浮動小数点演算のベンチマーク(デュアルCPU編)

以下の図は，Win2Kのパフォーマンスで見たプログラム実行中の両CPU負荷の推移である． 青と緑が両CPUの負荷を示しており，赤はトータルの負荷を示している． この図から，プログラムがシングルスレッドのために片方のCPUだけが忙しくなっていることがわかる． そのためクロックの分だけPentium!!! 600MHzよりも遅くなっているのだろう．

図1 プログラム実行時のCPU負荷推移（シングルスレッド）

デュアルCPUの優位性を検証するために，プログラムをマルチスレッドにし， 1,000,000個の3次方程式を2個のCPUで500,000個ずつ計算するように書き直してみた． 書き直したコードを以下に示す． 後半部分はここに書いてあるコードと同じであるから省略した．

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <windows.h>

#define PI 3.14159265358979323846264
#define number_of_equations 500000

int cubic_equation( double a, double b, double c, double d, double roots[] );

/* サブスレッド */
DWORD WINAPI sub_thread( LPARAM lParam ){

    double a, b, c, d, roots[ 3 ];
    int i, n;
    DWORD started, terminated;

    started = GetCurrentTime(); 
    for ( i = 1; i <= number_of_equations; i++ ){
        a = rand(); b = rand(); c = rand(); d = rand();
        if ( a != 0 ) n = cubic_equation( a, b, c, d, roots );
    }
    terminated = GetCurrentTime();
    printf( "second thread: total %g seconds\n", ( terminated - started ) * 1e-3 );
    return 0;
}

/* メインスレッド */
int main(){

    double a, b, c, d, roots[ 3 ];
    int i, n;
    DWORD started, terminated, thread_id;
    HANDLE hThread;

    started = GetCurrentTime(); 

    /* サブスレッドを作成 */
    hThread = CreateThread( NULL, 0, ( LPTHREAD_START_ROUTINE )sub_thread, 
                            NULL, 0, &thread_id );

    for ( i = 1; i <= number_of_equations; i++ ){
        a = rand(); b = rand(); c = rand(); d = rand();
        if ( a != 0 ) n = cubic_equation( a, b, c, d, roots );
    }

    /* 念のため，サブスレッドが終了するまで待つ */
    WaitForSingleObject( hThread, INFINITE );
    CloseHandle( hThread );

    terminated = GetCurrentTime();
    printf( "first thread:  total %g seconds\n", ( terminated - started ) * 1e-3 );
    return 0;
}

上記コードをVisual C/C++ 5.0でコンパイルし，まずSingle CPUのPentium!!! 600MHzで実行してみた． 結果は

second thread: total 7.22 seconds
first thread:  total 7.32 seconds

次にDual CPUのBP6で実行してみた． 結果は5.453秒でありシングルスレッドのときより3秒以上短くなった． またシングルスレッドのときのPentium!!! 600MHzよりも1秒以上速い． CPU負荷推移の結果を図2に示すが， 両方のCPUの負荷がほぼ100%で推移していることがわかる． マルチスレッドにすればデュアルCPUの優位性が生きてくることが確認できた．

図2 プログラム実行時のCPU負荷推移（マルチスレッド）

忙しい中，貴重なデータを提供して くれた友人に感謝する．

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