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2002/12/28更新
1. はじめに

本文の測定値は、弊社製SuperHマイコンボードを一般的なベンチマークテスト方法によって測定したものであり、CPU単体の絶対性能値ではありません。
また、メモリの構成やプログラムの最適化などによる変動があります。


2. 測定ソフトウェア

DhryStone2.1で測定しています。
使用方法については添付のREADME.TXTをご覧ください。
使用したコンパイラは、SHC(Ver7.10)、SHC(Ver6.00)、GNUPro GCC(Ver2.9)です。


測定ソフトウェア
AP-SH2F-0A(SH7045F)用計測ソフト Download
AP-SH2F-1A(SH7051F)用計測ソフト Download
AP-SH2F-2A(SH7044F)用計測ソフト Download
AP-SH2F-3A(SH7065F)用計測ソフト Download
AP-SH2F-4A(SH7046F)用計測ソフト Download
AP-SH2F-6A(SH7145F)用計測ソフト Download
AP-SH2F-7A(SH7144F)用計測ソフト Download
AP-SH3-0A(SH7709)用計測ソフト Download
AP-SH3-1A(SH7709A)用計測ソフト Download
AP-SH3-2A(SH7709S)用計測ソフト Download
AP-SH4-0A(SH7750)用計測ソフト Download
AP-SH4-1A(SH7750R)用計測ソフト Download


3. 各CPUの計測結果

AP-SH2F-0A (SH-2 SH7045F)
計測構成
動作周波数 CPU 28.636MHz
バス 28.636MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 内蔵FLASH 32bit 0wait
スタック 内蔵RAM 32bit 0wait
ワークメモリ 外部SRAM 32bit 0wait
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -O2
DhryStone 43756.0 40535.0 30805.2
MIPS 24.9 23.07 17.53

AP-SH2F-1A (SH-2 SH7051F)
計測構成
動作周波数 CPU 19.6608MHz
バス 19.6608MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 内蔵FLASH 32bit 0wait
スタック 内蔵RAM 32bit 0wait
ワークメモリ 外部SRAM 16bit 0wait
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -O2
DhryStone 25708.2 23892.5 18653.2
MIPS 14.63 13.59 10.61

AP-SH2F-2A (SH-2 SH7044F)
計測構成
動作周波数 CPU 24.576MHz
バス 24.576MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 内蔵FLASH 32bit 0wait
スタック 内蔵RAM 32bit 0wait
ワークメモリ 外部SRAM 16bit 1wait
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -O2
DhryStone 27520.9 25677.8 20734.8
MIPS 15.66 14.61 11.80

AP-SH2F-3A (SH-2 SH7065F)
計測構成
動作周波数 CPU 60MHz
バス 30MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 内蔵FLASH 64bit 0wait
スタック 内蔵RAM 16bit 0wait
ワークメモリ 外部SRAM 32bit 0wait
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -O2
DhryStone 52581.7 49627.7 40505.5
MIPS 29.92 28.24 23.05

AP-SH2F-4A (SH-2 SH7046F)
計測構成
動作周波数 CPU 49.152MHz
バス 49.152MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 内蔵FLASH 32bit 0wait
スタック 内蔵RAM 32bit 0wait
ワークメモリ 内蔵SRAM 32bit 0wait
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -O2
DhryStone 84132.5 77615.6 57129.7
MIPS 47.88 44.17 32.51

AP-SH2F-6A (SH-2 SH7145F)
計測構成
動作周波数 CPU 49.152MHz
バス 49.152MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 内蔵FLASH 32bit 0wait
スタック 内蔵RAM 32bit 0wait
ワークメモリ 外部SRAM 32bit 1wait
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -O2
DhryStone 68446.2 63580.8 49246.5
MIPS 38.95 36.18 28.02

AP-SH2F-7A (SH-2 SH7144F)
計測構成
動作周波数 CPU 49.152MHz
バス 49.152MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 内蔵FLASH 32bit 0wait
スタック 内蔵RAM 32bit 0wait
ワークメモリ 外部SRAM 16bit 1wait
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -O2
DhryStone 55096.4 51408.5 41507.5
MIPS 31.35 29.25 23.62

AP-SH3-0A (SH-3 SH7709)
計測構成
動作周波数 CPU 80MHz
バス 40MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 外部FLASH 16bit 3wait
スタック 外部EDO-DRAM 32bit *1
ワークメモリ 外部EDO-DRAM 32bit *1
*1 RASプリチャージ 1サイクル
RAS-CAS遅延 1サイクル
書き込みプリチャージ遅延  1サイクル
リフレッシュアサート期間 2サイクル
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -O3
Cash on on on
DhryStone 125281.8 114521.3 87703.9
MIPS 71.30 65.18 49.91

AP-SH3-1A (SH-3 SH7709A)
計測構成
動作周波数 CPU 128MHz
バス 64MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 外部FLASH 16bit 6wait
スタック 外部SDRAM 32bit *2
ワークメモリ 外部SDRAM 32bit *2
*2 RAS-CASレイテンシ 2サイクル
書き込みプリチャージ遅延  1サイクル
バースト長    → 4
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -O3
Cash on on on
DhryStone 190114.0 177430.8 137061.4
MIPS 108.20 100.98 78.00

AP-SH3-2A (SH-3 SH7709S) & AP-SH3D-1A (SH3-DSP SH7729R)
計測構成
動作周波数 CPU 192MHz
バス 64MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 外部FLASH 16bit 6wait
スタック 外部SDRAM 32bit *3
ワークメモリ 外部SDRAM 32bit *3
*3 RAS-CASレイテンシ 2サイクル
書き込みプリチャージ遅延  1サイクル
バースト長    → 4
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -O3
Cash on on on
DhryStone 283446.7 264690.3 204750.2
MIPS 161.32 150.64 116.53

