fft_bench

在开发运行在RPi3上的产品时，我想得到RPi3的性能指标。

我还发现，Rust的调试版本和发布版本在处理速度上存在很大差异。

因此，我编写了一个简单的程序并得到了基准测试。

您可以使用以下命令步骤运行基准测试。

$ git clone https://github.com/zuntan/fft_bench.git
$ cd fft_bench
$ cargo check
$ ( TIME="\nTIME R:%e S:%S U:%U P:%P CMD:%C"; \time bash run_bench.sh 2>&1 ) | tee result/result.txt

( 我不会说英语，所以我用谷歌翻译来写文本。请原谅我奇怪的句子。 )

关于这个基准测试程序

该程序内部生成正弦波，并使用FFT分析数据。

然后，通过测量程序的编译时间和处理时间来获取基准测试。

该程序有以下选项。

$ cargo run -- --help
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.01s
     Running `target/debug/fft_bench --help`
Usage: target/debug/fft_bench [options]

Options:
    -w, --wav [tmp.wav] wav file output
    -x, --fftbw_wav [tmp_fftbw.wav]
                        wav file output (fft backword)
    -l, --len 15        wav file output len (sec)
    -f, --freq 1000     frequency (20-20000)
    -6, --f64           use f64 insteed of f32
    -s, --skip_fft      skip fft
    -b, --enable_fft_backward
                        enable fft_backward
    -v, --version       Print version info and exit.
        --help          Print this help menu.

• -l

  • 生成波形数据的时间。单位是秒。

• -f

  • 生成的正弦波频率。可以指定多个。默认是A和弦。

• -6

  • FFT处理类型是f64。默认是f32。

• -w

  • 使用指定的文件名输出生成的数据。

• -s

  • 跳过FFT处理。

• -b

  • 执行逆FFT处理。

• -x

  • 将逆FFT处理的结果保存到指定的文件名。如果指定了-s则无效。如果没有指定-b则无效。

• 示例

$ cargo run  --release -- -l 180 -6 -w -b -x  ***
    Finished release [optimized] target(s) in 0.01s
     Running `target/release/fft_bench -l 180 -6 -w -b -x`
 INFO  fft_bench > f64           [true]
 INFO  fft_bench > skip_fft      [false]
 INFO  fft_bench > wav output    [tmp.wav]
 INFO  fft_bench > enable_fft_bw [true]
 INFO  fft_bench > wav output bw [tmp_fftbw.wav]
 INFO  fft_bench > wav len       [180] sec
 INFO  fft_bench > freqs         [440.0, 554.364990234375, 659.2550048828125]
 INFO  fft_bench > wav amp     [3.0]
 INFO  fft_bench > 30 sec done
 INFO  fft_bench > 60 sec done
 INFO  fft_bench > 90 sec done
 INFO  fft_bench > 120 sec done
 INFO  fft_bench > 150 sec done
 INFO  fft_bench > 180 sec done
 INFO  fft_bench > fft count       [1939]
 INFO  fft_bench > wav sample len  [7938048]
 INFO  fft_bench > wav file   len  [15884332]
 INFO  fft_bench > wav time    (1) [ 180.0011] sec
 INFO  fft_bench > proc time   (2) [   0.7240] sec
 INFO  fft_bench > (1) / (2)       [ 248.6203]

