MicroPython/CircuitPython Performance Test: xshige's beta notes

2021年2月 7日 (日)

MicroPython/CircuitPython Performance Test

2021/2/7

MicroPython CircuitPython Performace Test (v2)

概要

MicroPython/CircuitPython Performance Test この記事は「 MicroPython Performance Test 」を見直して新たな結果を追加した第2版にあたる。

pyborad/STM32用MicroPythonスクリプト

PerformaceTest.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MicroPythonスクリプト

PerformaceTestESP32.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MicroPython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/Python3用スクリプト

performanceTestCPY.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	M/C/P	Count
F767ZI	M	5,676,566
F446RE	M	2,825,625
F4Disco	M	2,882,769
Maixduino	M	2,218,879
Pico-MP	M	1,507,516
F401RE	M	1,362,752
L476RG	M	1,089,347
PyPortal	C	474,734
Grand-Central-M4-Express	C	445,404
Feather-M4-Express	C	438,444
Teensy4.0	C	432,413
Pico-CPY	C	341,033
XIAO	C	174,388
Circuit-Playground-Express	C	121,800
ESP8266	M	64,049
ESP32	M	39,187
CC3200	M	5,529
BareMetal-RpiZero	M	680,525
Linux-RpiZero	P	6,370,022
PC(linux)	P	161,265,687
micropython-Rpi4	M	16,117,283
python3-Rpi4	P	11,359,199

M/C/Pは、pythonの種類を表し、
M:MicroPython、
C:CircuitPython、
P:Python3
を表す。

・Pico-MPは、RPI_Picoボードの MicroPython、Pico-CPYは、RPI_PicoボードのCircuitPythonを意味する。

・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CircuitPythonを意味する。

・python3-Rpi4は「python3 performanceCircuitPython.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。

・Pico-MP,Pico-CPYはCortex-M0であるがクロックが他のM0より高いこと(最大133Mz)と浮動小数点ライブラリが最適化されていることでM4並みの性能が出ているようだ。MP,CPYの性能差は最適化が進んでいるかどうかの差と思われる。