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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
    " U! r6 w) V" ^( j
    2 I3 _4 U6 ^# z4 w6 }做一个数字信号处理的小算法，需要算互相关。
    ' c- v: Y: Z# O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。
    9 ]6 m7 _; ~$ T+ T6 D
    " u/ ~2 j9 P* POctave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 。- t, Z" T% l4 Q' C: Z' S$ K5 Q/ d3 `! 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。
    / P. o" p4 i" w# P! ^0 ~: u9 m8 a8 R$ 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。
    8 Y, q1 h& @$ r3 Y
    ; j! e& Y7 H5 d! [( m) ^高手们给分析分析,  多谢了。
    # T/ }& M3 u; v. p! C- ]" g

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    参与人数 3爱元 +18 收起 理由
    helloworld + 4
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    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。# K2 G* d4 y( 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。
    : A' G! d9 V/ }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
    : ]5 @5 T+ [% U. G
    雷声 发表于 2022-9-23 07:02$ q/ X7 b- @8 W+ Y& k2 W* n( v
    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。 ...

    6 i' p- c) Q# U8 q$ k: }9 B
    9 j8 A" @" l6 b' Q3 F3 {" 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。
    , W# r/ E- P9 g& n7 [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
    - A% n3 w% d. L
    / W# {2 c$ r5 U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
    3 小时前

    • 签到天数: 3707 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
    ( Z1 f/ [4 R: p3 \
      h4 b  V( |3 X2 C/ kC++ code 用的是普通乘法？换成sse/avx向量乘法试试？( Z2 N+ M$ p% H6 y$ A9 e1 @
    并且是单线程的？加个openmp并行试试3 J$ Q/ r4 |* f* H& \8 o
    或者调用mkl 库的互相关函数试试
    # {( |4 h1 e/ P% [  m% \

    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
    : i# n% U8 A) g% x3 B) c汇编快！

    7 A) d: Z5 X1 X7 U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.. N- b$ M0 X4 B1 i; _# z, V
    % H# N2 e1 f; t) q9 I
    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% k' |' @, C1 i! z3 `  X. @6 h, 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++ ...

    4 k; @* J3 n6 |3 ]2 S# FSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。; c4 H. Q; m5 d! o: a, q: I
    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。
    5 d5 C# k* P( Q买个Ipp库虽然不贵，但是还是要几百刀的吧？
    $ L3 E5 b6 l  U& h
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    四处张望
  • TA的每日心情
    慵懒
    昨天 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
    3 小时前

    • 签到天数: 3707 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( ^3 S# [: ~4 v$ q, }; W8 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.
    - P$ u, _9 U8 F0 v" n: H. L/ I, }8 ?) z0 G( m2 Q  k! A
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...

    7 M  H7 l( X/ E3 d7 ]7 A6 W8 g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
    9 q1 o8 ]: `/ b( P4 _# mSTL对性能优化没什么帮助，只是写起来比较安全而已。
    ! f9 J8 N1 |2 }+ ?+ D3 u下面数值分析回答的是对的，要么用avx自己写，要么 ...
    2 \7 c7 Z# }  {  {8 a2 L
    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
    ! T6 P: g- j( G5 \' Y' P
    沉宝 发表于 2022-9-23 20:53
    0 W, ~% e: o+ E* T3 W5 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） ...

    2 ~# ^$ |; W) b: p
    " }$ G) k9 [7 a( {/ l9 V必然是GPU啊，10来个核心对上千个计算单元。。。) h. {! k1 r9 a3 u3 T: U! `

    5 H, g' g+ w6 {3 k: O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！）
    6 a0 g2 S6 U, t, }* u" H' x; F2 I5 \7 v4 {
    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- u6 g( W4 r, I" ], O( P2 G
    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.
    2 E+ k4 b) Z9 s& _4 _; O% u  ^4 h. m+ O* u) }) p) H4 x  ?
    最好还是用高性能的计算库, 比如inte ...
    . r/ v: W) i! u
    区别还是很大的。编译器的优化还到不了那种程度。8 T6 s) b; Q+ g8 H
    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
    # g1 P: \7 o& G3 ]6 u& q3 i8 f! f% ]+ L' H3 M) g2 I
    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？7 }  r  S0 D" ~1 s3 U

    1 J" H- x7 y1 t5 ~  l9 C8 R6 H4 T想了解一下你问题的规模：! @! F* I  D5 E
    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。
    1 V: r1 H5 A* Y$ o, G, s& o, r  k2) 矢量和一个二维数组的长度大概是多少？8 [+ L7 E8 R0 d3 z
    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   o, Z* Z& s5 ]3 R# J! I" E
    沉宝 发表于 2022-10-2 01:38( _, X0 J7 a, g0 M8 U
    现在进展怎么样了？, q* ]- F  b; F7 h
    4 o8 r" A0 {% S
    想了解一下你问题的规模：
    $ x. s$ a) C" G* R% @1 k
    5 p* B6 s" n. b! I, w
    多谢关注。
      h7 ?% C/ }. r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。 2 R% k, n, }! a3 n: \
    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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