Performance Vergleich zwischen verschiedenen Programmiersprachen und Systemen?

Vor einiger Zeit habe ich von der sogenannten Leibniz-Reihe erfahren. Mit diesem Verfahren kann man Pi errechnen. Und wenn man schon dabei ist einen Benchmark durchführen 🙂

Ich habe den Programmcode in fünf Programmiersprachen umgesetzt (Fehler schließe ich hier nicht aus und ich freue mich über Hinweise) und zwar:

Python:

#!/usr/bin/python3
#Berechne Pi mit der Leibniz-Reihe
import time

iterations = 1000000

x = 1
pi = 1
start = time.time()
for i in range(2, iterations + 2):
   x = x * -1
   pi = pi + (x / (2*i-1))

pi = pi * 4
end = time.time()
print('Pi: ' + str(pi))
print('Time taken for ' + str(iterations) + ' Iterations: ' + str((end - start)*1000000) + ' Mikroseconds')

Javascript:

var iterations = 1000000;

var x = 1;
var pi = 1;
var begin=Date.now();
for (i = 2; i < iterations + 2; i++) {
  x = x * -1;
  pi = pi + (x / (2*i-1));    
}

pi = pi * 4;
var end= Date.now();
console.log('Pi: ' + pi);
console.log('Took ' + ((end-begin)*1000) + ' Microseconds');

PHP:

<?php
$iterations = 1000000;

$x = 1;
$pi = 1;

$begin = microtime(true);
for ($i = 2; $i < $iterations + 2; $i++) {
   $x = $x * -1;
   $pi = $pi + ($x / (2*$i-1));    
}

$pi = $pi * 4;
$end = microtime(true) - $begin;
echo('Pi: ' . $pi . "\n");
echo('Took ' . ($end * 1000 * 1000) . ' Microseconds' . "\n");
?>

 

C:

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>

int main()
{
   struct timeval start, end;
   long secs_used, micros_used;
   int iterations = 1000000;

   float x = 1;
   float pi = 1;
   gettimeofday(&start, NULL);
   for (int i = 2; i < iterations + 2; i++) {
      x = x * -1;
      pi = pi + (x / (2.0*i-1.0));    
   }

   pi = pi * 4;
   gettimeofday(&end, NULL);
   secs_used = (end.tv_sec - start.tv_sec);
   micros_used = ((secs_used*1000000) + end.tv_usec) - (start.tv_usec);
   printf("Pi: %f\n", pi);
   printf("micros_used: %ld\n", micros_used);
}

C#:

using System;
using System.Diagnostics;

namespace Leibniz
{
   class Program
   {
       static void Main(string[] args)
       {
           int iterations = 1000000;

           double x = 1;
           double pi = 1;
           Stopwatch stopwatch = Stopwatch.StartNew();
           for (int i = 2; i<iterations + 2; i++) {
               x = x* -1;
               pi = pi + (x / (2.0*i-1.0));    
           }

           pi = pi* 4;
           stopwatch.Stop();
           Console.WriteLine("Pi: " + pi);
           Console.WriteLine("micros_used: " + stopwatch.ElapsedMilliseconds * 1000);
       }
   }
}

 

Und C für Arduino:

void setup() {
   Serial.begin(9600);  
}

void loop() {
  unsigned long iterations = 1000000;

  Serial.println("Start");
  float x = 1;
  float pi = 1;
  unsigned long starttime = micros();
  for (unsigned long i = 2; i < iterations + 2; i++) {
     x = x * -1;
     pi = pi + (x / (2.0*i-1.0));    
  }

  pi = pi * 4;
  unsigned long endtime = micros();
 
  Serial.print("Pi: ");
  Serial.println(pi);
  Serial.print("Micros used: ");
  Serial.println(endtime - starttime);
}

Und hier gibt es ein paar Messergebnisse zu den obigen Programmcodes:

Python3 auf dem PC	258213 µsec	000.250 sec
Javascript auf dem PC (Node.JS)	27000 µsec	000.027 sec
Javascript auf dem PC (Firefox)	1637000 µsec	001.637 sec
Javascript auf dem PC (Chrome)	297000 µsec	000.297 sec
C auf dem PC	5371 µsec	000.005 sec
Javascript auf dem EspruinoPico	458677532 µsec	458.677 sec
Python auf dem PyBoard	26000000 µsec	026.000 sec
C auf dem Arduino Uno	57328564 µsec	057.329 sec
Python auf dem RasPi 1	3251917 µsec	003.252 sec
C auf dem RasPi 1	83939 µsec	000.084 sec
Javascript auf dem RasPi 1 (Node.JS)	178000 µsec	000.178 sec
C#	3000 µsec	000.003 sec
PHP7 CLI	61338 µsec	000.061 sec
PHP7 Browser	66730 µsec	000.066 sec

Das schöne hier dran ist dass man diesen Programmcode so ziemlich in jeder Sprache und auf jeder Hardware durchführen kann.

Selbstverständlich zeigt dieser Test nicht wie schnell die jeweilige Sprache/Hardware tatsächlich ist, sondern nur wie schnell sie mit Float-Berechnungen umgehen kann. Ein massiver Unterschied besteht natürlich wenn die jeweilige Hardware keine extra Floating Point Hardware besitzt (wie z.B. der Arduino Uno).