Atom Bay Trail の浮動小数点演算能力 | ホイール欲しいハンドル欲しい

最近の Windows Tablet 等に使われている Bay Trail は、
新しい世代の Atom CPU core (Silvermont) を搭載しています。
HT 無しの 2/4 core で Out-of-Order となり、
旧 Atom と比べて実行性能が大きく向上しています。

Bay Trail の浮動小数点演算能力を調べてみました。
テスト環境は Bay Trail-D (Celeron J1900) なので厳密には Celeron となります。

結果、単精度の浮動小数点演算能力は旧 Atom と変わらず、
1 core あたり 6 fop (add 4 + mul 2) / clock であることがわかりました。
旧 Atom 同様 add, mul の非対称な interleave が良い結果となっています。
~~その代わり倍精度演算は強化されており、旧 Atom の 2倍に相当します。~~

VFP Benchmark の結果から求めた cycle あたりの演算 (1coreあたり)

                       Single FP   Double FP
---------------------------------------------------------
Atom Bonnell (旧Atom)     6          1.5
Atom Silvermont (新)      6            3 1.5     (Bay Trail)
Core 2 Duo                8            4
Core i7 Sandy Bridge     16            8
Core i7 Ivy Bridge       16            8
Core i7 Haswell          32           16     (未計測,予想値)

Cortex-A9                 4            1
Cortex-A15                8          1.4
Krait                     8            2     (Snapdragon 800)
Swift                     8            1     (iPhone 5)
Cyclone ARM64            16            8     (iPhone 5s)

演算内容の内訳は次の通り

                       Single FP         Double FP
SIMD(Vector)           mul  add  mad     mul  add  mad
-------------------------------------------------------
Atom Bonnell (旧Atom)   2    4   (6)     0.4  0.5    ?
Atom Silvermont (新)    2    4   (6)       1    2   (3)  0.5  1.0  (1.5)
Core 2 Duo              4    4   (8)       2    2  (3?)
Core i7 Sandy Bridge    8    8  (16)       4    4   (8)
Core i7 Ivy Bridge      8    8  (16)       4    4   (8)

Cortex-A9               2    2    4       --   --   --
Cortex-A15              4    4    8       --   --   --
Krait                   4    4    8       --   --   --
Swift                   4    4    8       --   --   --
Cyclone ARM64           8   12   16        4    6    8

Scalar 時の結果など、より詳しくまとめた表を下記に載せています。

・cycle あたりの演算命令の詳細

以下は実際の J1900 の VFP Benchmark の結果です。
演算命令単位など、より詳細な結果をご覧になりたい方はこちらよりどうぞ。
各種 CPU のログを載せています。

Bay Traild-D Celeron J1900 2.0GHz (TB:2.5GHz 2.41GHz)

ARCH: x64
FPU: SSSE3 SSE4.1 SSE4.2
SingleT SP max: 14.477 GFLOPS
SingleT DP max:  3.619 GFLOPS
MultiT  SP max: 57.902 GFLOPS
MultiT  DP max: 14.471 GFLOPS
CPU core: 4
SSE: yes
AVX: no
FMA: no
～

理論値は 2GHz 4core で 48 GFLOPS なので、計測結果はより高い数値が出ています。
Turbo Boost が効いているためで、57.902 / 24 = 2.41 から
Multi Thread 時におよそ 2.4GHz で動作していることがわかります。

他の CPU との比較。

VFP Benchmark 実測値        clock core    Single FP     Double FP
-------------------------------------------------------------------
Bay Trail-D  J1900           2.0GHz x4    57.9 GFLOPS   14.5 GFLOPS
Menlow       Atom Z540       1.9GHz x1    10.9 GFLOPS    1.9 GFLOPS
Core 2 Duo   P7350           2.0GHz x2    31.7 GFLOPS   12.7 GFLOPS
Ivy Birdge   Core i5-3210M   2.5GHz x2    90.2 GFLOPS   45.2 GFLOPS
Sandy Bridge Core i7-2720QM  2.2GHz x4   162.3 GFLOPS   74.0 GFLOPS

Kindle HDX 7 Krait 400       2.2GHz x4    67.5 GFLOPS   16.9 GFLOPS
Tegra Note 7 Cortex-A15      1.8GHz x4    51.3 GFLOPS    9.8 GFLOPS
iPhone 5s    Cyclone         1.3GHz x2    40.9 GFLOPS   20.5 GFLOPS

・ピーク値による比較、GFLOPS が大きい方が速い

↑ Multi Thread 時の比較なので、Core 数が多く Clock が高い方が良い結果になります。

Mobile 向け CPU の性能向上が著しく、旧 Atom (Bonnell/Saltwell) では
ハイエンドの Quad core ARM に太刀打ちできませんでした。
新しい Atom Silvermont は十分な性能を有しています。
ただ浮動小数点演算はそれほど得意ではないようです。
おそらく AVX にも対応している Jaguar の方が上でしょう。

なお Tablet 向け Bay Trail-T は動作クロックが下がるため、
上記の表よりも低い値になると考えられます。

また、あくまで浮動小数点演算に特化した数値なので、
実際のアプリケーションの動作速度とは異なる点にご注意ください。
当 blog が浮動小数点演算能力のデータを集めているのは、ゲーム開発時の最適化が目的となります。

2014/05/15 訂正:
　・Celeron J1900 の TB Clock の間違いを訂正いたしました 2.5GHz → 2.41GHz
　・倍精度演算で旧 Atom の 2倍は間違いでした。旧 Atom と同等の性能と思われます。
申し訳ありませんでした。