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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 / M, h" ~/ w* A$ d

    4 h; D: [* F9 o% {& y- U$ H6 j做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。3 z2 B4 e! Y% ?7 d
    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。; P- `  \$ i5 s/ A3 u8 ?5 T

    8 G9 C( l* _* `; r: m1 j: S% UOctave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 。+ K0 E# X/ `( t- G: c* j
    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。3 F+ Z) {- H3 K& `) r1 v* \

    3 G1 b6 y2 h' G) ^, H% {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' u/ h; ]/ v9 X% V1 [

    $ v" g' r' R& \0 I8 }高手们给分析分析,  多谢了。
    9 I" J0 @- n+ J5 T7 p

    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。
    1 @) u- x% W% {. m* @  f0 s3 `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。) x% q7 E$ t, ]1 b% B
    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 ' E8 \. ], Q. I1 o4 D
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02
    ) X* V. s5 [. b" E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。 ...
    ( O# T% ?; R3 ?7 s% D

    , x; {; W) T# N* p4 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。& b/ o6 S9 j3 h; s9 P
    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 2 N0 j" D0 Y4 U) {0 h6 u1 J5 }
    ( k6 u4 ]( Y* Q, s( ^' j, ?
    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
    1 小时前

    • 签到天数: 3549 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
    衰
    2025-7-28 23:17

    • 签到天数: 1935 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 _1 v1 Q$ @# s3 ^
    9 Q0 y* t2 x% l, j5 P- D) z/ y  l. `
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？% R- P4 W+ b" a5 j4 S
    并且是单线程的？加个openmp并行试试3 N1 r" g1 }' x
    或者调用mkl 库的互相关函数试试0 U" J2 y# b5 Z8 a) C8 v

    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
    * C7 y; C$ c) W  |汇编快！
    7 V& d, i! ]" e9 Y7 |/ y, 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.
    . f) W7 V: \. ?  J
    / Z& ^# x, F3 H7 m& O8 L* l/ P2 A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 o. @' T5 E, _) {- k3 _5 o
    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++ ...
    0 B2 D1 B3 Y  N/ f
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。; @/ l/ U! C5 {3 B+ 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。1 m5 S6 `% ^" i" a" h
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    6 C2 _, s) j; T
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    四处张望
  • TA的每日心情
    慵懒
    昨天 01:12

    • 签到天数: 1654 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
    1 小时前

    • 签到天数: 3549 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 C& w" n* t# U" A) P
    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 L6 Q0 ]1 W3 a! f9 r
    / R+ R4 J1 C/ O, u
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
      u: a. V0 Y. P% R( H; F
    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
    % p6 g& Y( @) m" t6 l$ \; e+ sSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    3 `5 g- X5 A" g) ^7 |9 ?下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    " w' v+ |8 V* @5 v* z- p
    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
    衰
    2025-7-28 23:17

    • 签到天数: 1935 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' B" D( U( D' `4 W- v
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    " q# F0 l$ d5 Z& 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） ...

    ' \  V  P/ H4 h3 @( j. X; i( G' K. w2 ]% D4 \5 U
    必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。1 I/ H8 |- y$ `) |0 o
    & k, ?' Q* \; X3 Q2 u  O9 N
    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！）
      q0 W) N/ p8 V1 S' N* N3 ?4 F' A% R( u, ?4 C& d& 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# h$ o) Z0 h2 U: F/ ~, I! 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.
      }5 K9 b7 g& k7 l- S( ?* P; W* h) c. A
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    ! p) W) A6 s" G  }# u
    区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。
    , H! U4 _( ?2 N- M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
    ' T, E6 V/ o% {3 l% U* M' x1 y  G
    : {. u) c. Z1 X8 k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？
    ! X8 W% L1 g1 J2 v" O
    5 J/ e1 X4 h! `2 a0 w1 n( C想了解一下你问题的规模：% l7 T6 H0 T/ D4 T
    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。
      L! j* v- l2 b( i$ @2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？2 R' |6 n& y: r/ f
    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
    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 ) O* D) V- U/ ~5 @7 U
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38
    1 H) O- r; R" p, k9 L# l现在进展怎么样了？- Z3 {1 K/ f# e
    & y+ h( b4 \! k1 F- ~1 d3 y
    想了解一下你问题的规模：

    " Z; ]; r' f) a
    " D2 {+ a; u+ `: \! x多谢关注。
      ]! c. ]" U- Q5 n! n6 d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。
    ! V- Z5 W2 y6 @7 I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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