Benchmark-Ergebnisse für die gleitende Quadratsumme

Benchmark-Ergebnisse für verschiedene Implementierungen der gleitenden Quadratsumme (MSS):

sequentiell, basierend auf dem Code von SleepECG
- $MSS_{i,k} = MSS_{i-1,k} + x_{i+ \lfloor \frac{k-1}{2} \rfloor }^2 - x_{i - \lfloor \frac{k}{2} \rfloor - 1}^2$ ,
- $Work = O(n)$ ,
- $Span = O(n)$ ,
parallel, aber ineffizient im Vergleich zum sequentiellen Algorithmus
- $MSS_{i,k} = \sum_{j=i-\lfloor \frac{k}{2} \rfloor}^{i+ \lfloor \frac{k-1}{2} \rfloor} x_j^2$ ,
- $Work = O(n\,k)$ ,
- $Span = O(k)$ ,

wobei n die Signallänge, k die Fensterlänge und $0 < k \leq n$ ist.

Der Quellcode:

Die Benchmarks wurden auf einem Intel® Core™ i7-12700 mit 16 GiB RAM und AMD Radeon™ RX 6600 XT durchgeführt. Datentyp: float64.

Durchschnittliche Laufzeit für verschiedene Signallängen und Fensterlänge = 32 Abtastwerte

Signallänge [Abtastwerte]	Mojo	C++	Futhark C	Julia	Elixir EXLA
2.048	1,7 μs	1,7 μs	2,0 μs	2,2 μs	22 μs
4.096	3,4 μs	3,5 μs	3,8 μs	4,4 μs	50 μs
8.192	6,9 μs	6,9 μs	7,4 μs	8,7 μs	69 μs
16.384	14 μs	14 μs	15 μs	17 μs	0,12 ms
32.768	27 μs	27 μs	29 μs	34 μs	0,29 ms
65.536	55 μs	55 μs	58 μs	69 μs	0,53 ms
131.072	0,11 ms	0,11 ms	0,12 ms	0,14 ms	1,0 ms
262.144	0,22 ms	0,22 ms	0,23 ms	0,28 ms	1,9 ms
524.288	0,44 ms	0,44 ms	0,46 ms	0,59 ms	3,9 ms
1.048.576	0,88 ms	0,89 ms	0,97 ms	1,2 ms	7,2 ms
2.097.152	1,8 ms	1,9 ms	2,0 ms	2,4 ms	15 ms
4.194.304	3,8 ms	3,9 ms	4,0 ms	4,8 ms	28 ms
8.388.608	7,8 ms	7,8 ms	7,9 ms	9,5 ms	56 ms
16.777.216	16 ms	16 ms	16 ms	19 ms	0,11 s
33.554.432	31 ms	31 ms	32 ms	38 ms	0,22 s
67.108.864	62 ms	62 ms	62 ms	76 ms	-

Signallänge [Abtastwerte]	Julia	C++ OpenMP	Mojo	Futhark Multicore	Elixir EXLA
2.048	14 μs	15 μs	6,0 μs	9,0 μs	22 μs
4.096	16 μs	16 μs	7,3 μs	13 μs	27 μs
8.192	19 μs	18 μs	8,5 μs	21 μs	42 μs
16.384	18 μs	22 μs	13 μs	35 μs	68 μs
32.768	30 μs	29 μs	20 μs	80 μs	0,15 ms
65.536	39 μs	43 μs	38 μs	0,12 ms	0,28 ms
131.072	81 μs	73 μs	71 μs	0,11 ms	0,46 ms
262.144	0,13 ms	0,13 ms	0,14 ms	0,21 ms	0,79 ms
524.288	0,27 ms	0,25 ms	0,27 ms	0,39 ms	1,5 ms
1.048.576	0,66 ms	0,51 ms	0,54 ms	0,78 ms	3,1 ms
2.097.152	1,3 ms	1,2 ms	1,1 ms	2,2 ms	6,1 ms
4.194.304	3,0 ms	3,4 ms	4,1 ms	5,5 ms	12 ms
8.388.608	5,7 ms	6,8 ms	8,2 ms	11 ms	23 ms
16.777.216	11 ms	14 ms	16 ms	22 ms	43 ms
33.554.432	25 ms	26 ms	32 ms	43 ms	75 ms
67.108.864	45 ms	51 ms	65 ms	84 ms	-

Fensterlänge [Abtastwerte]	C++	Mojo	Futhark C	Julia	Elixir EXLA
1	46 ms	47 ms	47 ms	56 ms	0,17 s
2	46 ms	47 ms	47 ms	57 ms	0,24 s
4	47 ms	46 ms	46 ms	57 ms	0,34 s
8	46 ms	46 ms	47 ms	57 ms	0,32 s
16	46 ms	46 ms	47 ms	57 ms	0,32 s
32	46 ms	47 ms	47 ms	56 ms	0,35 s
64	46 ms	46 ms	46 ms	57 ms	0,35 s
128	46 ms	46 ms	46 ms	57 ms	0,40 s
256	46 ms	46 ms	46 ms	56 ms	0,64 s
512	46 ms	46 ms	47 ms	57 ms	0,97 s
1.024	46 ms	46 ms	47 ms	57 ms	1,7 s
2.048	46 ms	47 ms	47 ms	57 ms	2,9 s

Fensterlänge [Abtastwerte]	Julia	C++ OpenMP	Mojo (CPU)	Elixir EXLA	Futhark Multicore
1	29 ms	32 ms	34 ms	35 ms	55 ms
2	29 ms	33 ms	36 ms	77 ms	57 ms
4	30 ms	33 ms	39 ms	79 ms	59 ms
8	33 ms	34 ms	37 ms	88 ms	60 ms
16	31 ms	36 ms	42 ms	0,11 s	60 ms
32	34 ms	39 ms	48 ms	0,11 s	64 ms
64	41 ms	50 ms	62 ms	0,16 s	0,10 s
128	53 ms	76 ms	98 ms	0,20 s	0,22 s
256	78 ms	0,12 s	0,17 s	0,34 s	0,44 s
512	0,17 s	0,24 s	0,32 s	0,62 s	0,88 s
1.024	0,26 s	0,45 s	0,61 s	1,2 s	1,7 s
2.048	0,51 s	0,85 s	1,2 s	2,3 s	3,5 s

Implementierung	Anzahl der Token ohne Leerzeichen	Komprimierte Größe (LZMA) [B]
Futhark sequentiell	278	434
Futhark parallel	109	266
Julia sequentiell	208	472
Julia parallel	132	409
C++ sequentiell	347	593
C++ parallel (CPU)	254	629
C++ parallel (GPU)	138	422
Elixir+Nx sequentiell	431	713
Elixir+Nx parallel	145	424
Mojo sequentiell	353	565
Mojo parallel	249	540