ベンチマーク

Celox には Rust コア、TypeScript ランタイム、および参照ベースラインとしての Verilator のベンチマークスイートが含まれています。CI は master への push ごとにベンチマークを自動実行し、インタラクティブなトレンドダッシュボードを公開します。

ダッシュボード

生データは外部ダッシュボードでも確認できます。

測定対象

Counter (N=1000)

メインワークロードは N=1000 個の並列 32 ビットカウンタインスタンスを持つカウンタモジュール（Top）を使用します。現実的なワークロードで JIT パイプライン全体を検証します。Rust、TypeScript、Verilator すべてで同一設計を使用し、直接比較が可能です。

ベンチマーク	Rust	TS	Verilator
simulation_build_top_n1000	JIT コンパイル	NAPI ビルド	Verilate + C++ コンパイル
simulation_tick_top_n1000_x1	単一ティック	単一ティック	単一ティック
simulation_tick_top_n1000_x1000000	100 万ティック	100 万ティック	100 万ティック
testbench_tick_top_n1000_x1	ティック + 読出	ティック + 読出	ティック + 読出
testbench_tick_top_n1000_x1000000	100 万テストベンチサイクル	100 万テストベンチサイクル	100 万テストベンチサイクル
testbench_array_tick_top_n1000_x1	—	配列 .at() 単一	—
testbench_array_tick_top_n1000_x1000000	—	配列 .at() 100 万	—

標準ライブラリモジュール

Veryl 標準ライブラリモジュールのベンチマーク。

Linear SEC (P=6) — ハミング単一誤り訂正エンコーダ/デコーダ（57 ビットデータ、63 ビット符号語）。組合せ回路。

ベンチマーク	Rust	TS	Verilator
simulation_build_linear_sec_p6	JIT コンパイル	NAPI ビルド	Verilate + C++ コンパイル
simulation_eval_linear_sec_p6_x1	単一評価	単一評価	単一評価
simulation_eval_linear_sec_p6_x1000000	100 万評価	100 万評価	100 万評価
testbench_eval_linear_sec_p6_x1000000	100 万評価 + 訂正フラグ読出	100 万評価 + 訂正フラグ読出	100 万評価 + 訂正フラグ読出

Countones (W=64) — 再帰的組合せポップカウントツリー。

ベンチマーク	Rust	TS	Verilator
simulation_build_countones_w64	JIT コンパイル	NAPI ビルド	Verilate + C++ コンパイル
simulation_eval_countones_w64_x1	単一評価	単一評価	単一評価
simulation_eval_countones_w64_x1000000	100 万評価	100 万評価	100 万評価

std::counter (WIDTH=32) — マルチモード アップ/ダウンカウンタ（ラップアラウンド付き）。

ベンチマーク	Rust	TS	Verilator
simulation_build_std_counter_w32	JIT コンパイル	NAPI ビルド	Verilate + C++ コンパイル
simulation_tick_std_counter_w32_x1	単一ティック	単一ティック	単一ティック
simulation_tick_std_counter_w32_x1000000	100 万ティック	100 万ティック	100 万ティック
testbench_tick_std_counter_w32_x1000000	100 万ティック + 読出	100 万ティック + 読出	100 万ティック + 読出

std::gray_counter (WIDTH=32) — Gray エンコード付きカウンタ（counter + gray_encoder）。

ベンチマーク	Rust	TS	Verilator
simulation_build_gray_counter_w32	JIT コンパイル	NAPI ビルド	Verilate + C++ コンパイル
simulation_tick_gray_counter_w32_x1	単一ティック	単一ティック	単一ティック
simulation_tick_gray_counter_w32_x1000000	100 万ティック	100 万ティック	100 万ティック
testbench_tick_gray_counter_w32_x1000000	100 万ティック + 読出	100 万ティック + 読出	100 万ティック + 読出

std::fifo (WIDTH=8, DEPTH=16) — 同期 FIFO（コントローラ + RAM）。順序回路。

ベンチマーク	Rust	Verilator
simulation_build_fifo_w8_d16	JIT コンパイル	Verilate + C++ コンパイル
simulation_tick_fifo_w8_d16_x1	単一ティック（push/pop 交互）	単一ティック（push/pop 交互）
testbench_tick_fifo_w8_d16_x1000000	100 万ティック + 読出	100 万ティック + 読出

std::gray_encoder + gray_decoder (WIDTH=32) — Gray エンコード/デコードラウンドトリップ。組合せ回路。

ベンチマーク	Rust	Verilator
simulation_build_gray_codec_w32	JIT コンパイル	Verilate + C++ コンパイル
simulation_eval_gray_codec_w32_x1	単一評価	単一評価
simulation_eval_gray_codec_w32_x1000000	100 万評価	100 万評価

std::edge_detector (WIDTH=32) — ビット単位エッジ検出（posedge/negedge）。順序回路。

ベンチマーク	Rust	Verilator
simulation_build_edge_detector_w32	JIT コンパイル	Verilate + C++ コンパイル
simulation_tick_edge_detector_w32_x1	単一ティック	単一ティック
testbench_tick_edge_detector_w32_x1000000	100 万ティック + 読出	100 万ティック + 読出

std::onehot (W=64) — ワンホット検出・ゼロ検出。組合せ回路。

ベンチマーク	Rust	Verilator
simulation_build_onehot_w64	JIT コンパイル	Verilate + C++ コンパイル
simulation_eval_onehot_w64_x1	単一評価	単一評価
simulation_eval_onehot_w64_x1000000	100 万評価	100 万評価

std::lfsr_galois (SIZE=32) — ガロアモード線形帰還シフトレジスタ。順序回路。

ベンチマーク	Rust	Verilator
simulation_build_lfsr_w32	JIT コンパイル	Verilate + C++ コンパイル
simulation_tick_lfsr_w32_x1	単一ティック	単一ティック
simulation_tick_lfsr_w32_x1000000	100 万ティック	100 万ティック
testbench_tick_lfsr_w32_x1000000	100 万ティック + 読出	100 万ティック + 読出

API & オーバーヘッド

ベンチマーク	説明
simulator_tick_x10000	生の Simulator::tick オーバーヘッド（Rust & TS）
simulation_step_x20000	Simulation::step 時間ベース API オーバーヘッド（Rust & TS）

ローカル実行

Rust

cargo bench -p celox

TypeScript

pnpm bench

リリースモードで NAPI アドオンをビルドし、パッケージをビルドした後、Vitest ベンチマークを実行します。

Verilator

bash scripts/run-verilator-bench.sh

verilator と C++ ツールチェーンが必要です。

CI 環境

ベンチマークは GitHub Actions の共有ランナー（ubuntu-latest）で実行されます。共有ハードウェアのため、結果にノイズが含まれることがあります。誤検知を避けるため、アラート閾値は 200% に設定されています。個々のデータポイントではなく、長期的なトレンドに注目してください。