AP-SH4-0A (SH-4 SH7750)
計測構成
動作周波数 CPU 162MHz
バス 54MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 外部FLASH 16bit 6wait
スタック 外部DRAM 32bit *4
ワークメモリ 外部DRAM 32bit *4
*4 RAS-CASレイテンシ 2サイクル
書き込みプリチャージ遅延  2サイクル
バースト長    → 8
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -
Cash on on -
DhryStone 365764.4 300300.3 -
MIPS 208.17 170.91 -

AP-SH4-1A (SH-4 SH7750R)
計測構成
動作周波数 CPU 236MHz
バス 79MHz
メモリ種別 使用メモリ バス幅 ウェイト
プログラム 外部FLASH 16bit 6wait
スタック 外部DRAM 32bit *5
ワークメモリ 外部DRAM 32bit *5
*5 RAS-CASレイテンシ 3サイクル
書き込みプリチャージ遅延  2サイクル
バースト長    → 8
計測結果
- SHC(7.10) SHC(6.00) GNUPro
Optimize speed speed -
Cash on on -
DhryStone 532481.3 435161 -
MIPS 303.06 247.67 -



4. 計測結果の比較

下表に相対性能値の一覧表とMIPS値のグラフを示します。

<コンパイラによる違い>
日立 SHCとGNUPro GCCでは演算速度に大きな差が出ています。
これは汎用性を持つGCCとSHに特化した日立SHCのチューニングの差であると考えられます。
また、日立SHCはVer6.00からVer7.10へのバージョンアップで処理速度の改善がなされています。特にSH4での速度向上が顕著であり、Ver7.10ではSH4の2命令並列型CPUに対する最適化効率が特に強化されているようです。
また、日立SHCでは最適化オプションの設定「speed」or「size」によって実行速度に大きく差が出ます。

<CPUボードによる違い>
SH-2 CPUを使用したボードではワークメモリの違いにより演算速度に差が出ています。
コード、ワーク、スタックをすべて内蔵メモリに格納したAP-SH2F-4A(日立SHC710)では、動作クロックに近いMIPS値を出しており、非常に高いパフォーマンスを発揮できます。
それに対して、SH-2ではもっとも動作周波数の高いAP-SH2F-3Aでは動作クロックの約半分程度のMIPS値となっています、これはCPU周波数に対して半分のバスクロックでワークメモリが動作し、さらに内部RAMが16bitバスで接続されている為であると考えられます。AP-SH2-3AのCPU(SH7065)は内蔵Flashと内蔵RAMを使用したDSP演算処理にて最大のパフォーマンスを発揮するように設計されていると思われます。
その他のボードでも、ワークメモリのバスサイズやwaitの違いによる速度の変化が現れています。

SH-3 CPUを使用したボードでは動作周波数に比例した結果になっています。
また、CPU周波数とMIPS値が近い値となっておりSH-3のキャッシュが有効に働き外部バスの影響を軽減していることがわかります。

SH-4 CPUを使用したボードでは、動作周波数以上のMIPS値が計測されました。
これはSH-4特有の2命令並列型(スーパースカラパイプライン)CPUコアが有効に働いていることを表しています。


SH7045F(AP-SH2F-0A SHC Ver7.10)を基準にした相対性能
CPU 動作周波数 コンパイラ DhryStone 性能比(倍)
SH7045F (AP-SH2F-0A) 28.636MHz SHC(7.10) 43756.0 1.00
SHC(6.00) 40535.0 0.93
GNUPro 30805.2 0.70
SH7051F (AP-SH2F-1A) 19.6608MHz SHC(7.10) 25708.2 0.59
SHC(6.00) 23892.5 0.55
GNUPro 18653.2 0.43
SH7044F (AP-SH2F-2A) 24.576MHz SHC(7.10) 27520.9 0.63
SHC(6.00) 25677.8 0.59
GNUPro 20734.8 0.47
SH7065F (AP-SH2F-3A) 60MHz SHC(7.10) 52581.7 1.20
SHC(6.00) 49627.7 1.13
GNUPro 40505.5 0.93
SH7046F (AP-SH2F-4A) 49.152MHz SHC(7.10) 84132.5 1.92
SHC(6.00) 77615.6 1.77
GNUPro 57129.7 1.31
SH7145F (AP-SH2F-6A) 49.152MHz SHC(7.10) 68446.2 1.56
SHC(6.00) 63580.8 1.45
GNUPro 49246.5 1.13
SH7144F (AP-SH2F-7A) 49.152MHz SHC(7.10) 55096.4 1.26
SHC(6.00) 51408.5 1.17
GNUPro 41507.5 0.95
SH7709 (AP-SH3-0A) 80MHz SHC(7.10) 125281.8 2.86
SHC(6.00) 114521.3 2.62
GNUPro 87703.9 2.00
SH7709A (AP-SH3-1A) 128MHz SHC(7.10) 190114.0 4.34
SHC(6.00) 177430.8 4.06
GNUPro 137061.4 3.13
SH7709S (AP-SH3-2A) 192MHz SHC(7.10) 283446.7 6.48
SHC(6.00) 264690.3 6.05
GNUPro 204750.2 4.68
SH7750 (AP-SH4-0A) 162MHz SHC(7.10) 365764.4 8.36
SHC(6.00) 300300.3 6.86
SH7750R (AP-SH4-1A) 236MHz SHC(7.10) 532481.3 12.17
SHC(6.00) 435161 9.95


MIPS値一覧グラフ