MicroPython Performance Test: xshige's beta notes

2020年2月13日 (木)

MicroPython Performance Test

2020/6/9:
・XIAOのCircuitPythonの数字を追加した。
2020/5/24:
・Feather-M4-ExpressのCircuitPythonの数字を追加した。
・Grand-Central-M4-ExpressのCircuitPythonの数字を追加した。
2020/5/22:
・Nucleo-F767ZIのMicroPythonの数字を追加した。
・Circuit-Playground-ExpressのCircuitPythonの数字を追加した。
・PyPortalのCircuitPythonの数字を追加した。
2020/3/29:
・RaspberryPi4(Rpi4)のpython3/micropythonの数字を追加した。
2020/3/16:
・Teensy4.0の数字を追加した。
2020/3/11:
・Maixduinoの数字を追加した。
2020/2/27:
・CC3200の数字を追加した。
2020/2/20：
・BareMetal-RpiZero-Micropythonの数字を追加した。
2020/2/13:
初版

MicroPython Performance Test

概要

手元にMicroPythonが動作するボードが色々あるので、簡単なPerformanceTestをやってみた。以下のリンクを参考にしてESP32/8266用に修正したスクリプトも用意して性能比較を行なった。

micropython/Performance

pyborad/STM32用スクリプト

performanceTest.py


# Peformace Test

import pyb

def performanceTest():
    millis = pyb.millis
    endTime = millis() + 10000
    count = 0
    while millis() < endTime:
        count += 1
    print("Count: ", count)

performanceTest()

ESP32/ESP8266用スクリプト

performanceTestESP32.py


# Peformace Test for ESP32
from machine import RTC
rtc = RTC()
rtc.datetime((2020, 2, 9, 1, 12, 48, 0, 0))
# (year, month, day[, hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]]])

def performanceTest():
    secs = rtc.datetime()[6]
    endTime = secs + 10
    count = 0
    while rtc.datetime()[6] < endTime:
        count += 1
    print("Count: ", count)

performanceTest()

PC/BareMetal-RpiZeo/Linux-Rpizero/Maixduino用スクリプト

performanceRpiZero.py


# Peformace Test RpiZero
import time
def performanceTest():
    msec = time.ticks_ms
    endTime = msec() + 10000
    count = 0
    while msec() < endTime:
        count += 1
    print("Count: ", count)

performanceTest()

CC3200用スクリプト

performanceTestCC3200.py


# Peformace Test for CC3200
from machine import RTC
rtc = RTC(datetime=(2020, 2, 9, 10, 11, 0, 0, None)) 

def performanceTest():
     secs = rtc.now()[5] 
     endTime = secs + 10
     count = 0
     while rtc.now()[5] < endTime:
         count += 1
     print("Count: ", count)
performanceTest()

CircuitPython(Teensy4.0)/python3用スクリプト

performanceCircuitPython.py


# Peformace Test CircuitPython
from time import monotonic_ns
def performanceTest():
    endTime = monotonic_ns() + 10000000000 # 10 sec
    count = 0
    while monotonic_ns() < endTime:
        count += 1
    print("Count: ", count)

performanceTest()

XIAO CircuitPython用スクリプト

performanceCircuitPython_XIAO.py


# Peformace Test XIAO CircuitPython
from time import monotonic
def performanceTest():
    endTime = monotonic() + 10.0 # 10 sec
    count = 0
    while monotonic() < endTime:
        count += 1
    print("Count: ", count)

performanceTest()

実行例


# pyboard/STM32の場合
$ ./pyboard.py --device /dev/ttyACM0 performanceTest.py 
Count:  2825625

# ESP32/ESP866の場合
$ ./pyboard.py --device /dev/ttyUSB0 performanceTestESP32.py 
Count:  39187

結果

ボード名	Count
F767ZI	5,676,566
F446RE	2,825,625
F4Disco	2,882,769
Maixduino	2,218,879
F401RE	1,362,752
L476RG	1,089,347
PyPortal	474,734
Grand-Central-M4-Express	445,404
Feather-M4-Express	438,444
Teensy4.0	432,413
XIAO	174,388
Circuit-Playground-Express	121,800
ESP8266	64,049
ESP32	39,187
CC3200	5,529
BareMetal-RpiZero	680,525
Linux-RpiZero	6,370,022
PC(linux)	161,265,687
python3-Rpi4	11,359,199
micropython-Rpi4	16,117,283

BareMetal-RpiZeroは、RpiZeroでのBareMetalのmicropython、 Linux-RpiZeroは、linux上でのmicropython、 PC(Linux)は、PCのLinux上でのmicropythonを意味する。 MaixduinoはMaixduinoのmicropythonであるMaixPyを意味する。 Teensy4.0はTeensy4.0のCurcuitPythonを意味する。
python3-Rpi4は「python3 performanceCurcuitPython.py」の数字、 micropython-Rpi4は「micropython performanceCircuitPython.py」の数字を意味する

なお、PC(linux)のCPUは、「Intel® Core™ i7-3520M CPU @ 2.90GHz × 4 )」である。

STM32系(F7xx/F4xx/L4xx)がESP32/ESP8266に比べてダントツに速いようだ。 Linux-RpiZeroとBareMetal-RpiZeroの数字の違いはCPUキャッシュの有効/無効の差と思われる。 CC3200は、他のMicroPythonボードに比べて極端に遅い結果だが、省電優先設計のせいだと思われる。
Teensy4.0のCircuitPythonはmonotonic_ns()のオーバーヘッドが大きい気がする。

XIAOとCircuit-Playground-Expressは、同じプロセッサATSAMD21(Cortex-M0+,48MHz)にもかかわらず、性能差が出ているのは実装の違いで、XIAOのほうは、floatで動いているのに対して、Circuit-Playground-Expressのほうは、long_intで動いていることによる差が出ていると考えている。