NIOS II 处理器性能测试

本文对NiosII 处理器的经济型Nios II/e和快速型Nios II/f在不同的优化方式下测试其性能，测试了以下代码的运行时间。
1、Printf//文件打印

2、usleep(1000)//睡眠时间

3、IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA//端口读写

测试代码如下：

#include <stdio.h>
#include "system.h"
#include "unistd.h"
#include "altera_avalon_performance_counter.h"
#include "altera_avalon_pio_regs.h"

int main()
{
    PERF_RESET(PERFORMANCE_COUNTER_BASE);
    PERF_START_MEASURING(PERFORMANCE_COUNTER_BASE);
    PERF_BEGIN(PERFORMANCE_COUNTER_BASE,1);
    printf("Hello from Nios II!\n");//test printf
    PERF_END(PERFORMANCE_COUNTER_BASE,1);
    PERF_BEGIN(PERFORMANCE_COUNTER_BASE,2);
    usleep(1000);//test usleep
    PERF_END(PERFORMANCE_COUNTER_BASE,2);
    PERF_BEGIN(PERFORMANCE_COUNTER_BASE,3);
    //IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(PIO_BASE,0x00);//test IOWR
    IOWR(PIO_BASE,0,0x00);
    PERF_END(PERFORMANCE_COUNTER_BASE,3);
    PERF_STOP_MEASURING(PERFORMANCE_COUNTER_BASE);
    perf_print_formatted_report(PERFORMANCE_COUNTER_BASE,alt_get_cpu_freq(),
                                3,"printf","usleep","IOWR");
  return 0;
}

测试结果如下：

表一：Nios II/e,没有优化
Section	%	Time (sec)	Time (clocks)	Occurrences
printf	20.9	0.00113	56317	1
usleep	79	0.00427	213400	1
IOWR	0.0459	0.00000	124	1

 

表二：Nios II/e，优化：optimize -03

Section	%	Time (sec)	Time (clocks)	Occurrences
printf	13.9	0.00065	32648	1
usleep	86	0.00404	201865	1
IOWR	0.0383	0.00000	90	1

 

表三：Nios II/e，优化：optimize -0s

Section	%	Time (sec)	Time (clocks)	Occurrences
printf	13.4	0.00063	31439	1
usleep	86.5	0.00405	202681	1
IOWR	0.0358	0.00000	84	1

 

表四：Nios II/f，没有优化

Section	%	Time (sec)	Time (clocks)	Occurrences
printf	18.7	0.00023	11387	1
usleep	81.1	0.00099	49290	1
IOWR	0.0428	0.00000	26	1

 

表五：Nios II/f，优化：optimize -03

Section	%	Time (sec)	Time (clocks)	Occurrences
printf	11	0.00012	5969	1
usleep	88.9	0.00097	48281	1
IOWR	0.0147	0.00000	8	1

 

表六：Nios II/f，优化：optimize -0s

Section	%	Time (sec)	Time (clocks)	Occurrences
printf	12.1	0.00013	6653	1
usleep	87.8	0.00097	48315	1
IOWR	0.0473	0.00000	26	1

通过比较上述六个表格数据，NiosII/e和NiosII/f性能还是相差比较大，从表格中数据看性能差4倍以上，同样的处理器优化之后性能比优化之前提升25%左右，而对于-03优化和-0S优化，性能基本差不多。而且usleep（1000），即延时1ms只有在NiosII/f中运行，才具有所设定的延时，在NiosII/e中实际延时时间为程序指定时间（1ms）的4倍左右，即4ms。

根据Altera提供的资料：
In Nios II Performance Benchmarks (Alteras document) are this DMIPS ratio: Nios II /f - 1.105, Nios II /s - 0.518, Nios II /e - 0.107
即如果采用50MHz时钟，CUP的DMIPS为
Nios II/f：1.105*50=55.25 DMIPS
Nios II/s：0.518*50=25.9 DMIPS
Nios II/e：0.107*50=5.35 DMIPS
该性能的条件是在onchip-mem中运行，optimize为-03。cycloneII器件。本文中的程序在外接SDRAM中运行