Порівняння швидкості Python vs Julia

Я спробував порівняти ці два фрагменти і побачити, скільки ітерацій можна зробити за одну секунду. Виявляється, Юлія досягає 2,5 мільйонів ітерацій, тоді як Python 4 мільйони. Хіба Юлія не повинна бути швидшою. А може, ці два фрагменти не рівнозначні?

Пітон:

t1 = time.time()
i = 0
while True:
    i += 1
    if time.time() - t1 >= 1:
        break

Юлія:

function f()
    i = 0
    t1 = now()
    while true
        i += 1
        if now() - t1 >= Base.Dates.Millisecond(1000)
            break
        end
    end
    return i
end

Це своєрідне порівняння ефективності, оскільки зазвичай вимірюється час, необхідний для обчислення чогось істотного, а не бачення, скільки тривіальних ітерацій можна виконати за певний проміжок часу. У мене виникли проблеми з тим, щоб ваші коди Python та Julia працювали, тому я змінив код Julia на роботу і просто не запустив код Python. Як зазначив @chepner у коментарі, використання now()та порівняння часу з DateTimeоб'єктами досить дорого. Функція Python time.time()просто повертає значення з плаваючою комою. Як виявляється, існує функція Julia, яка називається, time()що робить саме те саме:

julia> time()
1.587648091474481e9

Ось час вашої оригінальної f()функції (модифікованої для роботи) у моїй системі:

julia> using Dates

julia> function f()
           i = 0
           t1 = now()
           while true
               i += 1
               if now() - t1 >= Millisecond(1000)
                   break
               end
           end
           return i
       end
f (generic function with 1 method)

julia> f()
4943739

Це зробило майже 5 мільйонів ітерацій, перш ніж час закінчився. Як я вже говорив, мені не вдалося змусити ваш Python-код працювати в моїй системі без значних хитрощів (що я не намагався робити). Але ось замість f()цього використовується версія time(), яку я образно назву g():

julia> function g()
           i = 0
           t1 = time()
           while true
               i += 1
               if time() - t1 >= 1
                   break
               end
           end
           return i
       end
g (generic function with 1 method)

julia> g()
36087637

Ця версія зробила 36 мільйонів ітерацій. Тож я здогадуюсь, Юлія швидша в циклі? Так! Ну, насправді основна робота в цьому циклі - це дзвінки time()так ... Джулія швидше генерує безліч time()дзвінків!

Чому дивно це час? Як я вже говорив, більшість фактичних робіт тут є дзвінкими time(). Інша частина циклу насправді нічого не робить. Якщо оптимізувати компільовану мову, якщо компілятор бачить цикл, який нічого не робить, він повністю усуне його. Наприклад:

julia> function h()
           t = 0
           for i = 1:100_000_000
               t += i
           end
           return t
       end
h (generic function with 1 method)

julia> h()
5000000050000000

julia> @time h()
  0.000000 seconds
5000000050000000    

Вау, нульові секунди! Як це можливо? Що ж, давайте подивимось на код LLVM (на зразок машинного коду, але для уявної машини, яка використовується як проміжне представлення), це знижує:

julia> @code_llvm h()

;  @ REPL[16]:1 within `h'
define i64 @julia_h_293() {
top:
;  @ REPL[16]:6 within `h'
  ret i64 5000000050000000
}

Компілятор бачить цикл, з'ясовує, що результат щоразу однаковий, і просто повертає це постійне значення, а не виконувати цикл. Що, звичайно, займає нуль часу.

Можливо, ви хочете використовувати time_nsфункцію в Джулії:

function f()
    i = 0
    t1 = time_ns()
    while true
        i += 1
        if time_ns() - t1 >= 10^9
            break
        end
    end
    return i
end

На моєму комп’ютері він працює в 10 разів швидше, ніж Python.

Ну, це не те, що я спостерігаю у своїй системі:

Пітон 3.7.7

Python 3.7.7 (default, Mar 26 2020, 15:48:22) 
Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information
IPython 7.4.0 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help.

In [1]: import time                                                                                                                                                       

In [2]: def f(): 
   ...:     t1 = time.time() 
   ...:     i = 0 
   ...:     while True: 
   ...:         i += 1 
   ...:         if time.time() - t1 >= 1: 
   ...:             return i 
   ...:                                                                                                                                                                   

In [3]: f()                                                                                                                                                               
Out[3]: 4676268

Джулія 1.4.0:

julia> using Dates

julia> function f()
           i = 0
           t1 = now()
           while true
               i += 1
               if now() - t1 >= Dates.Millisecond(1000)
                   break
               end
           end
           return i
       end
f (generic function with 1 method)

julia> f()
6339528

але зауважте, що просто використання time(тобто порівняння простих чисел) все-таки швидше:

julia> function f()
           i = 0
           t1 = time()
           while true
               i += 1
               if time() - t1 >= 1
                   break
               end
           end
           return i
       end
f (generic function with 1 method)

julia> f()
24742703