优化等级与运行效率

简介

探讨优化等级与运行效率关系.

简单加法运算

测试平台

• STM32F407(时钟168MHz)
• Zynq 7z020(单核)
• Intel i5-4590 CPU @3.3GHz 3.3GHz

测试核心代码

::

void add(u32 N);
void test_add(void)
{
	u32 N=100000;
	
	while(N-->0)
	{
		add(100000);
	}

	return;
}

void add(u32 N)
{
	u32 a=0, b=0;
	while(N-- > 0)
	{
		a = b+N;
	}
	
}

测试结果

下图为STM32F407 运行记录

下图为ZYNQ 7Z020 运行记录

下图为Intel i5-4590 运行记录

下图给出了各平台运算时间效率对比结果图

快速傅里叶变换

测试平台

• STM32F407(时钟168MHz)
• Zynq 7z020(单核)

测试核心代码

::

void invert(complex32 *pSrc, u32 n)
{
	int *a, i, j, w, t;
	complex32 tc;
	a = (int*)malloc(sizeof(int)*n);
	for (i = 0; i < n; i++)
		a[i] = i;
	w = n / 2;
	j = n / 2;
	for (i = 1; i= w)
			j = j - w, w = w / 2;
		j = j + w;
	}
	free(a);
}

void fft32(complex32 *pSrc, u32 n)
{
	u32 kn, k, a, b, c, d, e, i, i1, i2;
	complex32 *Wn, x1, x2;

	invert(pSrc, n);
	Wn = (complex32*)malloc(sizeof(complex32)*n / 2);
	for (i = 0; i

测试结果

1024点, float32型FFT, 运行100000, 取平均.

• STM32F407(时钟168MHz, 上述代码): 21.4ms, 优化等级为3
• Zynq 7z020(单核, 上述代码): 2.2ms, 无优化
• STM32F407(时钟168MHz, STM32官方库): 0.78ms, 优化等级为3
• Zynq 7z020(单核, STM32官方库): 0.71ms, 无优化
• Zynq 7z020(单核, STM32官方库): 0.23ms, 优化等级为3
• Zynq 7z020(单核, Ne10): 0.7ms

编译优化等级的影响

测试平台

• STM32F407(时钟168MHz)
• Zynq 7z020(单核)

测试核心代码

上述代码

测试结果

• 平台: STM32F407(时钟168MHz)
  • 对较简单的加法(1e10次)
    • 优化等级0: 300s
    • 优化等级3: 180s
  • 对较复杂的FFT(1e4次, 上述复杂程序)
    • 优化等级0: 217s
    • 优化等级3: 214s
• 平台: Zynq 7z020(单核)
  • 对较简单的加法(1e10次)
    • 优化等级0: 300s
    • 优化等级3: 180s
  • 对较复杂的FFT(1e5次, STM32官方库)
    • 优化等级0: 71.2s
    • 优化等级3: 22.9s

可见优化等级越高, 运行效率越高, 特别地, 对于上述加法, 由于 a 仅在 a = b+N 中被使用, 所以可以省去赋值操作, 因而优化等级高时, 会将此优化, 因而运算效率差距明显. 对于较复杂的算法, 如果程序中不存在冗余无用的代码, 优化前后, 应该相差不大.

结论:

1. 优化等级为O0 与 O1~O3时相比, 运行时间相差较大;
2. 优化等级为O1, O2, O3时相比, 运行时间相差不大;