マンデルブロベンチマーク測定結果の一覧表

◆まえがき
マンデルブロベンチマークの測定結果を集めたページです。組み込みで使われているCPU（いわゆるマイコン）の速度比較に役立つと思います。

関連ページ：
・組み込み用CPUの性能をマンデルブロベンチで測定してみた
・ESP32でASCIIART（マンデルブロ集合）ベンチマークを実行（続編）

◆マンデルブロベンチマークとは
主に組み込みのCPUの性能評価を目的に作ったもので、C言語で書いたマンデルブロ集合の計算速度を測定しています。オリジナルのアイディアは、はせりんさんがASCIIART(マンデルブロ集合）ベンチマークと言うページで公開されているBASICのプログラムから頂いたもので、これをC言語に書き直しています。

ベンチマークと言っても浮動小数点演算の速度を測っているだけなので、CPUや言語処理系の全ての性能を反映したものではありません。しかし、同一条件で比較することで性能の違いを比較することは出来ると思います。

・実行結果画面


◆プログラム
マンデルブロ集合の計算を行って結果をメモリーに保存しその処理時間を測定しています。全部計算が終わったら、処理時間と総計算回数を出力し、最後にマンデルブロ集合のマップ（ASCII ART)を出力します。詳しくは関連ページをご覧ください。
総計算回数は11884回になっているはずで、もしこの値が違っていたら想定した通りに計算が行われなかった可能性があります。

・通常バージョン
20211216_MandelbroBench.txt　(拡張子をinoに変更、BOM付きUTF-8)

・No Ascii Art バージョン (NoAA)
20211216_MandelbroBench_NoAA.txt　 (拡張子をinoに変更、BOM付きUTF-8)
RAMが小さなCPU(約2.5ｋB以下）の場合、こちらをお使いください。マンデルブロ集合の計算は行いますが、アスキーアートのメモリーへの保存と出力を省略しており、処理時間と総計算回数だけ出力します。

◆測定結果一覧　（表の最終更新日：2022/02/21）

No.	ボード (モジュール)名	CPU	clock (MHz)	実行時間 (us)	環　境	情報ソース	備　考
1	Arduino UNO	ATmega328P	16	1018284	Arduino IDE	ラジオペンチ	NoAAで測定
2	ESP8266	ESP-WROOM-02	80	157728	Arduino IDE	ラジオペンチ
3	ESP32 DEVKIT	ESP-WROOM-32	240	21096	Arduino IDE	ラジオペンチ
4	ESP32 on ATmega328 socket	ESP-WROOM-32	240	21063	Arduino IDE	ラジオペンチ	自作モジュール
5		STM32F405	168	22602	シングルタスク FreeRTOS無し	Hさん コメント
6	M5Stack	ESP-WROOM-32	240	2680		SASANO Takayoshi @uaa	速すぎない？
7	Nucleo-F441RE	STMF411RE (Coretex-M4 w/FPU)		72631	Mbed OS 6.15 bare-metal	匿名さん コメント
8	Blue Pill	STM32F103 (Coretex-M3)	72	242710	Mbed OS 6.15	匿名さん コメント
9	Arduino MEGA 2560	ATmega2560	16	1023896	Arduino IDE	yas @yas0107 Dec 11	NoAAで測定
10	seeeduino XIAO	SAMD21G18 (Coretex-M0)	48	635154	Arduino IDE	yas @yas0107 Dec.11
11	Wio Terminal	ATSAMD51P19A	120	31150	Arduino IDE	コメンテーターさん コメンテーターさん	200MHｚはOC
12			200	18680
13	Seeed XIAO RP2040	RP2040	125	112733	Arduino IDE	yas @yas0107 Dec.15	200，250MHｚはOC
14			133	105871
15			200	70170
16			250	56072
18	Pi Pico	RP2040 (Coretex-M0+)	133	191532	Arduino IDE	yas @yas0107 Dec.15
19	HLK-W806	W806	40	50121	wm-sdk-w806?	SASANO Takayoshi@uaa てきとーな日記 02-Feb-2022	コード他詳細は 左記リンク参照 2022/02/21追記
20			240	8471
21		W806 (wo/FPU）	40	797724
22			240	135073
23
24
25

この表は随時更新します。情報を連絡いただければ追記・修正しますので、コメントやツイッターなどで知らせて頂くと嬉しいです。

◆注意事項、他
・同じCPUでもコンパイラによって実行時間が違ってくる可能性があります。また、浮動小数点演算の精度によっても結果が異なってくる可能性があります。

・代入だけで参照が行われなかった変数は、コンパイラの最適化によって無かったことにされる可能性があるので処理時間が違ってくる可能性があります。できるだけそういうことが起こらないように、calcCount変数でループの一番内側の通過回数をチェックするようにしています。(volatile宣言で対策する方が良い？）

・このプログラムの実行結果は同じなので、究極の最適化として、コンパイラであらかじめ全部計算を行ってしまって結果をテーブルで持つようなことも可能だと思います。そんなのがあるかどうか知りませんが、ともかくそこまでやられるとこのベンチマークの結果は意味のないものになってしまいます。

◆まとめ、雑感
・現時点ではESP32が最強ということでしょうか。

・ARMのCPUと言うと速そうな印象を持っていたのですが、さほどでもない感じです。まあいろいろなIPがあるので、ひとくくりには言えないということですね。

・ラズパイの組織が開発したRP2040が思っていたほど速くないのが意外です。

・CPU（マイクロコントローラー）の性能にはIOの機能や消費電力などがあるので、このベンチマークの結果だけで優劣を語ることは出来ませんが、参考にはなると思います。