• 谢谢
  • Hound Rust中的wav编码和解码库。
  • chfft 使用纯Rust实现的快速傅里叶变换库。
  • 许多其他库作者

关于这个基准测试shell脚本（run_bench.sh）

它测量了该项目的编译时间和程序执行。

在前半部分，测量cargo(rust)的处理速度

后半部分测量该程序的执行时间。FFT处理中f32和f64之间的差异以及DEBUG构建和RELEASE构建之间的差异很有趣。

1. 运行 "cargo clean"。 - 首先，清理它。
2. 运行 "cargo check"。 - 测量 "cargo check" 的处理时间。 - 如果有任何下载，请再次尝试。
3. 触摸main.rs后，再次运行 "cargo check"。 - 仅测量main.rs的处理时间。
4. 运行 "cargo build"。 - 测量 "cargo build" 的处理时间。
5. 触摸main.rs后，再次运行 "cargo build"。 - 仅测量main.rs的处理时间。
6. 运行 "cargo build --release"。 - 测量 "cargo build --release" 的处理时间。
7. 修改 main.rs 后，再次运行 "cargo build --release"。 - 仅测量 main.rs 的处理时间。
8. 使用各种参数运行 "fft_benchi"。
   • -s ... 跳过 FFT 无输出
   • -s -w ... 跳过 FFT 仅波形输出
   • ... 启用 FFT 无输出
   • -b ... 启用 FFT 启用 FFT 逆序 无输出
   • -w ... 启用 FFT 波形输出
   • -b -x ... 启用 FFT 启用 FFT 逆序 波形输出 波形 FFT 逆序输出
   • -6 ... f64 启用 FFT 无输出
   • -6 -b ... f64 启用 FFT 启用 FFT 逆序 无输出
   • -6 -w ... f64 启用 FFT 波形输出
   • -6 -w -b -x ... f64 启用 FFT 启用 FFT 逆序 波形输出 波形 FFT 逆序输出
9. 运行 cat /proc/cpuinfo
10. 运行 free -h 和 cat /proc/meminfo

运行此基准测试将在当前目录中产生 tmp.wav 和 tmp_fftbw.wav。

tmp.wav 是一个文件，其中 A、C# 和 E 的和弦持续 180 秒。

tmp_fftbw.wav 是在 FFT 处理 tmp.wav 数据之后执行逆 FFT 处理获得的数据。

请尝试聆听。

测量结果摘要

在我的服务器和 Raspberry Pi 3 上运行的结果在结果目录中

• AMD_Ryzen_7_1800X.txt
  • CPU : amd x86_64 8核心/16线程
  • MEM : 64G
  • DISC: SSD
• Raspberry_Pi_3_Model_B.txt
  • CPU : arm7v 4核心
  • MEM : 1G
  • DISC: SD 卡

编译速度比较

• 在编译时，X86 方面比 RPi 3B 快 8 到 14 倍。干净构建时快 13-18 倍

• 调试构建和发布构建之间的差异大约是 1.5 倍，这不是一个很大的差异。

• 根据我的经验，在 RPi 3B 上编译大型项目可能需要 10 分钟或更长时间，因此重复在 RPi 3B 上构建效率不高。可以说，在交叉编译环境中开发是高效的。

程序速度比较

• 调试构建和发布构建之间的执行速度差异非常大。[ X86(D)/(R), RPi 3B (D)/(R) ]

  • RPi3B 有 6 到 10 倍，X86 有 15 到 31 倍！

• *** 无论如何，调试构建运行得太慢了。 ***

• RPi3B与X86之间的执行速度差异为6到10倍。[RPi 3B(R) : X86(R)]

  • 使用此方法，似乎文件输出与否没有显著差异。
  • 在RPi3B上，f32似乎比f64快。可能是因为操作系统是32位的。
  • 在x86上，f64似乎比f32快。可能是因为操作系统是64位的。然而，在发布版本中，f32和f64之间的差异不大。

总时间

• X86服务器
  • 135.55秒 | 02:15.55 ( 251% CPU )
• RPi 3B
  • 1173.49秒 | 19:33.49 ( 239% CPU )
• RPi 3B / X86服务器
  • 8.657 ( 865.7 % )

一般评论

• 根据程度，与其在RPi3B上使用Rust，不如在一定程度上在X86机器上开发，然后在RPi3B上运行交叉构建的版本。

  • 否则，你将在编译时花费很多时间休息和喝咖啡。我快要崩溃了。

• 那时，考虑到性能差异约为10倍，用RPi3B开发是个好主意。

• 如果你使用RPi3B，***请务必使用发布版本。***调试版本运行得太慢。

  • 我差点因为处理速度严重不足而放弃开发。