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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
    怒
    2025-9-22 22:19

    • 签到天数: 1183 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 ' B; V/ s* i$ ^

    # \. r3 [' ]( |* q% T. M& X8 o' Y做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。
    7 G" _: J; D, v  J* ^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 {) k8 l, a2 L& T1 y) c+ v7 @+ Y

    ( P. E  S3 l6 l' y) `# H1 [5 EOctave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 。
    ) C. g% n  y! a' F' c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。( P* y  p* p7 b" m* |- w" Z
    8 q+ l* I/ o5 r
    C++ 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。
    3 H) u5 _" m. F; R) c- B- r6 y* c( I  ]' s3 m3 M# h3 P! j9 m
    高手们给分析分析,  多谢了。
      D" v' a5 `! {2 a1 {8 k" t

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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。
    9 T& i' ?& w4 \7 O3 j% V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。3 ~6 Z) G% S2 L) \+ R! x& o
    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。

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    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
    怒
    2025-9-22 22:19

    • 签到天数: 1183 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
    . O% z% z9 y. p, |5 O
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02
    9 T, S* T8 O- g) C3 g$ y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。 ...
    1 ^7 J) J: L, t! F, W+ z4 s. `5 G

    4 q. E2 \4 P& O* N8 u# b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。0 f$ L$ L) d0 r0 S
    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
    怒
    2025-9-22 22:19

    • 签到天数: 1183 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 3 ^/ H6 M, Z3 M. A" L" }
    3 B% H% R, h8 Q( Z) S, y: T, N( Z) 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
    12 小时前

    • 签到天数: 3873 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
    2026-2-7 02:13

    • 签到天数: 1955 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 ! N6 w  D" K$ K' v# X5 s/ p

    : Z* f1 k5 w/ DC++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    ; L$ n. b% D+ U/ F. l8 n3 a& R并且是单线程的？加个openmp并行试试" ?8 U( n- j* f! `* y6 T
    或者调用mkl 库的互相关函数试试  k8 J0 ~- T9 b0 u

    点评

    +1: 5.0 给力: 5.0
    涨姿势: 5.0
    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
    / {0 u$ |  I+ w& X, v; ^! H2 t汇编快！

    % x0 X# K$ _: b6 z; M3 X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.
    4 H3 P/ S7 H6 |# ?% C* ]  K3 J: p" Y# V# y8 V7 V: W
    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 08:139 L; N1 @$ U  ]; K2 [% A
    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++ ...

    ( Z6 p6 l8 P' C. tSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    4 z% B* Z* f* B7 r1 X, g* ?4 |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。
    & U1 u% D. l. X0 w# \- z买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    5 v  t7 L0 T# g
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    四处张望
  • TA的每日心情
    慵懒
    2026-2-25 18:51

    • 签到天数: 1670 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
    12 小时前

    • 签到天数: 3873 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 22:43
    5 O/ M, r! i( e! c# V4 F) d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.
    3 b8 l2 X& k$ |! C2 m& b! n# ^6 ?7 e2 C, ?9 K
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    ! A. E% P& F* E( `7 i& ~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 15:48
    % n" R8 u3 ~$ h' JSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    ; r3 V7 O- L: d下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    , t; u; \# \! g( D: R+ `( v
    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
    2026-2-7 02:13

    • 签到天数: 1955 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
    * Z  Q# k* B4 m+ Z' N1 E0 g; z$ R
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    / A3 |) y$ ]; L0 h* @+ t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） ...
    : h# n9 a0 i, M$ a

    $ e3 u( v3 J. P* }6 }必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。
    + d! F) }) c( h- P+ c; t# C, P/ Q- c+ ~6 J! h) z) P
    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！）
    , m8 q- y* K, J$ p# n! F, h- t$ S" r% q( r, M1 |
    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
    7 C. H' b# ^! s0 e# d) [1 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.4 c( r0 F0 T. h7 n1 ]
    : S' S0 q  U3 R1 |# R1 d# P5 `8 q
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
      n- O' O$ k( I% ^2 ?
    区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。' H: Y3 Y' `; F
    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7 g9 _" i, Q3 a5 {9 L

    8 l" q3 t: k6 E. \) `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？* g2 u; S' i  {" }1 i
    1 R: X- V+ b) n; @, i
    想了解一下你问题的规模：
    - Z) {2 _7 r6 y+ B) b! B1) 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。
    / w7 [5 |  n/ H  L/ w7 Y2 B9 |; J2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？
      Q% J4 f# y* x' P4 e& I6 N3) 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
    怒
    2025-9-22 22:19

    • 签到天数: 1183 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 6 ~. w+ D+ o: ^) }7 [
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38, Z6 K1 `/ s( \( L% [1 N/ ~0 p
    现在进展怎么样了？9 ^% e' l$ h. ]1 I

    + W) w8 N5 G3 w想了解一下你问题的规模：

    2 a3 ^! i$ S/ F8 m/ z
    - w, q0 ?% d+ \$ C  x多谢关注。
    3 t& W7 n$ h9 L# d5 w8 C3 \7 `) G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。
    4 D2 N/ E; E! |; k9 ~( s/ _0 F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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