Exponenta Banner

Ускорение симуляции прыгающих мячей

Открыть скрипт

Этот пример показывает, как ускорить выполнение алгоритма MATLAB с помощью сгенерированной MEX-функции. Это использует команду codegen, чтобы сгенерировать MEX-функцию для сложного приложения, которое использует несколько файлов MATLAB. Можно использовать codegen, чтобы проверять, что код MATLAB подходит для генерации кода и, во многих случаях, чтобы ускорить алгоритм MATLAB. Можно запустить MEX-функцию, чтобы проверять на ошибки времени выполнения.

Предпосылки

Нет никаких предпосылок для этого примера.

О функции run_balls

Функция run_balls.m берет один вход, чтобы задать количество прыгающих мячей, чтобы моделировать. Симуляция запускает и строит шары, возвращающиеся, пока нет никакой оставленной энергии и не возвращает состояние (положения) всех шаров.

type run_balls

% balls = run_balls(n)
% Given 'n' number of balls, run a simulation until the balls come to a
% complete halt (or when the system has no more kinetic energy).
function balls = run_balls(n) %#codegen

coder.extrinsic('fprintf');

%   Copyright 2010-2013 The MathWorks, Inc.

% Seeding the random number generator will guarantee that we get
% precisely the same simulation every time we call this function.
old_settings = rng(1283,'V4');

% The 'cdata' variable is a matrix representing the colordata bitmap which
% will be rendered at every time step.
cdata = zeros(400,600,'uint8');

% Setup figure windows
im = setup_figure_window(cdata);

% Get the initial configuration for 'n' balls.
balls = initialize_balls(cdata, n);

energy = 2; % Something greater than 1
iteration = 1;
while energy > 1
    % Clear the bitmap
    cdata(:,:) = 0;
    % Apply one iteration of movement
    [cdata,balls,energy] = step_function(cdata,balls);
    % Render the current state
    cdata = draw_balls(cdata, balls);
    iteration = iteration + 1;
    if mod(iteration,10) == 0
        fprintf(1, 'Iteration %d\n', iteration);
    end
    refresh_image(im, cdata);
end
fprintf(1, 'Completed iterations: %d\n', iteration);

% Restore RNG settings.
rng(old_settings);

Сгенерируйте MEX-функцию

Во-первых, сгенерируйте MEX-функцию с помощью команды codegen, сопровождаемый под названием файл MATLAB, чтобы скомпилировать. Передайте вход в качестве примера (-args 0), чтобы указать, что сгенерированная MEX-функция будет вызвана входом, типа double.

codegen run_balls -args 0

Вызовы функции run_balls другие функции MATLAB, но необходимо задать только функцию точки входа при вызове codegen.

По умолчанию codegen генерирует MEX-функцию под названием run_balls_mex в текущей папке. Это позволяет вам тестировать код MATLAB и MEX-функцию и сравнивать результаты.

Сравните результаты

Запуститесь и время исходная функция run_balls, сопровождаемая сгенерированной MEX-функцией.

tic, run_balls(50); t1 = toc;
tic, run_balls_mex(50); t2 = toc;

Iteration 10
Iteration 20
Iteration 30
Iteration 40
Iteration 50
Iteration 60
Iteration 70
Iteration 80
Iteration 90
Iteration 100
Iteration 110
Iteration 120
Iteration 130
Iteration 140
Iteration 150
Iteration 160
Iteration 170
Iteration 180
Iteration 190
Iteration 200
Iteration 210
Iteration 220
Iteration 230
Iteration 240
Iteration 250
Iteration 260
Iteration 270
Iteration 280
Completed iterations: 281
Iteration 10
Iteration 20
Iteration 30
Iteration 40
Iteration 50
Iteration 60
Iteration 70
Iteration 80
Iteration 90
Iteration 100
Iteration 110
Iteration 120
Iteration 130
Iteration 140
Iteration 150
Iteration 160
Iteration 170
Iteration 180
Iteration 190
Iteration 200
Iteration 210
Iteration 220
Iteration 230
Iteration 240
Iteration 250
Iteration 260
Iteration 270
Iteration 280
Completed iterations: 281

Оцененный убыстряются:

fprintf(1, 'Speed up: x ~%2.1f\n', t1/t2);

Speed up: x ~2.8
Документация MATLAB Coder
Поддержка