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爱吱声»广场 › 研究生院 › 科教学圃 › C++ 比 Octave 慢好多，怎么破？
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[信息技术] C++ 比 Octave 慢好多，怎么破？

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雷达
  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘
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    楼主
     楼主| 发表于 2022-9-23 06:27:09 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    本帖最后由 雷达 于 2022-9-23 06:29 编辑
    - N4 Z  [- R$ z9 f7 C
    2 k0 t; u( T- Z; }5 |5 K( I: s: J做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。9 R  U7 [$ b4 H1 T
    先用 Octave （兼容matlab 那个东东） 做了一下，感觉慢，走通后就用C++ 重写，结果比 Octave 还慢，目测能慢10倍，很不科学啊。
    2 Q0 h: g: l$ l/ I. Z/ ~5 V! c! \, i, q5 r8 L8 i
    Octave的互相关有现成函数 xcorr,  C++ 需要自己写。互相关是一个一维矢量和一个二维数组里的矢量依次做。矢量里是复数数据，没有用 STL，自己做了个  Re/Im 的struct，其实就是两个四字节 float 。$ M/ P1 L; g2 h1 h0 x: h2 v
    互相关的最基本运算是两个复数的乘法，就是四次 float 乘法再相加，所以本质上影响速度的应该就是 float 乘法和加法。8 n# t6 X  l9 g( {$ e/ G7 ~

    / z( ~$ s# A( S0 J0 @5 XC++ 用的是VS 社区版，估计编译器不给力，但也不至于差这么多啊。6 Q8 s' J1 }8 x
    6 T9 h8 }& f) ]/ N
    高手们给分析分析,  多谢了。
    5 \- R* g3 m5 f# H9 b% g

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    参与人数 3爱元 +18 收起 理由
    helloworld + 4
    MacArthur + 4
    indy + 10 伙呆了

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    雷声

    该用户从未签到
    沙发
    发表于 2022-9-23 07:02:18 | 只看该作者
    互相关这种是最适合矢量化的，Octave应该是用SIMD 或者CUDA写了核心的计算部分。所以比没有优化的快很多。我差不多20年前做过类似的二维相关处理，优化过的比老师自己写的快了三四十倍，实验室的小崽子们怨声载道。因为本来等处理完一次数据需要差不多六七个小时，正好打游戏。优化完了之后不到二十分钟就好了。啥也干不了。
    : t# X5 I) o: w) t你想省事的话用Intel的IPP库，里面有现成的高度优化的互相关函数。或者用CUDA自己写一个。0 N+ \4 w) T3 }/ g7 }! V
    你做信号处理很熟的话，这个还可以用FFT来做。应该会更快一些。九十年代很多人这么处理，主要是那时候CPU实在太慢。现在基本用不着了。而且FFT前后处理比较麻烦，加窗什么的。

    点评

    给力: 5.0 油菜: 5.0
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    住在乡下
    给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2022-9-23 22:31
    陈王奋起挥黄钺
    油菜: 5 给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2022-9-23 18:40
    马鹿
    油菜: 5 涨姿势: 5
      发表于 2022-9-23 11:16
    colin1992
    给力: 5
      发表于 2022-9-23 09:14

    评分

    参与人数 2爱元 +18 收起 理由
    雨楼 + 8
    colin1992 + 10

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    雷达
  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘
    板凳
     楼主| 发表于 2022-9-23 08:13:54 | 只看该作者
    本帖最后由 雷达 于 2022-9-23 08:15 编辑 # w  L6 ]/ s! C8 `
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02/ i- m4 D" W, t; Q4 X1 S
    互相关这种是最适合矢量化的，Octave应该是用SIMD 或者CUDA写了核心的计算部分。所以比没有优化的快很多。 ...

    & J- {1 }1 k) {0 M; t
    # N( b8 D" A3 S# \/ O$ _, {8 u嗯， 我就是觉得 FFT 反而麻烦，互相关代码本身倒真没有几行。那看来就用 octave 就好了，没必要再用C++重写了。
    9 m1 _6 ^+ s2 R/ O3 I0 E1 U" g另外，我现在就是用指针数组，如果用 STL 的Vector 会不会更快一些？
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    可梦之
  • TA的每日心情
    奋斗
    2021-4-20 05:43

    • 签到天数: 300 天

    [LV.8]合体
    地板
    发表于 2022-9-23 09:18:16 | 只看该作者
    Octave/Matlab内部对数值计算做了很多并行和优化。内核甚至是用Fortran写的。你用C++重写，没有做并行优化，真未必比他们的性能好。
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    阿忙
  • TA的每日心情
    奋斗
    2023-8-28 01:10

