51單片機 運算能力 測試

今天一想，為何不來做個測試呢，說做就做，程序很快調(diào)通了，測試結(jié)果也出來了。

首先說一下我所用的51單片機配置：

STC12C5A60S2增強型51單片機, 11.0592M晶振， 1T模式（1個時鐘周期執(zhí)行1條指令，大部分51單片機是12T的，單片機這點和PC不同）。

測試原理：

1.用片上定時器/計數(shù)器0實現(xiàn)了一個計時器;

2.記錄一定量浮點數(shù)計算（加法）運算的總時間，并記錄浮點運算測試過程中其他運算操作的時間；

3.利用以上記錄的兩個時間之差和運行前指定的運算次數(shù)即可算出每秒浮點運算次數(shù)(暫時用fps表示)；

先來看看測試結(jié)果：

測試總時間：407s

平均速度：25047.8 fps

最快速度：33559.5 fps

最慢速度：22932.8 fps

再來看看我們的測試主體部分吧：

// 先指定浮點運算次數(shù)：n = 10000; send_str("t0tt1tt2tfpsipsrn");while(1) {t0 = t_cur;	// float t_cur 為當前時間，由中斷服務程序自動更新。for( i=0; i

在我筆記本電腦上的測試結(jié)果：
平均值：
836263534
最大值：
990099010
最小值：
735294118

我筆記本的配置：
CPU:intel core i5 2.30GHz
RAM:2.00GB DDR3
操作系統(tǒng)：Win7旗艦版64bit
用此我們看到了二者的對比，筆記本的速度大約是單片機的 33387.7 倍（ =836263534 /25047.8 )。然而，這并不是CPU的最快速度（畢竟是在操作系統(tǒng)上運行的 ，CPU同時需要處理其他任務），51MCU卻是“開足馬力了”。
由此我們也有了一個大致的概念：
 增強型 51 單片機每秒也只能做幾萬次浮點運算（普通的只有它的 1/12 ，大概只有 兩千多次/秒）；
 現(xiàn)在主流PC每秒能作將近一億次浮點運算。
當然，在電腦上測試的程序要做些改動，運算次數(shù)的設定不能太小，否則在后面做除法的時候可能會溢出，而且次數(shù)設定得太少的時候誤差也不叫大，下面貼出源碼，僅供參考：
#include #include using namespace std;int main(){int i;float ft=0.001, ft0=0.0;clock_t t0, t1, t2;long n = 100000000;double time_cnt = 500.0;while(1) {t0 = clock();for( i=0; i time_cnt ) break;}return 0;}

我電腦上使用的是：g++ (GCC) 4.6.1（MinGW版）默認編譯設置.
編譯前面一段代碼的是Keil uVersion 3.0，下面貼出程序全部源碼，歡迎各位大蝦拍磚。
main.c:
#include "def.h"#define LEDU 0x01#define LEDL 0x02#define LEDD 0x04#define LEDR 0x08sbit start=P0^5;int i, n;xdata float ft  = 0.001,ft0 = 0.0;xdata float t0 = 0.0,t1 = 0.0,t2 = 0.0,t3 = 0.0,t4 = 0.0;char ch=1, ch0=0;void init(){tm0_init(); UART_init(6);P0 &= 0x00;start=1;while( start );}void main(){init();restart(); // timer restart.// 先指定浮點運算次數(shù)：n = 100000; send_str("t0tt1tt2tfpsipsrn");while(1) {t0 = t_cur;	// t_cur 為當前時間，由中斷服務程序自動更新。for( i=0; i
def.h:
#ifndef _DEF_H_#define _DEF_H_#include "stc51.h"http:///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////#define UART#define TIMER	/*  計時器，定時/計數(shù)器0實現(xiàn)  *////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////typedef unsigned char uchar;typedef unsigned int  uint;typedef uchar uint8;#ifdef UART // 串口通信 				// UART.cvoid UART_init(uint8 mode);void send_data(char ch); // 向串口發(fā)送一個8位整數(shù)（非中斷方式）void send_str(char* str); // 串口發(fā)送字符串	#define SENDOUT() send_str(buffer)#define sendout() SENDOUT()#include extern xdata char buffer[]; // 外部數(shù)組,串口字符串緩存.#endif#ifdef TIMER  // 計時器,定時器0實現(xiàn).void tm0_init(void);void restart(void);// 計時變量:		   extern uint t_msec; // millisecond counter.extern uchar t_sec; // second counter.extern float t_cur; // second & millisecond.#endif//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////void init(void);//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////#endif // _DEF_H_
timer.c:
#include "def.h"#ifdef TIMER// 計時變量:		   uint t_msec=0; // millisecond counter.uchar t_sec=0; // second counter.float t_cur=0.0; // second & millisecond.#define MODE1T         //Timer clock mode, comment this line is 12T mode, uncomment is 1T mode#define FOSC 11059253L	   // 11.0592 MHz#ifdef MODE1T#define T1MS (65536-FOSC/1000)      //1ms timer calculation method in 1T mode#else#define T1MS (65536-FOSC/12/1000)   //1ms timer calculation method in 12T mode#endifvoid tm0_init(void)		//50毫秒@11.0592MHz{#ifdef MODE1TAUXR |= 0x80;#elseAUXR &= 0x7F; // 最高位置0		//定時器時鐘12T模式#endifTMOD |= 0x01; // 最低位置1  // 16位定時器EA = 1;ET0 = 1;TL0 = T1MS;		//設置定時初值TH0 = T1MS >> 8;		//設置定時初值TR0 = 1;		//定時器0開始計時}//定時器0中斷服務程序/* Timer0 interrupt routine */void tm0_isr() interrupt 1 // using 1{TL0 = T1MS;                     //reload timer0 low byteTH0 = T1MS >> 8;                //reload timer0 high byte++t_msec;t_cur += 0.001;if (t_msec == 1000) {              //1ms * 1000 -> 1st_msec = 0;               //reset millisecond counter++t_sec; // second counter.P0 ^= 0x0f;	// lighting... ...}}void  restart(void){t_msec=0;t_sec=0;t_cur=0.0;tm0_init();}#endif // TIMER
UART.c:
#include "def.h"#ifdef UARTxdata char buffer[32];  // 全局變量.//串口初始化 晶振為 11.0592M  方式 1 波特率 300－57600 void UART_init(unsigned char BaudRate) { unsigned char THTL; switch (BaudRate) { case 1: THTL = 64; break; //波特率 300 case 2: THTL = 160; break; //600 case 3: THTL = 208; break; //1200 case 4: THTL = 232; break; //2400 case 5: THTL = 244; break; //4800 case 6: THTL = 250; break; //9600 case 7: THTL = 253; break; //19200 case 8: THTL = 255; break; //57600 default: THTL = 250; } SCON = 0x50; //串口方式 1 ，8位 波特率可變 允許接收 TMOD = 0x20; //定時器1定時方式2 TCON = 0x40; //設定時器 1 開始計數(shù) PCON = 0x80; //波特率加倍控制,SMOD 位 TH1 = THTL; TL1 = THTL; RI = 0; //清收發(fā)標志 TI = 0; // 發(fā)送TR1 = 1; //啟動定時器 }void send_data(char OutData) //向串口輸出一個字符（非中斷方式） { SBUF = OutData; //輸出字符 while(!TI); //空語句判斷字符是否發(fā)完 TI = 0; //清 TI }void send_str(char* str) // 串口發(fā)送字符串{while(*str) send_data(*str++);}// #define UARTOUT(inum) ComOutChar((uchar)inum);// ComOutChar((uchar)inum>>8);ComOutChar((uchar)inum&0xff);	   #endif // UART