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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
    跳转到指定楼层
    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 2 V  e3 o0 f' Y/ o  H. Z
    ; w0 e3 l  `  Z9 A/ E. {& {
    做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。
    % {; k3 r! D) R- 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。: ?% Y6 L9 m, P" m& G

    * o$ }! h3 l$ P- t) A, XOctave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 。% R& ?0 `- K) E! Q4 V7 E! \. O
    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。, Q9 M5 z) x2 c3 g; w
    6 C1 H) H/ c# T7 o6 q
    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。# y2 a  z! P% j
    * |2 ]' ?) E' g& ], W2 U$ b: I
    高手们给分析分析,  多谢了。
    . \7 m4 ]4 d" V+ o! a

    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。' G5 e! e) W' D1 g- D$ X3 k
    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。
    ! D: d% }% G8 e' a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 4 u2 b5 R. |, _: j. n+ g
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02( P' b: ?& y) c8 X( }
    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。 ...
    5 `7 x2 }/ q" E( U" [# Z

    & _) ^* q1 g0 @8 t" z8 |/ R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。4 C9 d$ o2 F) U6 Z) M
    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 r1 w6 b9 R, y% x" C: E
    , [1 I) h$ @$ E  j3 }+ _
    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: 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
    12 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
    8 C9 e8 }1 _" w# p  o) Y" r  V6 Z
    C++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？
    & g9 O1 B& c7 Y: W0 A并且是单线程的？加个openmp并行试试
    - r% ]3 A7 X8 X或者调用mkl 库的互相关函数试试; T1 [2 D  g: Y4 [$ N

    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
    2 T, y/ Y6 n( P( V3 V* z汇编快！
    8 {- W$ ]7 G5 c1 _6 B: o9 c0 X% S5 }
    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.
    0 ]) J$ u6 h4 h
    9 d/ S0 s2 o9 F/ }7 }- E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- A8 _' [6 n6 n* j' A! L9 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++ ...
    ; o8 q+ E5 @. V" w( k) X
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。2 q( w; k7 G* E; a5 t
    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。( w: M, G2 r7 j5 b
    买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？  I6 I: o  \2 a* s0 L: I
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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
    12 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 22:43
    8 |$ E$ ~2 y( A2 S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.
    " }0 y0 {7 m! d( |! ]) A4 I
    ! r/ T& v7 O  z# D3 D8 Y  D  R' W$ f最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    * F+ f2 e$ C9 ?# D
    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* S) J- B, \1 X  [, k1 C
    STL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    5 p  ]' H3 u! S7 _# p- [下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    ' Q8 U* N! A( v; H- ^* K9 q6 |
    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
    12 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
    8 t. X8 Z: M, d
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:534 D9 R4 [: |8 V- d' b* Q$ x
    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） ...
    ! q+ ?+ h, b( M

    9 @2 k) N5 S; a5 e* ]必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。1 `( S! s! v+ d' @

    - @9 K" ?/ E9 ^5 Q5 G! _1 Q- g! y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！）9 }8 L; \. l( `' |- R1 V
    * q9 k8 q# _0 w) b9 B0 i- @% C7 B
    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) j0 V! d8 X8 ^7 G6 `1 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.
    3 g$ `' F, v: E  U' f4 l' K, Y& D4 F/ N' ]
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    ( d9 k' L# N, a* U区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。. {! f( F) I- W+ K1 n
    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
    ' l, s/ Q! E1 d& H  W# |# r' }# Y4 l! _' Y# [4 t3 b
    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？, c, n& ]0 f& c; ^
    5 j2 r' h8 E2 l
    想了解一下你问题的规模：2 |7 G3 c6 S" q0 e5 r. v
    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。0 n$ u* J4 K1 ~
    2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？
    8 f# a- S) t9 B$ Y) g6 I3) 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 4 h, e$ B! c0 n* Z5 ^
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38% X2 J# J# G# u7 y; F+ F9 W& L% A5 r
    现在进展怎么样了？
    ' ~$ f8 M" t# x. \: W" G: X8 u6 O6 j" V! J9 V
    想了解一下你问题的规模：

    " _8 m$ V6 q7 E7 X- A
    ) m1 {3 O! g! D" C$ ^% f多谢关注。) u3 ?$ p) ?9 m
    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。
    : K. d' m- Q' O; L1 L9 s1 ^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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