    • 签到天数: 1748 天

    [LV.Master]无

    5#
    发表于 2022-9-23 09:55:04 | 只看该作者
    Matlab不是浪得虚名的，要打败它还是要下点功夫才行
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    雷达
  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘
    6#
     楼主| 发表于 2022-9-23 11:00:38 | 只看该作者
    本帖最后由 雷达 于 2022-9-23 11:10 编辑
    ! k1 v; r7 |2 e$ w; B: Q  J0 X' T! d5 g
    研究了一下，似乎可以用预处理指令对浮点运算做一些优化。这个问题比我最初想象的要复杂得多
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    马鹿
  • TA的每日心情
    开心
    15 小时前

    • 签到天数: 3459 天

    [LV.Master]无

    7#
    发表于 2022-9-23 11:18:11 | 只看该作者
    汇编快！
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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    15 小时前

    • 签到天数: 1894 天

    [LV.Master]无

    8#
    发表于 2022-9-23 11:34:49 | 只看该作者
    本帖最后由 数值分析 于 2022-9-23 11:48 编辑
    4 O& ~: N  b$ }. O3 f' M& ?! y5 ?
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？6 t6 c0 c! H; w5 F0 Z
    并且是单线程的？加个openmp并行试试6 z& l: t0 v' I4 g0 l; g
    或者调用mkl 库的互相关函数试试4 L8 ^- L' h8 R/ z

    点评

    +1: 5.0 给力: 5.0
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    住在乡下
    给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2022-9-23 22:32
    colin1992
    +1: 5
      发表于 2022-9-23 11:55
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    mark
  • TA的每日心情
    衰
    2024-2-11 13:31

    • 签到天数: 141 天

    [LV.7]分神
    9#
    发表于 2022-9-23 11:43:35 | 只看该作者
    马鹿 发表于 2022-9-23 11:18
    # t6 E# T( l) `/ C# Q" `; F9 P4 t汇编快！
    5 o6 h/ q# X, D. g$ G
    这种问题的优化, 在语言层面没太大意义, c++和汇编没什么本质区别.
    ! ?, X; e5 Y5 o. k+ P$ ~% m. c# _4 B9 i
    最好还是用高性能的计算库, 比如intel的ipp,或者看看gpu方面有没有类似的库.
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    走两步

    该用户从未签到
    10#
    发表于 2022-9-23 12:59:58 | 只看该作者
    涉及矩阵的用blas
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    雨楼
  • TA的每日心情
    慵懒
    2020-1-3 00:51

    • 签到天数: 71 天

    [LV.6]出窍
    11#
    发表于 2022-9-23 14:05:11 | 只看该作者
    实际使用中要考虑综合成本/时间。比如用octave /Python 解决起来简单。自己另起炉灶麻烦些。
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    雷声

    该用户从未签到
    12#
    发表于 2022-9-23 15:48:12 | 只看该作者
    雷达 发表于 2022-9-23 08:13/ ?& `  x/ ~+ M3 d( G+ K! G/ m7 j
    嗯， 我就是觉得 FFT 反而麻烦，互相关代码本身倒真没有几行。那看来就用 octave 就好了，没必要再用C++ ...
    + z/ L2 }1 U' e# `
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。& R$ v% r6 K7 w% p" W) V' Q
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么就凑合用octave得了。: r' d0 H1 O* o4 Y( I
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    " N; e, _) o4 S
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    四处张望
  • TA的每日心情
    衰
    昨天 02:11

    • 签到天数: 1628 天

    [LV.Master]无

    13#
    发表于 2022-9-23 16:05:15 | 只看该作者
    矩阵最简单用eigen，然后enable  avx2以上
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    马鹿
  • TA的每日心情
    开心
    15 小时前

    • 签到天数: 3459 天

    [LV.Master]无

    14#
    发表于 2022-9-23 20:24:06 | 只看该作者
    mark 发表于 2022-9-22 22:435 E5 w. \; t6 a3 x8 i
    这种问题的优化, 在语言层面没太大意义, c++和汇编没什么本质区别.
    2 ~& [  ?/ W2 `( N, k# Z. M" ^6 `& R3 S- j% f$ A4 G1 d  i
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    3 i' w) }( f$ ^& \3 R
    我不是it的，说汇编是起哄呢
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    沉宝

