【性能测评】DSP库，MDK5的AC5，AC6，IAR和Embedded Studio的三角函数性能（2022-06-04更新）

eric2013

测试条件：
1、IAR8.50开最高等级速度优化。
2、MDK5.30正式版使用AC5开最高等级优化3，开启时间优化，测试C标准库和微库MicroLib两种。
3、MDK5.30正式版使用AC6开最高等级的速度优化，测试C标准库和微库MicroLib两种。
4、Embedded Studio5.20版使用GCC开最高等级优化，开C库使用Fast模式。
5、Embedded Studio5.20版使用CLANG开最高等级优化，开C库使用Fast模式。
6、DSP库使用最新的CMSIS软件包里面的V5.6.0。
7、测试单位使用DWT时钟周期计数器。
8、DSP库使用函数arm_sin_f32测试，IAR，MDK和ES都使用各自带的C库测试。执行10次，求平均。
注意，IAR，MDK和ES都有各自的C库实现方案。

提供一个STM32H7的例程供大家测评：
speed test.7z (5.1 MB, 下载次数: 402)

2022-6-4 13:18 上传

点击文件名下载附件

1、MDK5 AC5 MicroLib
（1）DSP库函数第一次执行69个时钟周期，之后重复执行都是55个时钟周期左右。
（2）微库的sin函数84，之后重复执行是67个时钟周期左右。

2、MDK5 AC5 C Lib
（1）DSP库函数第一次执行71个时钟周期，之后重复执行都是55个时钟周期左右。
（2）C库的sinf函数94，之后重复执行是68个时钟周期左右。

3、MDK5 AC6 MicroLib
（1）DSP库函数第一次执行74个时钟周期，之后重复执行都是53个时钟周期左右。
（2）C库的sin函数，使用DWT时钟周期计数器无法正常测量。

4、MDK5 AC6 C Lib
（1）DSP库函数第一次执行71个时钟周期，之后重复执行都是52个时钟周期左右。
（2）C库的sin函数，使用DWT时钟周期计数器无法正常测量。

5、IAR
（1）DSP库函数第一次执行80个时钟周期，之后重复执行都是58个时钟周期左右。
（2）C库的sin函数93，之后重复执行是80个时钟周期左右。

6、Embedded Studio GCC
（1）DSP库函数第一次执行80个时钟周期，之后重复执行都是52个时钟周期左右。
（2）单精度和双精度执行时间差不多，C库的sin函数138/132，之后重复执行是129/115个时钟周期左右。

7、Embedded Studio CLANG
（1）DSP库函数第一次执行90个时钟周期，之后重复执行都是59个时钟周期左右。
（2）单精度和双精度执行时间差不多，C库的sin函数141/130，之后重复执行是129/115个时钟周期左右。


MDK5的AC5开启的优化等级：


MDK5的AC6开启的优化等级：


MDK使用微库和C库通过这个对勾切换：


IAR开启的优化等级


Embedded Studio优化等级和C库选Fast模式




总结：
1、DSP库的三角函数计算在MDK，IAR和ES上的性能都差不多。
2、使用MDK的AC6时，使用DWT是周期计数器无法正常测量C库做三角函数运算的执行时间，时间非常短，感觉异常了，所以暂不加入比较。
3、当前仅测试一个sin函数，后面有精力做一个全面的三角函数比较。

eric2013

整理完毕。

fyyxxm

H7的与G4的测试比较一下

rayan2019

把sin换成sinf  其实差不多。sin 返回的是double,sinf返回的才是float

morning_enr6U

牛

eric2013

fyyxxm 发表于 2019-10-29 13:46
H7的与G4的测试比较一下

回头买个G4板子测试下

eric2013

rayan2019 发表于 2019-10-29 14:04
把sin换成sinf  其实差不多。sin 返回的是double,sinf返回的才是float

好的，晚上试试

eric2013

rayan2019 发表于 2019-10-29 14:04
把sin换成sinf  其实差不多。sin 返回的是double,sinf返回的才是float

果然，sinf比sin要快不少，70个时钟周期左右，只比DSP库差10几个时钟周期。

rayan2019

这个文档详细介绍了三角函数的效率对比，包含G4

eric2013

rayan2019 发表于 2019-10-30 08:23
这个文档详细介绍了三角函数的效率对比，包含G4

相比H7，G4的硬件三角函数没看出优势。

anvy178

eric2013 发表于 2019-10-30 13:22
相比H7，G4的硬件三角函数没看出优势。

版主 你好  
  使用V6 开发板  使用最新的HAL库1.242   AC6编译器  就跑一个闪灯的程序 ，下载进去居然不运行，这个时候的编译器级别是O0，但是使用调试器全速运行的话，它可以运行，奇怪。。。。。
，然后我把编译器优化级别改成OzImagesize，反而可以正常运行了（不用调试器的情况下）。
是啥子问题呀

wujialing3000

之前我同一个项目程序，使用mdk，iar，ES进行编译运行。里面比较多的三角函数计算。我这边最后发现还是IAR的性能高一些。

carvenl

rayan2019 发表于 2019-10-30 08:23
这个文档详细介绍了三角函数的效率对比，包含G4

浮点float32_t竟然比定点q31快了近一倍

snakeemail

rayan2019 发表于 2019-10-29 14:04
把sin换成sinf  其实差不多。sin 返回的是double,sinf返回的才是float

谢谢，还有sinf函数

sz-afa

使用MDK的AC6时，使用DWT是周期计数器无法正常测量C库做三角函数运算的执行时间，时间非常短，感觉异常了，所以暂不加入比较。   这个问题有个解决的办法。 就是dwt时钟初始化的代码在调试的时候不运行。

[C] 纯文本查看 复制代码

void bsp_dwt_init(void)
{
    if (DWT->CYCCNT != 0)
    {
        __IO uint32_t tmpCnt = 0;
        __IO uint32_t tmpCCNT;
        tmpCCNT = DWT->CYCCNT;
        while (tmpCnt++ < 0xFFFF) __NOP();      // 延时一段时间
        if (DWT->CYCCNT != tmpCCNT)
        {// 数值变化了，说明是调试debug模式，debug模式调试器会打开DWT时钟。后面的打开dwt时钟操作不运行
            return;
        }
    }
    
    /* 禁用 TRACE */
    //CoreDebug->DEMCR &= ~CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk; // ~0x01000000;
    /* 启动 TRACE */
    CoreDebug->DEMCR |=  CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk; // 0x01000000;

    DWT->CTRL &= ~DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk; //~0x00000001;
    DWT->CYCCNT = 0U;
    /* 启动  时钟周期计数器 */
    DWT->CTRL |=  DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk; //0x00000001;

    __NOP();
    
    while (DWT->CYCCNT == 0);

}

eric2013

sz-afa 发表于 2024-1-31 11:43
使用MDK的AC6时，使用DWT是周期计数器无法正常测量C库做三角函数运算的执行时间，时间非常短，感觉异常了， ...

谢谢分享。