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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   S# Q  o; J4 R" e' F) H9 y
    / C. ?$ @5 z0 b& J
    做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。4 Z1 z' C) R* ^7 M$ L9 f8 z$ ~
    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。+ ]5 n) w! l- e4 H! g3 V
    . r5 V2 F' y. J* y* n4 F5 |4 s/ h' U: Z
    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 。2 G( C" b! Y. @' o5 b0 q
    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。4 x1 r: V. J7 O5 y; @5 ~
      a4 u! _: w. 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。# T( g/ \/ h) U1 X

    * D' v! m, g+ k9 F0 [5 I高手们给分析分析,  多谢了。
    % f2 L" c7 S' W, k$ u, Z% m2 J3 U

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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。0 W" h. L7 W0 x% l8 F2 V3 c$ `
    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。. J  Y3 a) l7 B& w/ ^# ?! 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。

    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
    ! e# x9 W' h& s$ J  Z$ p! `
    雷声 发表于 2022-9-23 07:028 `7 e/ [) d0 X: U7 r
    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。 ...

    & ^9 m% k$ R8 K/ G% Z/ w, j
    ) a, o- t9 S. W! L* 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++重写了。, C- [, f; T$ x  l9 F
    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 * R4 k. Y! I% p3 h
    7 v+ @: p/ A) D6 e1 P
    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
    14 小时前

    • 签到天数: 3726 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
      W  @% C* v  K* Z4 B" B9 u: m& n  b; b2 u! E4 _* D
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？% f. q2 G9 o, P- \9 b
    并且是单线程的？加个openmp并行试试! v5 U0 I* u( @7 ^2 y: D
    或者调用mkl 库的互相关函数试试
    $ r0 a6 s& z# s# ?& ~7 x" y8 F3 Q& L

    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
    ' @% Q. Q, F! B6 Z3 q' H+ q+ V8 v汇编快！
    3 V: d- r; H, o- W" |- d. j* c5 {
    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.
    . |6 S% |, A: P% J9 @" X6 V2 G3 L/ ^4 t+ g( L$ H$ y# t  u8 B
    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( O, a6 @% u: `% e% ]
    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++ ...

    ! I# w4 q$ g8 m2 g$ s( K, o* RSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。% r4 I! p4 x2 f
    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。
    ) O9 P- J! Z: e( F/ r/ S买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？2 ?7 C) X# l7 k! I
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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
    14 小时前

    • 签到天数: 3726 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
    0 J1 s" v; y5 g, [6 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., O5 i! r' g/ ~6 e/ d2 @" T
    0 e$ j( b) i7 x4 }
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    + h6 }$ k8 A! s# l  I% q/ o
    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
    # w5 n5 O+ |0 z: i$ Q1 ASTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。% d1 v+ z# R% ?, T) }8 N
    下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    5 k- c! D. G8 g  C, ]/ p) P, Z
    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 # T7 t! [2 U# L" e9 z
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    5 N! A+ }- E) w! t( w0 T: G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） ...
    ( D. m( ^' k# {' T) v* Y& j5 G7 `4 ^

    3 H2 b- t) a; E$ [, I必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。! A* s% |# {9 H. C" b

    $ r* W4 o3 i  X% ]0 {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！）
    " x/ @. T2 T) ?0 x$ @) k: C* K: e' I3 u0 s* Z$ m2 n* A' W7 Z
    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
    # p1 P' M2 K1 \6 I' i; y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.
    ! A5 ?( W! s% g; L" E, h9 T& A% ^4 t$ K  j2 @' ]  _; C
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    $ H8 R7 w/ m* @1 v! G0 F区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    7 t4 M+ S4 p3 }7 Q+ T$ I$ 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
    " t3 I2 a- [3 F! x& y# d$ c0 ~/ f  i3 C7 c9 V
    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？
    : {4 c' k, V7 T# r% l% s1 L& L8 p* T4 d+ w8 ?% Y" v
    想了解一下你问题的规模：4 R% }. k3 A) M
    1) 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。
    8 \% P5 N; A/ I3 E- T2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？: s6 u3 L' K2 H( k
    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
    3 U# S9 {) A' _) f+ T, Q: u
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38
    " L- C6 n, H: ~3 W* {现在进展怎么样了？6 c6 ]4 y! a8 {0 V& F5 k
    ; V  m' R  I' S: V  V0 o' Y9 j; g
    想了解一下你问题的规模：

    : V4 Y5 U5 V; U/ |$ ?/ J: U' @. c# [/ B1 O( J( p
    多谢关注。
    - @7 A! H1 B3 h: @1 b" D2 _9 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。 0 e3 x: t& M. i5 v4 ~  k, C# Z
    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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