    该用户从未签到
    15#
    发表于 2022-9-23 20:53:40 | 只看该作者
    雷声 发表于 2022-9-23 15:486 ~5 A4 w3 H$ n7 n
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。; o5 M- {9 p$ }( U2 A! n1 g3 d
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    ; ?  h/ {0 o# _) X) V6 q: H" W
    你觉得在用AVX自己写与用GPU加速的Octave之间，谁有可能性能上超出？（基于中等价位的硬件水平）
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    数值分析
  • TA的每日心情
    开心
    15 小时前

    • 签到天数: 1894 天

    [LV.Master]无

    16#
    发表于 2022-9-23 21:37:24 | 只看该作者
    本帖最后由 数值分析 于 2022-9-23 23:50 编辑 5 N, _. J/ k6 i' [8 R" J
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    ! a5 i7 o" P/ L: ]5 [6 x* y! O# k你觉得在用AVX自己写与用GPU加速的Octave之间，谁有可能性能上超出？（基于中等价位的硬件水平） ...

    ! i6 J% n5 I( ^; D  f
    . i+ H- a# C% K必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。
    - f' r1 E7 H! M6 R0 G! \0 T+ a( U! F. U0 E! D
    有道是 双拳难敌四手 一虎不如群狼
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    ltpub

    该用户从未签到
    17#
    发表于 2022-9-26 18:34:55 | 只看该作者
    先用性能探查器看下热点在哪里，用前面坛友们的方法针对性优化下，满足了应用需求就收手（心中牢记那句箴言：又不是不能用！）6 b* w: g5 Z$ \1 i* l! R( o
    / N3 g' K8 g' e% ]
    不知道vs的社区版带不带性能探查器，不行的话用pro/ent试用几天应该是不违规的，实在不行把C++编译到Linux下，那perf工具可就多了去了
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    机器猫
  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-2-8 10:08

    • 签到天数: 2 天

    [LV.1]炼气
    18#
    发表于 2022-9-26 23:30:40 | 只看该作者
    mark 发表于 2022-9-23 11:43
    % c  o5 j' a3 R% H; j; F这种问题的优化, 在语言层面没太大意义, c++和汇编没什么本质区别.+ h, ^  t) k$ G- X7 w* M5 _

    - v, I4 O- e4 q& W0 N/ _4 h最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    5 _/ j6 u4 V1 S5 T
    区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。5 I6 T! Y/ [% a: D) Z" T
    你说的那些“高性能的计算库”很多估计都是专门的人用汇编手工优化出来的。那个得对要优化的系统非常熟悉的人来干，打个比方那条指令用在哪个地方会导致cache需要加载，这些都必须考虑到" w* q! e2 s# A9 B
    ! F* ?+ J# x- d
    当然对于调用这些库的代码来说，一般C和汇编区别不大
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    沉宝

    该用户从未签到
    19#
    发表于 2022-10-2 01:38:20 | 只看该作者
    现在进展怎么样了？! n9 e4 D9 H& ]$ ?: R

    # A7 P' t: D' i7 u想了解一下你问题的规模：
    . _" o, A. M2 w% A6 u1) 你说互相关是一个一维矢量和一个二维数组里的矢量依次做，那么这个二维数组有什么特殊意义吗？需要对所有维度按列操作并返回一个矩阵，还是就是简单的一对一算过去？换一句话，本质上要的是一个1-维互相关算法，还是N-维互相关算法。, V' V: o# h3 I
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？
    & [. T& H! N- ?& {6 [  x* L5 Y# D6 k3) Octave 大约跑了多长时间，你心里期望的速度大约是多少？
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    雷达
  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22

    • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘
    20#
     楼主| 发表于 2022-10-2 03:04:55 | 只看该作者
    本帖最后由 雷达 于 2022-10-2 03:06 编辑 % s5 s+ |0 F* [6 E, L/ ?1 o; \
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38
    / [5 S$ k, L& W+ y+ M; |0 X现在进展怎么样了？3 y* T% e. b7 D" K: U2 C4 q
    , C; E0 n  I+ f" Q2 a2 y
    想了解一下你问题的规模：
    6 ?9 Z0 j, }! v7 R+ w+ E
    2 \! @+ u" B/ |
    多谢关注。
    5 I0 `, ]. s- p, f8 M1 `规模还比较大，一个至少3万*3万的二维浮点复数矩阵，用一个4000点复数矢量对矩阵的每一个3万点矢量做互相关，重复3万次这种互相关。
    , U) M" q7 k- W/ @我已经试验成功了 AVX 算浮点内积和 VS 优化， 再加上多核并行，我希望能至少和 octave 打平。但现在手头有其他事，还没有时间改正式代码。
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