tests/benchmark/nbody.slate

   1
   2 prototypes ensureNamespace: #benchmark &delegate: True.
   3
   4 benchmark define: #NBodySystem &slots: {
   5   #bodies.
   6 }.
   7
   8 benchmark define: #Body &slots: {
   9   #x. #y. #z. #vx. #vy. #vz. #mass.
  10 }.
  11
  12 n@(benchmark NBodySystem traits) new
  13 [| px py pz s |
  14   s: n clone.
  15   s bodies: {Body sun. Body jupiter. Body saturn. Body uranus. Body neptune.}.
  16   px: 0.0. py: 0.0. pz: 0.0.
  17   s bodies do: [| :body |
  18     px: px + (body vx * body mass).
  19     py: py + (body vy * body mass).
  20     pz: pz + (body vz * body mass).
  21   ].
  22   s bodies first offsetMomentum: px y: py z: pz.
  23   s
  24 ].
  25
  26 n@(benchmark NBodySystem traits) advance: dt@(Float traits)
  27 [| dx dy dz distance mag |
  28   0 below: n bodies size do: [| :i |
  29     i + 1 below: n bodies size do: [| :j |
  30       dx: (n bodies at: i) x - (n bodies at: j) x.
  31       dy: (n bodies at: i) y - (n bodies at: j) y.
  32       dz: (n bodies at: i) z - (n bodies at: j) z.
  33
  34       distance: ((dx * dx) + (dy * dy) + (dz * dz)) sqrt.
  35       mag: dt / (distance * distance * distance).
  36
  37       (n bodies at: i) vx: (n bodies at: i) vx - (dx * (n bodies at: j) mass * mag).
  38       (n bodies at: i) vy: (n bodies at: i) vy - (dy * (n bodies at: j) mass * mag).
  39       (n bodies at: i) vz: (n bodies at: i) vz - (dz * (n bodies at: j) mass * mag).
  40
  41       (n bodies at: j) vx: (n bodies at: j) vx + (dx * (n bodies at: i) mass * mag).
  42       (n bodies at: j) vy: (n bodies at: j) vy + (dy * (n bodies at: i) mass * mag).
  43       (n bodies at: j) vz: (n bodies at: j) vz + (dz * (n bodies at: i) mass * mag).
  44      ].
  45   ].
  46   0 below: n bodies size do: [| :i |
  47     (n bodies at: i) x: (n bodies at: i) x + (dt * (n bodies at: i) vx).
  48     (n bodies at: i) y: (n bodies at: i) y + (dt * (n bodies at: i) vy).
  49     (n bodies at: i) z: (n bodies at: i) z + (dt * (n bodies at: i) vz).
  50   ].
  51 ].
  52
  53 n@(benchmark NBodySystem traits) energy
  54 [| dx dy dz distance e b |
  55   b: n bodies.
  56   e: 0.0.
  57   0 below: b size do: [| :i |
  58     e: e + (0.5 * (b at: i) mass *
  59       (((b at: i) vx * (b at: i) vx) +
  60       ((b at: i) vy * (b at: i) vy) +
  61       ((b at: i) vz * (b at: i) vz))).
  62     i + 1 below: b size do: [| :j |
  63       dx: (b at: i) x - (b at: j) x.
  64       dy: (b at: i) y - (b at: j) y.
  65       dz: (b at: i) z - (b at: j) z.
  66       distance: ((dx * dx) + (dy * dy) + (dz * dz)) sqrt.
  67       e: e - ((b at: i) mass * (b at: j) mass / distance).
  68     ].
  69   ].
  70   e
  71 ].
  72
  73 _@(benchmark Body) daysPerYear
  74 [
  75   365.24
  76 ].
  77
  78 _@(benchmark Body) pi
  79 [
  80   3.141592653589793
  81 ].
  82
  83 b@(benchmark Body) solarMass
  84 [
  85   4.0 * (b pi) * (b pi)
  86 ].
  87
  88 b@(benchmark Body) sun
  89 [
  90   b clone `>> [
  91     x: 0.0.
  92     y: 0.0.
  93     z: 0.0.
  94     vx: 0.0.
  95     vy: 0.0.
  96     vz: 0.0.
  97     mass: b solarMass.]
  98 ].
  99
 100 b@(benchmark Body) jupiter
 101 [
 102   b clone `>> [
 103     x: 4.84143144246472090e0.
 104     y: -1.16032004402742839e0.
 105     z: -1.03622044471123109e-1.
 106     vx: 1.66007664274403694e-3 * b daysPerYear.
 107     vy: 7.69901118419740425e-3 * b daysPerYear.
 108     vz: -6.90460016972063023e-5 * b daysPerYear.
 109     mass: 9.54791938424326609e-4 * b solarMass.]
 110 ].
 111
 112 b@(benchmark Body) saturn
 113 [
 114   b clone `>> [
 115     x: 8.34336671824457987e0.
 116     y: 4.12479856412430479e0.
 117     z: -4.03523417114321381e-1.
 118     vx: -2.76742510726862411e-3 * b daysPerYear.
 119     vy: 4.99852801234917238e-3 * b daysPerYear.
 120     vz: 2.30417297573763929e-5 * b daysPerYear.
 121     mass: 2.85885980666130812e-4 * b solarMass.]
 122 ].
 123
 124 b@(benchmark Body) uranus
 125 [
 126   b clone `>> [
 127     x: 1.28943695621391310e1.
 128     y: -1.51111514016986312e1.
 129     z: -2.23307578892655734e-1.
 130     vx: 2.96460137564761618e-3 * b daysPerYear.
 131     vy: 2.37847173959480950e-3 * b daysPerYear.
 132     vz: -2.96589568540237556e-5 * b daysPerYear.
 133     mass: 4.36624404335156298e-5 * b solarMass.]
 134 ].
 135
 136 b@(benchmark Body) neptune
 137 [
 138   b clone `>> [
 139     x: 1.53796971148509165e1.
 140     y: -2.59193146099879641e1.
 141     z: 1.79258772950371181e-1.
 142     vx: 2.68067772490389322e-3 * b daysPerYear.
 143     vy: 1.62824170038242295e-3 * b daysPerYear.
 144     vz: -9.51592254519715870e-5 * b daysPerYear.
 145     mass: 5.15138902046611451e-5 * b solarMass.]
 146 ].
 147
 148 b@(benchmark Body) offsetMomentum: px@(Float traits) y: py@(Float traits) z: pz@(Float traits)
 149 [| m |
 150   m: b solarMass.
 151   b `>> [
 152     vx: px negated / m.
 153     vy: py negated / m.
 154     vz: pz negated / m.]
 155 ].
 156
 157 n@(Integer traits) nbodies
 158 [| bodies |
 159   bodies: benchmark NBodySystem new.
 160   n timesRepeat: [bodies advance: 0.01].
 161   bodies energy
 162 ].
 163
 164 n@(Integer traits) nbody
 165 [
 166   Console writer ; (0 nbodies as: String).
 167   Console writer newLine.
 168   Console writer ; (n nbodies as: String).
 169   Console writer newLine.
 170 ].