esbasic0013 のバックアップ(No.2)

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- 1 (2019-11-21 (木) 16:56:43)
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ES-BASIC #13

(by K, 2019.11.21)

はじめに

このページはesbasic0012の続きです。

(19-3) 結果のまとめ

言語	処理系のインストールサイズ	タイプ	実行時間	GCC x64 -O3比	備考
GCC x64 8.1.0 -O3	449256KB	コンパイラ言語	1.115秒	1.00倍	これはコンパイル時間を含んでいません。ちなみにコンパイル時間は0.37秒でした（これは複数回試した最低値です）。
ES-BASIC ver.0.1b 64bit版	102KB	スクリプト言語	1.270秒	1.14倍	これはJITコンパイル時間を含んでいます。GCCに対して、1.14倍くらいの時間がかかっていることになります。
Ruby 2.6.4p104 x64	75323KB	スクリプト言語	76.102秒	68.2倍
Python 3.7.4	85771KB	スクリプト言語	344.891秒	309倍

↑

(19-4) gcc x64 8.1.0 -O3

gccでは以下の「19-1d.c」が最も高速に計算できたので、このコードで処理時間を測定しました。

// "19-1d.c"
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main()
{
    int n, sn, h = 0;
    long long x, y, cx, cy, zx, zy, xx, yy, xx0;
    for (y = -125152; y > -211168; y -= 224) {
        for (x = 4673760; x < 4788448; x += 224) {
            sn = 7152;
            for (cx = x - 224; cx < x; cx += 56) {
                xx0 = (cx * cx) >> 24;
                for (cy = y + 224; cy > y; cy -= 56) {
                    zy = cy;
                    zx = cx;
                    xx = xx0;
                    yy = (cy * cy) >> 24;
                    n = -446;
                    do {
                        zy = (zy * zx) >> 23;
                        zx = xx + cx - yy;
                        zy = zy + cy;
                        n++;
                        if (n >= 0) goto skip;
                        xx = (zx * zx) >> 24;
                        yy = (zy * zy) >> 24;
                    } while (xx + yy <= 0x4000000);
                    sn += n;
skip:
                    ;
                }
            }
            h += sn >> 4;
        }
    }
    printf("h=%d\n", h);
    printf("time=%.3f[sec]\n", (float) clock() / CLOCKS_PER_SEC);
    return 0;	// dummy
}

これを実行すると、手元の環境では以下のようになりました。
```
h=28656617
time=1.115[sec]
```

↑

(19-5) ES-BASIC ver.0.1b 64ビット版

ES-BASICでは以下のコードで処理時間を測定しました。

  1 $DI=R07; // R07を自由に使いたいときは事前にこれを実行する必要がある
  2 ALIAS ZX:R01, ZY:R03, XX:R06, YY:R07, CX:R08, CY:R09, XX0:R10, N:R11, SN:R12, X:R13, Y:R14, H:R15
  3 H=0
  4 FORNE Y=_125152,_211168,_224
  5   FORNE X=4673760,4788448,224
  6     SN=7152; // 447*16
  7     FORNE CX=X-224,X,56
  8       XX0=CX*:CX>>24
  9       FORNE CY=Y+224,Y,_56
 10         ZY=CY
 11         ZX=CX
 12         XX=XX0
 13         YY=CY*:CY>>24
 14         N=_446
 15         DOLOOP
 16           ZY=ZY*:ZX>>23
 17           ZX=XX+CX-YY
 18           ZY=ZY+CY
 19           N=N+1
 20           IF >=0 GOTO SKIP
 21           XX=ZX*:ZX>>24
 22           YY=ZY*:ZY>>24
 23         ENDDO XX+YY<=0X4000000
 24         SN=SN+N
 25         LABEL SKIP
 26       NEXT
 27     NEXT
 28     SN=SN>>4
 29     H=H+SN
 30   NEXT
 31 NEXT
 32 PRINT H

実行結果は以下のようになります。
```
28656617
(1.270[sec])
```
ちなみにこのプログラムでは、R00とR02の利用を避けて、さらに乗算に A*:B>>C 形式を使うことで、32ビット版のES-BASICでも同じ結果が得られるようになっています（内部では、IMULを使って結果をEDX:EAXに生成した後、SHRD EAX,EDX,24でシフトしている）。でも32ビット版では速度が落ちて、1.899秒くらいはかかります。

↑

(19-6) Ruby 2.6.4p104 x64

Rubyでは浮動小数点演算を使ったほうが高速だったので、19-1eのアルゴリズムを使いました。

start_time = Time.now
h = 0
y = -125152
C24 = 1.0 / 16777216.0
while y > -211168 do
  x = 4673760
  while x < 4788448 do
    sn = 7152
    ix = x - 224
    while ix < x do
      cx = ix * C24
      xx0 = cx * cx
      iy = y + 224
      while iy > y do
        cy = iy * C24
        zy = cy
        zx = cx
        xx = xx0
        yy = cy * cy
        n = -446
        begin
          zy = zy * zx * 2.0
          zx = xx + cx - yy
          zy = zy + cy
          n += 1
          break if n >= 0
          xx = zx * zx
          yy = zy * zy
        end while xx + yy <= 4.0
        sn += n
        iy -= 56
      end
      ix += 56
    end
    h += sn >> 4
    x += 224
  end
  y -= 224
end
p h
p Time.now - start_time

実行結果は以下のようになりました。
```
28654722
76.1023528
```

↑

(19-7) Python 3.7.4

Pythonでも浮動小数点演算を使ったほうが高速だったので、19-1eのアルゴリズムを使いました。

import time
start = time.time()
h = 0
C24 = 1.0 / 16777216.0
y = -125152
while y > -211168:
  x =  4673760
  while x < 4788448:
    sn = 7152
    ix = x - 224
    while ix < x:
      cx = ix * C24
      xx0 = cx * cx
      iy = y + 224
      while iy > y:
        cy = iy * C24
        zy = cy
        zx = cx
        xx = xx0
        yy = cy * cy
        n = -446
        while xx + yy <= 4.0:
          zy = zy * zx * 2.0
          zx = xx + cx - yy
          zy = zy + cy
          n += 1
          if n >= 0: break
          xx = zx * zx
          yy = zy * zy
        sn += n
        iy -= 56
      ix += 56
    h += sn >> 4
    x += 224
  y -= 224
print(h)
print(time.time() - start)

実行結果は以下のようになりました。
```
28654722
344.89172649383545
```

↑

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