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