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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
    : R5 c  V0 o6 y% B0 D; g( J; x3 G. h$ Q! `
    做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。5 {9 R% E7 i7 |$ t4 f( _( l
    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。* g5 z1 t6 d! G  S) [0 `# C6 M
    + I$ g( i! |6 j. Q
    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 。1 S" \! y; @+ t7 K& N/ k
    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。. o9 V* U9 ^5 h* l

    , c0 l5 H6 Q( s) s6 bC++ 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。+ S. p5 n+ K1 d3 G1 N, z* W5 ?0 L
    % a+ }5 h. B* {% A6 c. N
    高手们给分析分析,  多谢了。2 k! x) W) t2 H

    评分

    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。$ B  P% A9 k( h: r$ g
    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。) u! n: n' H) F. p+ O6 G* |
    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
    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
    ) @6 _, ^9 E" P$ o) Q. ^4 T" M
    雷声 发表于 2022-9-23 07:025 @3 P5 \9 i3 o/ ^& m; H
    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。 ...
    4 M# j& D" e) }% s* \8 x0 F

    # h  Z/ O- m7 F1 j- I: M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。" E! v  i# c; E2 D" }( G0 e8 U
    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 * T7 y$ I, X! b% @0 I4 e* k
    % ~" U0 d8 r7 ]
    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
    2025-10-6 22:20

    • 签到天数: 3580 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
    昨天 18:39

    • 签到天数: 1949 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 ) }% d, Q& v! G
      o( M% |( G$ @/ `) Z% Z
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    . u4 W) b) g% {8 T0 x并且是单线程的？加个openmp并行试试
    " W* R4 }; k5 e+ `( s4 J或者调用mkl 库的互相关函数试试
    4 ^6 A* _1 X6 P  Y

    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$ X2 v0 w3 K# ]' |' N
    汇编快！

    0 _0 X2 b5 b9 ~8 \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.
    " i4 q4 Q/ M5 H4 c( K; n2 L( S2 D4 R: w! _" q
    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  A! n# y6 M! n
    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++ ...
    2 a/ v( F6 }7 U3 F  W! H5 t
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。& B0 }3 t$ ]+ b4 O, U+ J8 o
    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。
    7 X) O. o" T$ N- }: v. T买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    6 B; ~% }0 ~  d' r, _
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    四处张望
  • TA的每日心情
    怒
    4 天前

    • 签到天数: 1666 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
    2025-10-6 22:20

    • 签到天数: 3580 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 22:430 j% ?. f! w- Y# a. W" i5 p8 O
    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.
    & A: S* L8 B$ U- `& @9 L7 b2 z4 ~7 Y
      j# n6 _' @* n4 H' L  }最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    & l, w& Y( T: {4 b7 J/ A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, G2 j5 m/ I3 Z+ o+ i! @
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    7 }* J- c! k( G- P$ n4 r下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...

    ; r' [6 B9 z# m& Z; a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
    昨天 18:39

    • 签到天数: 1949 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 6 j5 t1 J# h% @" N7 v" ?5 m7 d& V$ l: W
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:534 u$ ^/ F* ^% d0 `: V0 m' S
    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） ...

    , p: x) U& S3 l  m7 a& e% R
    & j) d. L; p# o/ T( v必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。
    + h9 Q2 Z: z0 A& N* {
    # f3 t- S% J# V' M6 v4 l2 {* ~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！）
    + l( M* L/ V) ~# R" q! i; K
    ) ?/ R0 T- r0 z% A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
    / M  G% q6 F  v6 _0 f  i6 ~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./ [& V  Q% Y& x

    ! K, K  J" C% O0 j, B最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    * r/ E" n# w' |! L
    区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    , ~6 g9 x  Q0 P2 b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
    % Y( o9 K7 }" G. V+ U/ Y$ x9 Z* v2 b- l  p
    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？
    & l8 k2 f/ l# g1 V0 n( z# q4 Q5 r) m5 H. q, k/ M+ F; z4 L/ O
    想了解一下你问题的规模：
    + n' e+ u2 V: w1 m+ b5 p- i8 y1) 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。# Z" A; l( p5 x
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？9 g; \8 p) M9 M5 _7 X
    3) 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
    ! [/ J: b9 j( J" |
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38+ b  r1 E$ f! T$ \9 S) P2 D
    现在进展怎么样了？
    * v7 V# B+ |1 i5 o" B* u# A* k2 A" b; w/ O( b
    想了解一下你问题的规模：
    ' W2 r. g. [) l: z- x8 K5 |2 C
    2 L8 Z2 z9 X! n2 H' n8 O; [
    多谢关注。
    ( ^: ^( c+ o: s0 Z/ _; g% N6 B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。
    6 D" H/ q& k3 P' e! z. P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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