE_LENGTH];  
   
 void genSineTable_double(uint8_t *table, int length)   
 {   
   int i;   
   int16_t v;   
   int8_t* p8;   
   for (i = 0; i < length / 2; i++) {   
      v = (int16_t)(sin(2.0 * M_PI * i * 2 / length) * 32767);   
      p8 = (int8_t *)&v;   
      table[i*2] = *(p8+1);   
      table[i*2+1] = *p8;   
   }   
 }  
   
 void genSineTable_float(uint8_t *table, int length)   
 {   
   int i;   
   int16_t v;   
   int8_t* p8;   
   for (i = 0; i < length / 2; i++) {   
      v = (int16_t)(sinf(2.0f * M_PI_f * i * 2 / length) * 32767);   
      p8 = (int8_t *)&v;   
      table[i*2] = *(p8+1);   
      table[i*2+1] = *p8;   
   }   
 }  
     
 int main() {  
   timer0.start();  
     
   // 単精度浮動小数点演算 (with FPU)  
   pc.printf("start float: TABLE_SIZE:%d\r\n", TABLE_LENGTH);  
   timer0.reset();  
   genSineTable_float(waveTable_0, TABLE_LENGTH);  
   pc.printf("%d\r\n", timer0.read_us());  
     
   // 倍精度浮動小数点演算  
   pc.printf("start double: TABLE_SIZE:%d\r\n", TABLE_LENGTH);  
   timer0.reset();  
   genSineTable_double(waveTable_0, TABLE_LENGTH);  
   pc.printf("%d\r\n", timer0.read_us());  
 }  

単精度浮動小数点演算

TABLE_LENGTH	F401RE float (us)	F446RE float (us)	F401RE vs F446RE
512	372	181	2.055248619
1024	743	359	2.069637883
2048	1486	718	2.069637883
4096	2972	1433	2.073970691
8192	5943	2866	2.073621773

倍精度浮動小数点演算

TABLE_LENGTH	F401RE double (us)	F446RE double (us)	F401RE vs F446RE
512	6753	3275	2.061984733
1024	13550	7473	1.813194166
2048	27129	14968	1.812466595
4096	54356	29957	1.814467403
8192	108877	59936	1.816554325

F401REは、単精度浮動小数点演算(float)は前回と同じ結果だが、倍精度浮動小数点数演算(double)はかなり結果が良くなっている。mbedのNucleoの浮動小数点数演算のライブラリがチューニングされているのかも？

float vs double

TABLE_LENGTH	F401RE	F446RE	F401RE vs F446RE
512	18.15322581	18.09392265	1.003277518
1024	18.23687752	20.81615599	0.87609247
2048	18.256393	20.84679666	0.875740926
4096	18.28936743	20.90509421	0.874876107
8192	18.32020865	20.91277041	0.876029732

単精度と倍精度の比較では、F401REで約18倍、F446REで約21倍、単精度のほうが高速のようだ。